论文部分内容阅读
摘要：在我国工业飞速发展的背景之下，电能在工业生产之中所发挥的作用也十分的关键，然而电能在实际应用的过程之中，容易发生一部分的电力系统故障进而就会给人们生命财产安全造成很大的威胁，甚至是还有可能会使得火灾事故的发生。为了有效地防止安全事故的发生，就得需要将有关的工作妥善处理好，
本文主要对低压配电系统的接地形式、以及在设计、施工、验收、运行维护中存在的问题进行分析说明。并对各种低压配电接地系统优缺点进行分析。提出如何通过有效的低压配电接地系统，提高低压配电网供电可靠性，减少用电设备的损坏、甚至发生严重人身伤害的后果，从而提高低压电网的可靠性，保证设备与人身安全。
关键词：接地作用；低压配电；接地保护
中图分类号：U223文献标识码： A
引言
随着当前电力技术的不断应用，各个生产部门和人类生产中的用电需求不断的增加，配电技术也在不断的更新和跟进之中。在这种情势的推动之下，配电系统安全已成为当前社会中用电安全的保障，是当前人们生命财产安全的关键和保证。在当前配电系统安装的过程中，接地系统在安装过程中占有重大比例,是保证供电系统的可靠性和安全性的主要因素。随着当前经济的发展，电力系统也不断的扩大和发展，电网中大容量、高参数机组不断的投入使用，电力系统的稳定性能和发电设备的安全运行对配电线路的要求越来越高。在这种情形下，加强配电系统的接地保护是当前配电系统设计过程中的关键，是将各种安全隐患降到最低的基础设备与设施。
1、保护接地的作用
可靠的接地可防止在绝缘损坏或意外情况下金属外壳带电时强电流通过人体，来充分的保障人身安全。目前低压配电系统的主要接地形式只有一种TN-C接地方式。现在用户的用电设备品种越来越多，有的用电设备对电压的要求很高。这种方式在发生低压线路中性线断线时，常会烧坏用户的电气设备；或者在配电变压器负荷三相不平衡时、电压有波动时，引起部分用户的敏感性电子设备烧坏。为提高供电可靠性，更好的为用户服务，在设计中能根据不同用户、不同电气装置的特性、不同运行条件和要求、维护能力的大小，综合用户、专变用户的要求及设计安装人员的意见，因地制宜地选用接地方式，在施工、验收、运行等工作中，加强对接地系统的维护，就可以减少事故的发生，提高优质服务水平。提到人身安全就有必要了解安全电压的概念，依据人体电阻曲线(人体电阻是随接触电压而变化的)和安全电流的范围，可以求出安全电压范围。我们从触电保护的观点来进行出发，就应该得及时的采用人体电阻的下限值，那末对于30mA的安全电压就是50V。依据相关规定在安全电压没有高度危险的环境之下是65V，在有高度危险的环境下是36V，在特别危险的环境下则是12V，如表1：
表1
2、配电系统中接地保护措施的安装
2.1、接地保护方式的功能
在接地保护安装的过程中首先要了解接地保护的主要方式和功能，接地保护是人们在用电过程中有效地防止漏电事故对于人身财产安全所造成隐患的过程，其实质上就是通过接地装置对各种漏电电流进行疏导与传输的过程，通过这个过程将漏电电流控制在安全范围之内的方法与措施。
2.2、保护方式的选择
在配电系统接地保护设计的过程之中得充分的依据当前多个用户用电情况来进行配电系统的设计与施工，在接地保护过程之中也是如此，进而通过对这部分客户的供电系统的研究来进行接地保护的选择过程，精确的选择该使用何种的接地方式来对当前配电系统来进行相应的保护措施以及安全的防范措施，进而就可以有效地避免故障范围的扩大化，以减少供电设备的停电范围。
2.3、规范设计
在设计的过程中得充分的依据当前建筑物之内的施工工艺与各种配电线路的要求来进行与实际相互结合的勘察与设计，是一个系统性的过程。是设计师结合实际数据与多种实际资料所进行严格的分析与处理之后而形成的一种设计规范，是依据政府的相关规章制度来进行严格设计的根本。
