电气低压配电中接地系统的选择及故障保护

胡巧华

摘 要：近年来，我国电力体制改革不断深化，电力行业获得了长足发展。在电气低压配电中，接地系统占据重要地位，其选择的形式直接关系到低压配电的安全与稳定。鉴于此，文章介绍了电气低压配电中的三类接地系统及其适用范围，并针对这三类接地系统提出了低压配电中的故障保护策略，旨在防范电气事故、提高安全用电水平。

关键词：低压配电；接地系统；故障保护；金属性短路

随着我国社会经济的快速发展，工业生产和居民生活用电需求日益增加，电能已经成为现代化生活中不可缺少的能源。但在实际生活工作中，由于人们安全意识不足，在配电过程中对接地系统的选择不合适，很容导致各种安全事故的出现，给人们的生命财产安全带来严重威胁。因此，对电气低压配电中的接地系统进行研究，根据用户实际情况选择合适的接地系统形式，并针对接地系统的不同类型进行故障保护分析，已成为电气低压配电研究过程中的重点与难点。

1 电气低压配电中接地系统的选择

目前，我国电气低压配电中常用的接地系统主要有三类：IT系统、TN系统以及TT系统。IT系统指的是电源部分经过用电设备的外部导电部分直接接地，而不用经过用电设备的高电阻等接地，这种接地系统可靠性很高，安全性比较好，可以在医院等要求不间断供电的场所内使用。TN系统指的是电源部分有一点直接接地，其用电设备的外部导电部分则是通过该电力系统的接地点与保护线连接，这种接地系统主要用于铁路低压配电。若按照保护线与电力系统中性线的组合可以将TN系统分为TN-S、TN-C以及TN-C-S三种形式，其中TN-S系统的保护线与电力系统中性线分开，其保护线上没有电流，也没有对地电压，只在中性线上通过电流，因此用电设备外壳的接地保护常常接在保护线上面，可靠性很高，一般用于有独立变配电的建筑物中；TN-C系统则是将保护线和电子设备的中性线合在一起，这种系统只适用于三相负荷平衡的工业厂房；TN-C-S系统是指接地系统的中性线和一部分的保护线合在一起，这种系统主要用在将区域变电引到建筑内的场合。TT系统是指电源中性点直接接地，电气设备的外壳部分则用PE线接到与电源接地点没有电气连接的接地极上面。在正常运行过程中，中性线带电，保护线不带电，这种系统可用于用电设备分散且容量小的农村地区。

一般来说，这三类接地系统都有着各自的适用范围。对于用电设备运行连续性要求不高，且有一定的设备维护能力的场合，常选择TN系统中的TN-S系统；对于用电设备运行连续性要求较高，但有一定的设备维护能力的场合，常选择IT系统；对于用电设备运行连续性要求较高，且没有设备维护能力的场合，可以选择TN系统和TT系统。另外，在存在严重火灾隐患的场合，一律不能使用TN系统。若电气低压配电网中存在一些比较特殊的结构，还需要进行特殊的接地系统选择，以便保证整个低压配电网的安全。通常情况下，若低压配电网中存在备用电源，可以选择TT系统；若用电设备绝缘等级比较低或者是低压配电网漏电电流较大，配电线路过长，那么就要选择TN-S系统；若用电负载对电网故障的敏感强度比较高，则应选择TT系统或IT系统。为了满足不同电网用户的用电需要，工作人员要根据用户实际情况，按照国家相关法律法规选择合适的电气低压配电接地系统。若低压配电网中同时存在多种接地方式，设计人员要保证接地系统的安全性，按照国家相关法律法规要求定期对接地设备进行安全检查，至少每年对电源部分进行一次检查，其他接地部分2到3年检测一次。

2 电气低压配电中接地系统的故障保护

在电气低压配电系统中，接地系统可能会出现接地故障，即相线与大地相连接的导电体之间由于各种短路问题而引起的电气故障。一般来说，接地故障有电弧性短路和金属性短路两种类型。其中，电弧性短路接地故障的原因是故障点处接触不良，这类短路故障电流较小，不容易察觉和预防，而金属性短路故障电流较大，常以熔焊形式出现。在低压配电系统发生接地系统故障时，与故障相连接的电气设备导电部分会出现故障电压，该故障电压可能会危害人体健康，还可能形成电火花、电弧等引燃可燃物质，若周围有可燃气体则可能引发爆炸事故。因此，电气工作者需要针对性地解决这类接地故障问题，以确保接地系统得到切实有效的保护。电气低压配电系统接地故障保护要根据接地系统的形式来选择合适的保护设备，针对不同的接地系统类型，分别采取不同的保护措施，具体如下。

2.1 TT系统

TT系统出现接地故障时，其故障保护动作的特性要满足一定的条件：RAIA要小于或等于50伏。其中，RA指的是电子设备外壳导电部分与大地和中相线电阻的总和，IA代表的是接地故障保护电器在切断故障回路时的动作电流。一般来说，该系统类型的接地故障很难计算，加之这种系统中的故障电流也比较小，若仅仅采用过电流保护措施，则很难满足实际工作中灵敏度方面的需要。对此，可在实际工作中采用漏电保护器来对TT系统进行接地故障保护。

2.2 TN系统

对TN系统来说，当电气低压配电出现接地故障时，其接地故障保护的动作特性要满足以下条件：ZSIA不大于U0。其中，ZS指的是TN系统出现接地故障时整个故障回路的阻抗，IA代表的是接地故障保护电器在切断故障回路时的动作电流，U0是指相线对大地的电压，该电压为标称电压。按照国家相关规定，电气低压配电系统中固定式电气设备末端回路所允许的最大切断故障回路时间为5秒，而移动式电气设备末端回路允许时间为0.4秒。相关实验研究表明，TN系统接地故障多为金属性短路故障，这种故障可导致较大的故障电流，在实际工作中常常选择过电流故障保护装置作为接地故障保护措施。

2.3 IT系统

对IT系统来说，第一次出现接地系统故障时，故障保护电器的动作特性要满足：RAID不大于50伏。其中，ID指的是第一次出现接地故障时故障回路中的电路电流。通常情况下，IT系统出现一相接地故障时，ID可看作其他两相对大地电流的向量和。RA指的是电子设备外壳导电部分与大地和中相线电阻的总和。由于IT系统第一次出现接地系统故障时，故障电流ID比较小，用电设备的外壳导电部分的故障电压基本上都在50伏以下，因此这种系统故障可以不中断供电，只需要安装一个具有报警功能的绝缘检查装置，以便在最短时间内消除接地故障。若IT系统出现二次异相接地故障，在用电设备外壳导电部分采用单独接地的情况下，其用电设备防电击的要求可参考TT系统防电击要求；在用电设备外壳导电部分采用共同接地的情况下，其用电设备防电击要求需参考TN系统的防电击要求。

3 结束语

总而言之，接地系统在电气低压配电中占据重要地位。要想稳定安全地运行低压配电，就要正确选择接地系统，并且对接地系统进行故障保护。因此，低压配电行业应该加快对接地系统的研究，不断地对现有系统进行完善，为电气低压配电提供安全保障。

参考文献

[1]陈忠伟.试论低压配电系统的接地故障保护[J].山西建筑，2014（23）.

[2]佟剑.低压配电系统中接地故障的保护[J].电子制作，2014（12）.

[3]吴剑超.低压配电系统接地故障保护的分析与研究[J].山东工业技术，2015（5）.