浅析低压配电系统接地

阮仁权 （安徽省城建设计研究院，安徽 合肥 230051）

1 概 述

在讨论配电系统接地之前，首先要了解几个简单的概念：首先什么是“地”。地，顾名思义，一般指大地，工程上取为零电位，是能供给或接受大量电荷可用来作为参考电位的物体；其次什么是“ 接地”，即将电力系统或电气装置的某些导电部分，经接地线连接至“ 地”，通常指接地极；最后我们把电气装置的接地端子与总接地端子或接地母排连接用的导体， 称为接地线。接地线和接地极系统的总和称为接地系统。众所周知，任何一电压等级的供电系统都有两种接地：一种是系统内部电源端带电导体接地，例如变压器、发电机中性点的接地，称作系统接地；另一种是负荷端外露可导电部分的接地，一般指的是电气设备外壳、金属管、金属桥架线槽等的接地，此为保护接地。下面就低压配电系统中常见的几种接地形式进行逐一探讨。

低压配电系统的接地形式可分为TN、TT、IT 三种系统，其中TN 系统又可分为TN-C、TN-S、TN-C-S 三种类型。 这些文字代号的意义，根据IEC 文件及国家标准定义如下。

1.1 第一个字母表示电力系统的对地关系

①T 电源的一点（通常是中性点）与大地直接连接（T 是“大地”一词法文Terre 的第一个字母）。

②I 所有带点部分与地绝缘，或一点经阻抗接地（I 是“ 隔离”一词法文Isolation 的第一个字母）。

1.2 第二个字母表示装置的外露可导电部分对地关系

①T 外露可导电部分对地直接电气连接，与电力系统任何接地点无关。

②N 外露可导电部分与电力系统的接地点直接电气连接（在交流系统中，接地点通常就是中性点。如果后面还有字母时，这个字母表示中性点与保护导体的组合）。

③S 中性导体与保护导体是分开的（S 是“ 分开”一词法文Separe 的第一个字母）。

④C 中性导体与保护导体是合一的（C 是“ 合一”一词法文Combine 的第一个字母）。

2 TN系统

2.1 TN-S系统

TN-S 系统指的是整个系统的中性导体与保护导体是分开的，如图1 所示，这种系统适用于建筑物中含有变电所的配电系统。在整个系统内，PE 线和N 线被分为两根线，除微量对地泄漏电流外，PE 线平时不通过电流，没有任何电位。它仅在发生对地故障电流时通过故障电流，所以由此电气装置的外露可导电部分对地平时不带电位，比较安全，是我们在进行建筑电气配电设计时常用的一种系统形式，但是，此系统在回路全程多敷设一根导线，初期投资偏高，特别是相对地短路时，对地故障电压较高。

2.2 TN-C系统

TN-C 系统指的是整个系统中的中性导体和保护导体是合一的，如图2 所示，这样系统适宜三相平衡以及不需要装设剩余电流动作保护电器的配电系统，如负荷为三相电机等系统。在TN-C 系统内PEN 线兼PE 线和N 线的作用， 虽然比较经济，但是在安全上存在着一些问题。如系统为一单相回路，当PEN 线中断时，设备金属外壳将对地带220V 电压，发生电击的危险很大；还有系统在电气维修时需用四极开关来隔断中线上的可能出现的故障电压，但是PEN 线内含有PE 线而不允许被开关切断，所以TN-C 系统不能装设四极开关，从而也不能保证维修人员的安全；另外，系统中三相不平衡时PEN 线因通过中性线电流而产生电压降， 从而使所接设备外壳对地带电位。

由于上述一些不安全因素， 除维护管理水平较高的场所外，此系统已很少采用。

2.3 TN-C-S系统

TN-C-S 系统指的是系统中有一部分中性导体和保护导体是合一的，如图3 所示，此系统自电源到用户电气装置间节省了一条PE 线，这一段距离在PEN 线上是有个电位差的，但是，由于进户时电气装置设有总等电位联结，也就是我们通常所说的重复接地，且在电源进线点后PE 线和N 线分开，而PE 线并不产生电压降，因此不会产生TN-C 系统中的电气不安全等因素。在建筑物内部，它的安全水平和TN-S 系统是相仿的。但是我们需要注意的是，IEC 标准要求在电源进线点出（如总配电箱）PEN 线时必须先接PE 母排，然后再通过一连接板（线）接中性母排。之所以这样做是如果连接线导电不良、中性线不导通、设备不工作，故障可以及时发现并修复，不致发生电气事故。如果PEN 先接N 母排，如果连接板导电不良，则这时整个装置内的设备都失去PE 线的接地，但是，设备仍然可以正常工作，那么，存在的隐患将不被发现，这对安全将是非常不利的，任何时候人身安全永远排在第一位的。