3、TN系统形式分类及应用
3.1、TN-C形式供电系统
在TN-C形式的供电系统之中，其中线和保护线是合二为一的，可以称之为PEN线。便于实现TN-C形式应用优势，可以在很大程度上来有效地节省导线，减少初期设备的投资成本。在发生故障电流较大或接地短路故障的时候，也可以用过流保护电器瞬时切断电源，进而就可以真正的确保有关人员的生命财产安全。
TN-C有优势的同时也有劣势，其主要的表现在：(1)本身带有电流的PEN，线路金属套管和电气设备的外壳之间有降压，一旦在线路之中存在三相负荷或单项负荷不平衡的时候，就会对敏感性的电子设备产生一定的影响；(2)PEN线中不稳定的电流是，处在爆炸危险环境的时候还很有可能会引发爆炸；(3)相线或PEN线断线发生对地短路之后，对地故障电压会不断的升高，随之事故范围也很有可能进一步的扩大；(4)TN-C系统电源在使用漏电保护装置的时候，已经接地点的工作中心线假如重复的进行接地，就很有可能会将无法稳定可靠的进行供电。
3.2、TN-S形式供电系统
TN－S系统(如图1)中保护线与中性线是分开的。当发生电气设备相线与外壳接触故障时，短路电流较大。当中性线断开时，三相负荷不平衡，中性点的电位升高，但设备外壳及PE线无电，保证设备及运行人员的安全。
其特点主要表现在：(1)系统正常运行时，专用保护线上不有电流，只是工作零线上有不平衡电流。PE线对地没有电压，所以电气设备金属外壳接零保护是接在专用的保护线PE上，安全可靠。(2)工作零线只用作单相照明负载回路。(3)专用保护线PE不许断线，也不许进入漏电开关。(4)干线上使用漏电保护器，工作零线不得有重复接地，而PE线有重复接地，但是不经过漏电保护器，所以TN-S系统供电干线上也可以安装漏电保护器。(5)TN-S方式供电系统安全可靠，适用于工业与民用建筑等低压供电系统。在建筑工程工之前的“三通一平”（电通、水通、路通和地平——必须采用TN-S方式供电系统。
图1TN－S系统
3.3、TN－C－S系统
TN-C-S供电系统是在TN-S和TN-C方式供电系统的基础之上来进行研究的，我们为了充分的确保供电的安全，该系统的前部分通常选用的是TN-C方式来进行供电，在TN-C方式的基础之上，在二级配电箱的出口处分别的引出N线和PE线，在系统的后部分二级配电箱后采用的是TN-S方式来进行供电，系统前后部分合起来被统称為TN-C-S供电系统。这种系统应用中的工作保护线与中性线一边是相互联通的状态，在后面PE线上无电流通过的时候，该段导线就会正常的开始运行，期间不会产生电压降，然而当工作的保护线与中性线之间不平衡电流比较大的时候，PE线上面的电气设备外壳就会产生接触电压。所以，TN-C-S供电系统在应用的过程之中是完全的可以有效的降低电气设备外露导电部分对地电压的，但是应该得注意的是由于电压取决于联通之前不平衡电流计联通线路的长度，其外露部分的电压是根本就无法彻底抵消的。
其特点如下:(1)工作零线N与专用保护线PE相联通，5ND这段线路不平衡电流比较大时，电气设备的接零保护受到零线电位的影响。D点至后面PE线上没有电流，即该段导线上没有电压降，因此，TN-C-S系统可以降低电动机外壳对地的电压，然而又不能完全消除这个电压，这个电压的大小取决于ND线的负载不平衡的情况及ND这段线路的长度。负载越不平衡，ND线又很长时，设备外壳对地电压偏移就越大。所以要求负载不平衡电流不能太大，而且在PE线上应作重复接地。(2)PE线在任何情况下都不能进入漏电保护器，因为线路末端的漏电保护器动作会使前级漏电保护器跳闸造成大范围停电(3)对PE线除了在总箱处必须和N线相接以外，其他各分箱处均不得把N线和PE线相联，PE线上不许安装开关和熔断器，也不得用大顾兼作PE线。如图2所示。
