农村配电网改造中台区变接地系统的重要性

王富雄

(云南电网公司怒江贡山供电局，云南 怒江 673500)

0 前言

接地系统是为了实现各种电器设备的零电位点与大地作良性连接，由金属接地体引至各种电气设备零电位部位的装置，是保证电力系统及相关系统安全运行的重要措施，接地技术关系到系统的正常运行和供电可靠性。

1 低压配电系统接地方式

低压配电系统的接地制式按配电系统和电气设备不同的接地组合来分类。按照国际电工委员会(IEC)规定，低压配电系统的接地制式分为TT、TN、IT 三种。农村低压电力网宜采用TT 系统，城镇电力用户宜采用TN－C 系统，对安全有特殊要求的可采用IT 系统。同一低压电力网中不应采用两种保护接地方式。

1)TT 系统:变压器低压侧中性点直接接地，系统内所有受电设备外露可导电部分用保护接地线(PEE)接至电气系统接地点无直接关连的接地极上，如图1 所示。

图1 TT 系统

TT 系统发生接地短路时，由于受到电源侧接地电阻和电器设备接地电阻的限制，短路电流不大，所以可减少接地短路时的危险性，但除了小容量的用电设备以外，在大多数情况下不足以使一般过电流保护设备切断电源，容易造成电击事故，因此，TT 系统特别适用于容量较小的电气负荷，例如对住宅供电等。如果电气负荷容量较大，必须采用剩余电流动作保护器，利用接地故障时的泄漏电流使漏电保护器动作切断电源。

2)TN－C 系统:变压器低压侧中性点直接接地，整个系统的中性线(N)与保护线(PE)是合一的，系统内所有受电设备的外露可导电部分用保护线(PE)与保护中性线(PEN)相连接，如图2 所示。

图2 TN－C 系统

图3 IT 系统

在TN－C 系统中，保护线与中性线合并为(PEN)线，具有简单、经济的优点。当发生接地短路故障时，故障电流大，可采用过电流保护器切断电源，保证安全，但对于单相负荷或三相不平衡负荷以及有谐波电流负荷的线路，(PEN)线路有电流其所产生的压降呈现在电气设备的金属外壳和线路金属套管上，对敏感的电子设备不利。同时，由于(PEN)线路在同一建筑物内往往相互有电气连接，因此当(PEN)线路断线或相线直接与大地短路时，都将呈现相当高的对地故障电压，这有可能扩大事故范围。

3)IT 系统:变压器中性点不接地或高阻抗接地，系统内所有设备的外露可导电部分用保护接地线(PEE)单独接在接地极上，如图3 所示。在这种系统中当出现第一次故障时，故障电流受到限制，电气设备的金属外壳上不会产生危险性的接触电压，因此可以不切断电源，电器设备还能继续运行。此时报警设备报警，通过检查线路来排除故障，可减少或消除电气设备的停电时间，所以特别适用于要求连续工作的电气设备，如大型电厂的厂用电和需要连续生产的生产用电等。IT 系统要求不要配出中性线，因为配出中性线后，当发生第一次故障时，IT 系统将根据电器设备外露导电部分的接地情况转变为TT 或TN 系统，而保护设备原来按IT 系统配置，IT 系统往往引出中性线，在这种情况下中性线上需要装设过电流检测装置，该装置受到激励时，应将包括中性线在内的所有带电导线从电源断开。若该中性线短路已受到电源侧保护电器的有效保护，或该回路由剩余电流动作保护装置保护，且其额定剩余动作电流不超过该中性线载流量的0.15 倍，该装置动作时又能将所有带电导线包括中性线断开，则可不装设检测设备。

2 等电位联接

等电位联结就是将建筑物内部和建筑物本身的所有大金属构件全部用母排或导线进行电气连接，使整个建筑物的正常非带电体处于电气连通状态。是低压交流配电系统防止电击事故的主要措施之一，保护接地和等电位联结都可以减小建筑物电气装置内出现电位差，是防止人体间接触电的有效措施，即使在接地故障保护失灵的情况下，也能在较大限度范围内消除触电伤亡事故。总等电位联结的作用是使建筑物内的电位均衡，降低触电电压，消除电源线路引入建筑物的危险电压，防止雷击，防止和消除静电危害及电磁干扰。在采用TN 系统中，当发生单相接地故障，故障电流流经变压器中性点接地电阻时，将产生故障电压，故障电压将沿PEN 线或PE 线蔓延至建筑物内，使建筑物内所有连接PEN 线或PE 线的电气装置外露导电部分都将带此故障电压。如果建筑物内设置了总等电位联结，则PEN 线或PE 线通过总等电位联接与外部导电部分相连接，使人能触及的各种金属导体和地面的电位都上升到与PEN 线或PE 线基本相等的电位，因而不会产生电位差引起的电击危险，能达到防止电击的目的。当PEN 线发生断线故障，如果三相负荷不平衡，则会造成配供用电系统的中性线位移，中性点对地将有电压。此时与PEN 线相连接的电气装置的外露部分也有电压，这是很危险的，如果设置了总等电位连结，则电击危险将显著减轻或消除。