同时我们也必须注意的是，在《民规》（JGJ16-2088）-12.2.3条“ 采用TN-C-S 系统时，当保护导体与中性导体从某点分开后不应再合并，切中性导体不应再接地”，这是个强条，而我们很多设计师在设计高层住宅时采用一根主电缆隔几层带一个电表箱的干线系统中，主进电缆采用一个四芯电缆，进线处未设总配电箱当然也未做重复接地，但是却在每个挂在干线电缆上的电表箱处做个重复接地，如下图4 所示。这样做是违反强条的,因为这样会造成前端的N、PE 并联，PE 导体可能会有大电流通过，提高PE 导体的对地电位，将会危及人身安全，同时也会造成剩余电流动作保护器误动作。

综上所述，在TN 系统里，所有的PE 线、PEN 线都是连通的，所以在此系统中PEN、PE 线上的故障电压可在各电气设备间互窜， 所以我们在设计时要考虑到这方面的因素并加以防护。

3 TT系统

在TT 系统里，配电变压器中性点应直接接地。电气设备外露可导电部分所连接的接地极不应与配电变压器的中性点相连接。如图5 所示，这种系统适用于按地区供电部门规定采用的配电系统或在TN 系统中装有剩余电流动作保护器的线路，如我们的路灯配电系统常用的就是TT 系统。但是需要注意的是，TT 系统中配电线路内同一接地故障电流保护电器保护的外露可导电部分，应用PE 线连接至共用的接地网，并必须将装设剩余电流动作保护的与未设保护的外露可导电部分的保护接地分别接地。另外在TT 系统中，N 导体可不再做重复接地处理。

此系统的优点是设备外壳意外带电时， 因外壳有接地保护，可以减少触电的危险；还有电气设备的外壳接地与电源端的接地无电气联系，适用于对电位敏感的数据处理及精密电子设备等配电系统中；另外，TT 系统中有接地故障时，不会在系统中蔓延。 其缺点是发生短路时，短路电流小，保护电器不动作，易发生事故；并且此系统漏电电流小，低压断路器不会跳闸，会发生设备外壳对地有高于安全电压的风险，所以我们在TT 系统中要安装漏电保护器作为后备保护。

4 IT系统

所有带电部分对地绝缘或配电变压器中性点通过足够大的阻抗接地的系统为IT 系统，如图6 所示，电气设备外露可导电部分可单独接地或组成接地。运用IT 系统由于中性点不接地，相对接地装置基本无电位差，电气设备相线碰触外壳或者设备绝缘损坏时，单相对地漏电电流较小，不会破坏电源电压平衡，在一定条件下比中性点接地系统可靠。此种供电方式一般用于供电距离较短，不允许停电的场所，如医院的手术室、炼炉钢、地下矿井等处。

但是，此种系统也有缺点，如果供电距离较长时，一旦发生相线碰壳或绝缘层损坏漏电时，供电线路会对大地分布电容产生电容电流，此电流会经大地形成回路，也容易使设备外壳产生接触电压；还有TT 方式供电系统的接地点一旦消失，就转变为IT 供电系统，三相、两相负载可以继续供电，不过单相负载会因电压过高而损坏。所以，IT 系统必须装设绝缘监测监视及接地故障报警或显示装置，应对一次接地故障状态进行报警。

从以上对TN、TT、IT 等系统的分析、比较，各有优缺点。不同的场合需要设计不同的接地系统形式，设计人员、施工人员在设计施工时均应注意接地系统形式，避免N 线、PE 线混用、开断、并联等错误现象，以免形成危险的接触电压，造成触电、电击等严重人身伤亡及设备损毁事故，应该因地制宜合理选用接地系统形式，从而提高供电的可靠性、经济性，为人民及企事业单位提供一个安全的用电环境。

[1]中国建筑学会建筑电气分会.民用建筑电气设计规范实施指南[M].北京：中国电力出版社，2008.

[2]王厚余.低压电气装置的设计安装和检验[M].北京：中国电力出版社，2007.