图2TN－C－S系统
3.4、TT系统
电源端的中性线(N线)直接性的接地，采用的是三相四线制，电气设备采用的是保护接地的方式，也就是电气设备在正常情况之下不带电的设备与金属部分就地的埋地接地体作金属连接来充分的实现保护接地。TT 方式供电系统 TT 方式是指将电气设备的金属外壳直接接地的保护系统，称为保护接地系统，也称 TT 系统。第一个符号 T 表示电力系统中性点直接接地；第二个符号 T 表示负载设备外露不与带电体相接的金属导电部分与大地直接联接，而与系统如何接地无关。在 TT 系统中负载的所有接地均称为保护接地，如图3所示。这种供电系统的特点如下：(1)当电气设备的金属外壳带电（相线碰壳或设备绝缘损坏而漏电）时，由于有接地保护，可以大大减少触电的危险性。但是，低压断路器（自动开关）不一定能跳闸，造成漏电设备的外壳对地电压高于安全电压，属于危险电压。(2)当漏电电流比较小时，即使有熔断器也不一定能熔断，所以还需要漏电保护器作保护，困此 TT 系统难以推广。(3)TT 系统接地装置耗用钢材多，而且难以回收、费工时、费料。现在有的建筑单位是采用 TT 系统，施工单位借用其电源作临时用电时，应用一条专用保护线，以减少需接地装置钢材用量。把新增加的专用保护线 PE 线和工作零线 N 分开，其特点是：①共用接地线与工作零线没有电的联系；②正常运行时，工作零线可以有电流，而专用保护线没有电流；③ TT 系统适用于接地保护占很分散的地方。
TT制式的优越性:设备的金属外壳在正常情况下处在地电位，也就是不带电。即使是将设备接地线断掉，所连接的设备金属外壳也不会带电，对于人身也是十分的安全。系统采用的是三相四线制，没有专用的PE电缆线芯(或电线)，就可以在很大程度上来有效地节约了一定的电缆电线投资。但是其在任何用电设备附近均得要求有埋在地中且接地良好(接地的电阻在4Ω之内)的接地体(或接地网)，这样才可以保障用电设备保护接地的安全。
图3
3.5、IT系统
IT 方式供电系统 I 表示电源侧没有工作接地，或经过高阻抗接地。每二个字母 T 表示负载侧电气设备进行接地保护。
IT系统是利用先进的科学技术和计算机技术对交流低压配电系统进行控制的过程，是通过电源端的中性点经高电阻接地，在接地的过程中采用的是三相三线制，电气设备采用保护接地的方式。其在使用的过程中由于电源控制性能良好，使得在中心点接地的过程中要求不高，甚至可以不接地，但是企业节点检测的过程中由于操作复杂，已经很少采用。由于采用保护接地，设备的金属外壳在正常情况下处于地电位，也就是不带电。即使设备接地线断掉，所连接的设备金属外壳也不会带电，对人身十分安全。
TT 方式供電系统在供电距离不是很长时，供电的可靠性高、安全性好。一般用于不允许停电的场所，或者是要求严格地连续供电的地方，例如电力炼钢、大医院的手术室、地下矿井等处。地下矿井内供电条件比较差，电缆易受潮。运用 IT 方式供电系统，即使电源中性点不接地，一旦设备漏电，单相对地漏电流仍小，不会破坏电源电压的平衡，所以比电源中性点接地的系统还安全。
但是，如果用在供电距离很长时，供电线路对大地的分布电容就不能忽视了。在负载发生短路故障或漏电使设备外壳带电时，漏电电流经大地形成架路，保护设备不一定动作，这是危险的。只有在供电距离不太长时才比较安全。这种供电方式在工地上很少见。
结束语
根据不同的供电设备可选择不同的接地方式。低压配电系统在采取接地故障的保护时要注意防止接地方式的混乱以及接地、接零混用。不同的接地方式，采用不同的保护措施，以达到保护人身安全和防止停电范围扩大的目的。
参考文献
[1]缪明.低压配电系统接地方式及接地故障保护[J].硅谷,2012,17:133-134+123.