3 电气设备接地和接零

按接地目的的不同，主要可分为工作接地、重复接地、保护接地、过电压保护接地、防静电接地和屏蔽接地等。电力系统中为了运行的需要而设置的接地称为工作接地，如变压器或发电机中性点的接地(图4 所示);变压器、发电机中性点除工作接地外，与中性点连接的引出线为工作零线，将工作零线上的一点或多点再次与地连接称为重复接地，如图5 所示。

图4 工作地接地

图5 重复接持电气原理图

图6 (a)保护接地;(b)保护接零

电气设备的金属外壳、金属铁塔、构件等由于绝缘损坏可能带电，为了防止这种电压危及人身安全而设置的其外壳及金属部分与大地可靠连接的接地为保护接地，如图6 (a)。中性点不接地而当一相接地后，似乎不能构成回路，但是由于每相导线对地有绝缘电阻R'，对地还有电容C，因此，接地的一相通过R'和C 与另外两相构成回路，当设备绝缘损坏使外壳带电而外壳未接地的情况下，人体触及外壳，相当于单相触电，系统绝缘性能下降时有触电的危险，当设备外壳可靠接地，人体触及设备外壳时，由于通过人体的电流很小，不会有危险。

保护接零就是将电气设备的金属外壳接到零线，如图6 (b)所示，当电动机某一相绕组的绝缘损坏而外壳接地时，就形成单相短路，将这一相中的熔丝熔断，因而外壳便不再带电。即使在熔丝熔断前人体触及外壳时，由于人体电阻远大于线路电阻，通过人体电流是极小的。在中性点接地的系统中，不宜采用保护接地，这是因为当电气设备的绝缘损坏时，接地电流Ie=Up/R0+R'0，式中Up为系统相电压;R0和R'0分别为保护接地和工作接地的接地电阻。若系统电压为380V/220V，R0=R'0=4Ω，则接地电流Ie=220/4+427.5A，为了保证保护装置能可靠动作，接地电流不应小于继电保护装置动作电流的1.5 倍或熔丝额定电流的3 倍。如果电器设备容量较大，就得不到保护，接地电流长期存在，外壳也将长期带电，而一般接触36V 以下电压时，通过人体的电流不宜超过0.05A，否则就有生命危险。

4 接地装置的安装要求

接地装置在必须按照设计和规程要求施工，进行标准化，规范化，保证工程质量确保接地装置安全运行，为了便于运行维护，运行单位应备有接地装置接线图、施工检查记录、测量记录等相关工程质量评定表。接地装置施工安装必须符合以下基本要求。一是接地电气回路要连续、完整、可靠连接;电气设备至接地极之间，必须保证可靠连接，并不得有脱节现象，以保证接地装置具有良好的导电性。二是为防止接地导线机械受损，工程建设上应将接地线尽量安装至不容易接触到的地方，但为了便于检查必须敷设在明显处。三是接地支线不得串联。为了提高接地的可靠性，电气设备的接地(零)支线应单独与接地(零)干线或接地网相连，而不得进行单独串联。四是保证埋设深度及地下安装距离。确定接地极的埋深时应尽量减小自然因素的影响，一般不应使埋深小于0.6m，并应将其埋在冻土层以下。在特殊地区，水平接地极用扁钢带敷设时，其埋深也不应小于0.3m，接地极与建筑物及人行道的地下安装距离不应小于1.5m，与独立避雷针等的集中接地极间的距离不得小于3m。

5 结束语

为了避免中性线烧断事故，必须对中性线各部分的接触处与相线一样严格要求，坚持定期维修检查，调整负荷尽量使三相平衡，减少中性点电压位移机会和数值。主要措施有:

1)在变压器JP 柜和用户电能表后装设剩余电流动作保护器。

2)做好重复接地，除在变压器中性点接地外，在每个分支线首端和末端采取多点重复接地。

3)杜绝检修后后将相线与中性线接触。

［1］《农村低压电力技术规程》DL/T499－2001;

［2］《实用接地技术》刘丙江编者;

［3］《电力系统接地技术》杜松怀 主编、张筱慧 副主编;

［4］《10kV 及以下配电线路典型故障分析与预防》丁荣 编;