低压配电系统接地方式及接地故障保护
0 前言
随着我国工业的急速发展, 电能已成为工业生产中最基本的不可代替的能源。然而, 当电能失去控制时,就会引发各类电气事故, 其中对人身伤害即触电事故是最常见的, 而人们最忽视的就是间接触电。保护接地和保护接零是防止间接触电最基本的措施。目前，供配电系统的接地方式主要有三种:即TN系统、TT系统和IT 系统三种形式。本文对上述三种中性点接地方式进行了分析与比较, 指出了他们各自的优缺点。
1IT 系统
IT 系统是三相三线式供电及接地系统, 如图1 所示: 该系统变压器（或发电机组三相输出）中性点不接地或经高阻抗接地, 无中性线（俗称零线）N, 只有线电压（380V）, 无相电压
（220V）, 电器设备保护接地线（PE 线）各自独立接地。
IT 系统在供电距离不长时, 供电可靠性高, 安全性好。电源
侧也可采取中性点经高阻抗接地。
IT 系统在一相接地时, 单相对地漏电电流小, 不破坏电源的
电压平衡。一般用于不允许停电的场所, 或是严格要求连续供电的地方。
如果一相发生接地故障, 通过熔断器等可以切断该相, 其它
两相可以供电。而且,用电设备有接地保护,当单相绝缘损坏碰到外
壳,使金属外壳呈带电状态时, 人员触及带电金属外壳可以避免触电事故的发生。这是因为电流经过两条并联电路流通, 一路通过接地线、大地, 另一路是通过人体、大地。由于接地电阻（要求不超过4Q ,最大不超过10Q）比人体电阻（最小1000 Q ）小得多, 所以大部分电流通过接地体入地, 只有很小部分电流通过人体, 即通过人体的电流不超过人体安全电流,从而保护了设备和人员安全。
当中性点不接地系统单相接地电流超过规定值时, 为了避免产生断续电弧, 避免引起过电压或造成短路, 减小接地电弧电流并使电弧容易熄灭, 中性点应经消弧线圈接地。消弧线圈实际上就是电抗线圈。假设,L1 相对地短路, 由于中性点接地电抗的存在, 感性对抗电流滞后90°, 而线路分布电容电流超前90°, 从而有效减小了短路电流的电弧。
2TN 系统
TN系统采用接零保护，系统有一点直接接地，电气设备外露可导电部分通过保护线（或公用中性线PEN与接地连接。按照中性线与保护组合情况的不同,TN 系统又可分为三种型式, 即TN-C 系
统,TN-S系统和TN-C-S系统。
2.1TN-C 系统
TN-C系统（如图2）中保护零线（PE）与工作零线（N）共用，当发生电气设备相线与外壳接触故障时, 故障电流经中性线回流到接地点，故障电流较大。TN-C系统适用于三相负荷基本平衡场合，
若三相负荷不平衡,PE线中存在不平衡电流，使设备外壳带电，易造
成人身伤害。PE线重复接地，可有效降低零线对地电压。
2.2TN-S 系统
TN-S系统（如图3）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。
2.3TN-C-S 系统
它由两部分接地系统组成,一部分是TN-C系统,另一部分是TN-S 系统。当发生电气设备相线与外壳接触时，故障同TN-C系统；当中性线断开时，故障同TN-S系统。PE线重复接地，而N线不宜重复接地，这样PE线连接的设备外壳在正常运行时始终不会带电, 提高了设备及运行人员的安全性。如图4 所示。
3TT 系统
TT供电系统（如图5所示）由于没有配中性线N,不适合于有单相用电的通信设备。这种设备只适合有特殊要求的场所, 如电力炼钢、重要的手术室、重要的实验室、地下矿井或坑道指挥所、重要通信枢纽特定设备等, 该供电系统对用电设备的耐压要求较高。
另外, 中性点直接接地的情况又是怎样的呢? 中性点直接接地系统发生单相接地时, 通过接地中性点形成单相短路, 产生很大的短路电流, 保护单元动作切除故障线路, 使系统的其他部分正常运行。
由于中性点直接接地, 发生单相接地时, 中性点对地电压为
零, 非接地的相对地电压不发生变化。
4低压配电系统接地故障的保护
4.1 低压配电系统保护的一般要求低压配电系统应根据不同的故障类型和具体工程要求装设短路保护、过负荷保护、接地故障保护和中性线断线故障保护。配电系统上下级保护器的动作应具有选择性, 各级之间能协调配合, 并与配电系统的特征和接地方式相适应。
4.2 低压配电系统接地故障的保护措施为防止人身体间接触电和电气火灾事故而采取接地故障的保护措施, 除正确选择和整定配电线路的保护电器（负荷开关、断路器和继电器等）, 使其可靠切除故障外, 还应该很好地与配电系统的接地方式协同配合, 不同接地方式对接地故障的保护有不同的要求。
4.2.1 TN 系统接地故障的保护
1）保护对时间的要求。在TN系统中出现单相接地故障，因回
路阻抗很小, 短路电流很大, 能保证设备可靠动作, 切除故障。但在保护设备动作之前，此电流在PEN或PE线上产生压降，使故障设备的金属外壳带有危险的电位，因PEN或PE阻抗约占故障线路总阻抗的一半以上，远远超过安全电压50V的要求,而此电位还会沿PEN 或PE线传播到非故障设备的金属外壳上。为避免人体触及带有故障电位的设备外壳时间超过安全阀值, 要求保护设备快速切除故障线路, 为此对保护设备的开断时间有较高的要求。
在相线对地标称电压为380/220V的TN系统配电线路接地故障的保
护,其切断故障线路的时间应符合如下要求: ① 配电干线和只供给固定式用电设备的未级配电线路不应大于5S。②给手握式
或移动式用电设备的未级配电线路不应大于0.4S。