[2]林昊.低压配电接地形式应用及配电系统接地保护研究[J].电子世界,2013,17:44.
[3]缪明.浅谈低压配电系统接地方式及接地故障保护[J].涟钢科技与管理,2013,01:41-44.
本文主要对低压配电系统的接地形式、以及在设计、施工、验收、运行维护中存在的问题进行分析说明。并对各种低压配电接地系统优缺点进行分析。提出如何通过有效的低压配电接地系统，提高低压配电网供电可靠性，减少用电设备的损坏、甚至发生严重人身伤害的后果，从而提高低压电网的可靠性，保证设备与人身安全。
关键词：接地作用；低压配电；接地保护
中图分类号：U223文献标识码： A
引言
随着当前电力技术的不断应用，各个生产部门和人类生产中的用电需求不断的增加，配电技术也在不断的更新和跟进之中。在这种情势的推动之下，配电系统安全已成为当前社会中用电安全的保障，是当前人们生命财产安全的关键和保证。在当前配电系统安装的过程中，接地系统在安装过程中占有重大比例,是保证供电系统的可靠性和安全性的主要因素。随着当前经济的发展，电力系统也不断的扩大和发展，电网中大容量、高参数机组不断的投入使用，电力系统的稳定性能和发电设备的安全运行对配电线路的要求越来越高。在这种情形下，加强配电系统的接地保护是当前配电系统设计过程中的关键，是将各种安全隐患降到最低的基础设备与设施。
1、保护接地的作用
可靠的接地可防止在绝缘损坏或意外情况下金属外壳带电时强电流通过人体，来充分的保障人身安全。目前低压配电系统的主要接地形式只有一种TN-C接地方式。现在用户的用电设备品种越来越多，有的用电设备对电压的要求很高。这种方式在发生低压线路中性线断线时，常会烧坏用户的电气设备；或者在配电变压器负荷三相不平衡时、电压有波动时，引起部分用户的敏感性电子设备烧坏。为提高供电可靠性，更好的为用户服务，在设计中能根据不同用户、不同电气装置的特性、不同运行条件和要求、维护能力的大小，综合用户、专变用户的要求及设计安装人员的意见，因地制宜地选用接地方式，在施工、验收、运行等工作中，加强对接地系统的维护，就可以减少事故的发生，提高优质服务水平。提到人身安全就有必要了解安全电压的概念，依据人体电阻曲线(人体电阻是随接触电压而变化的)和安全电流的范围，可以求出安全电压范围。我们从触电保护的观点来进行出发，就应该得及时的采用人体电阻的下限值，那末对于30mA的安全电压就是50V。依据相关规定在安全电压没有高度危险的环境之下是65V，在有高度危险的环境下是36V，在特别危险的环境下则是12V，如表1：
表1
2、配电系统中接地保护措施的安装
2.1、接地保护方式的功能
在接地保护安装的过程中首先要了解接地保护的主要方式和功能，接地保护是人们在用电过程中有效地防止漏电事故对于人身财产安全所造成隐患的过程，其实质上就是通过接地装置对各种漏电电流进行疏导与传输的过程，通过这个过程将漏电电流控制在安全范围之内的方法与措施。
2.2、保护方式的选择
在配电系统接地保护设计的过程之中得充分的依据当前多个用户用电情况来进行配电系统的设计与施工，在接地保护过程之中也是如此，进而通过对这部分客户的供电系统的研究来进行接地保护的选择过程，精确的选择该使用何种的接地方式来对当前配电系统来进行相应的保护措施以及安全的防范措施，进而就可以有效地避免故障范围的扩大化，以减少供电设备的停电范围。
2.3、规范设计
在设计的过程中得充分的依据当前建筑物之内的施工工艺与各种配电线路的要求来进行与实际相互结合的勘察与设计，是一个系统性的过程。是设计师结合实际数据与多种实际资料所进行严格的分析与处理之后而形成的一种设计规范，是依据政府的相关规章制度来进行严格设计的根本。
3、TN系统形式分类及应用
3.1、TN-C形式供电系统
在TN-C形式的供电系统之中，其中线和保护线是合二为一的，可以称之为PEN线。便于实现TN-C形式应用优势，可以在很大程度上来有效地节省导线，减少初期设备的投资成本。在发生故障电流较大或接地短路故障的时候，也可以用过流保护电器瞬时切断电源，进而就可以真正的确保有关人员的生命财产安全。
TN-C有优势的同时也有劣势，其主要的表现在：(1)本身带有电流的PEN，线路金属套管和电气设备的外壳之间有降压，一旦在线路之中存在三相负荷或单项负荷不平衡的时候，就会对敏感性的电子设备产生一定的影响；(2)PEN线中不稳定的电流是，处在爆炸危险环境的时候还很有可能会引发爆炸；(3)相线或PEN线断线发生对地短路之后，对地故障电压会不断的升高，随之事故范围也很有可能进一步的扩大；(4)TN-C系统电源在使用漏电保护装置的时候，已经接地点的工作中心线假如重复的进行接地，就很有可能会将无法稳定可靠的进行供电。
3.2、TN-S形式供电系统
TN－S系统(如图1)中保护线与中性线是分开的。当发生电气设备相线与外壳接触故障时，短路电流较大。当中性线断开时，三相负荷不平衡，中性点的电位升高，但设备外壳及PE线无电，保证设备及运行人员的安全。
其特点主要表现在：(1)系统正常运行时，专用保护线上不有电流，只是工作零线上有不平衡电流。PE线对地没有电压，所以电气设备金属外壳接零保护是接在专用的保护线PE上，安全可靠。(2)工作零线只用作单相照明负载回路。(3)专用保护线PE不许断线，也不许进入漏电开关。(4)干线上使用漏电保护器，工作零线不得有重复接地，而PE线有重复接地，但是不经过漏电保护器，所以TN-S系统供电干线上也可以安装漏电保护器。(5)TN-S方式供电系统安全可靠，适用于工业与民用建筑等低压供电系统。在建筑工程工之前的“三通一平”（电通、水通、路通和地平——必须采用TN-S方式供电系统。
图1TN－S系统
3.3、TN－C－S系统
TN-C-S供电系统是在TN-S和TN-C方式供电系统的基础之上来进行研究的，我们为了充分的确保供电的安全，该系统的前部分通常选用的是TN-C方式来进行供电，在TN-C方式的基础之上，在二级配电箱的出口处分别的引出N线和PE线，在系统的后部分二级配电箱后采用的是TN-S方式来进行供电，系统前后部分合起来被统称為TN-C-S供电系统。这种系统应用中的工作保护线与中性线一边是相互联通的状态，在后面PE线上无电流通过的时候，该段导线就会正常的开始运行，期间不会产生电压降，然而当工作的保护线与中性线之间不平衡电流比较大的时候，PE线上面的电气设备外壳就会产生接触电压。所以，TN-C-S供电系统在应用的过程之中是完全的可以有效的降低电气设备外露导电部分对地电压的，但是应该得注意的是由于电压取决于联通之前不平衡电流计联通线路的长度，其外露部分的电压是根本就无法彻底抵消的。
其特点如下:(1)工作零线N与专用保护线PE相联通，5ND这段线路不平衡电流比较大时，电气设备的接零保护受到零线电位的影响。D点至后面PE线上没有电流，即该段导线上没有电压降，因此，TN-C-S系统可以降低电动机外壳对地的电压，然而又不能完全消除这个电压，这个电压的大小取决于ND线的负载不平衡的情况及ND这段线路的长度。负载越不平衡，ND线又很长时，设备外壳对地电压偏移就越大。所以要求负载不平衡电流不能太大，而且在PE线上应作重复接地。(2)PE线在任何情况下都不能进入漏电保护器，因为线路末端的漏电保护器动作会使前级漏电保护器跳闸造成大范围停电(3)对PE线除了在总箱处必须和N线相接以外，其他各分箱处均不得把N线和PE线相联，PE线上不许安装开关和熔断器，也不得用大顾兼作PE线。如图2所示。
图2TN－C－S系统
3.4、TT系统
电源端的中性线(N线)直接性的接地，采用的是三相四线制，电气设备采用的是保护接地的方式，也就是电气设备在正常情况之下不带电的设备与金属部分就地的埋地接地体作金属连接来充分的实现保护接地。TT 方式供电系统 TT 方式是指将电气设备的金属外壳直接接地的保护系统，称为保护接地系统，也称 TT 系统。第一个符号 T 表示电力系统中性点直接接地；第二个符号 T 表示负载设备外露不与带电体相接的金属导电部分与大地直接联接，而与系统如何接地无关。在 TT 系统中负载的所有接地均称为保护接地，如图3所示。这种供电系统的特点如下：(1)当电气设备的金属外壳带电（相线碰壳或设备绝缘损坏而漏电）时，由于有接地保护，可以大大减少触电的危险性。但是，低压断路器（自动开关）不一定能跳闸，造成漏电设备的外壳对地电压高于安全电压，属于危险电压。(2)当漏电电流比较小时，即使有熔断器也不一定能熔断，所以还需要漏电保护器作保护，困此 TT 系统难以推广。(3)TT 系统接地装置耗用钢材多，而且难以回收、费工时、费料。现在有的建筑单位是采用 TT 系统，施工单位借用其电源作临时用电时，应用一条专用保护线，以减少需接地装置钢材用量。把新增加的专用保护线 PE 线和工作零线 N 分开，其特点是：①共用接地线与工作零线没有电的联系；②正常运行时，工作零线可以有电流，而专用保护线没有电流；③ TT 系统适用于接地保护占很分散的地方。
TT制式的优越性:设备的金属外壳在正常情况下处在地电位，也就是不带电。即使是将设备接地线断掉，所连接的设备金属外壳也不会带电，对于人身也是十分的安全。系统采用的是三相四线制，没有专用的PE电缆线芯(或电线)，就可以在很大程度上来有效地节约了一定的电缆电线投资。但是其在任何用电设备附近均得要求有埋在地中且接地良好(接地的电阻在4Ω之内)的接地体(或接地网)，这样才可以保障用电设备保护接地的安全。
图3
3.5、IT系统
IT 方式供电系统 I 表示电源侧没有工作接地，或经过高阻抗接地。每二个字母 T 表示负载侧电气设备进行接地保护。
IT系统是利用先进的科学技术和计算机技术对交流低压配电系统进行控制的过程，是通过电源端的中性点经高电阻接地，在接地的过程中采用的是三相三线制，电气设备采用保护接地的方式。其在使用的过程中由于电源控制性能良好，使得在中心点接地的过程中要求不高，甚至可以不接地，但是企业节点检测的过程中由于操作复杂，已经很少采用。由于采用保护接地，设备的金属外壳在正常情况下处于地电位，也就是不带电。即使设备接地线断掉，所连接的设备金属外壳也不会带电，对人身十分安全。
TT 方式供電系统在供电距离不是很长时，供电的可靠性高、安全性好。一般用于不允许停电的场所，或者是要求严格地连续供电的地方，例如电力炼钢、大医院的手术室、地下矿井等处。地下矿井内供电条件比较差，电缆易受潮。运用 IT 方式供电系统，即使电源中性点不接地，一旦设备漏电，单相对地漏电流仍小，不会破坏电源电压的平衡，所以比电源中性点接地的系统还安全。
但是，如果用在供电距离很长时，供电线路对大地的分布电容就不能忽视了。在负载发生短路故障或漏电使设备外壳带电时，漏电电流经大地形成架路，保护设备不一定动作，这是危险的。只有在供电距离不太长时才比较安全。这种供电方式在工地上很少见。
结束语
根据不同的供电设备可选择不同的接地方式。低压配电系统在采取接地故障的保护时要注意防止接地方式的混乱以及接地、接零混用。不同的接地方式，采用不同的保护措施，以达到保护人身安全和防止停电范围扩大的目的。
参考文献
[1]缪明.低压配电系统接地方式及接地故障保护[J].硅谷,2012,17:133-134+123.
[2]林昊.低压配电接地形式应用及配电系统接地保护研究[J].电子世界,2013,17:44.
[3]缪明.浅谈低压配电系统接地方式及接地故障保护[J].涟钢科技与管理,2013,01:41-44.