陈锐林

（广东电网有限责任公司汕头濠江供电局配电部  广东汕头  515000）

 

摘要：本文通过分析现在低压配电系统运行中常用的IT系统、TN-C系统和TN-C-S系统这三种低压配电系统接地方式的优缺点，并以汕头市濠江区为例，探讨IT系统、TN-C系统和TN-C-S系统各个系统在运行中要特别注意的几个安全问题，以及一个台区低压配电系统中多种接地方式同时运行存在的安全问题，从而确定汕头市濠江区低压配电系统应逐步采用单一TN-C-S系统，作为濠江区低压配电系统接地方式建设和改造方向，以利于低压配电系统安全、可靠和经济运行。

关键词：低压配电系统；接地方式；漏电保护；安全运行

一、前言

汕头濠江区目前存在低压接地方式有三种，IT、TN-C、TN-C-S系统。其中IT、TN-C系统将在实际运行中存在许多安全隐患，对人身或电器设备都带来危害。通过分析三种接地方式运行中的优缺点，来明确濠江区低压接地方式建设和改造方向。

二、常见低压系统接地型式的电气接线图

（一）TN系统

系统有一点直接接地，装置的外露导电部分用保护线于该点连接。按照中性线于保护线的组合情况，TN系统有以下3种型式：

1.TN─S系统。整个系统的中性线与保护线是分开的（图1）。

2.TN─C─S系统。系统中有一部分中性线与保护线是合一的（图2）。

3.TN─C系统。整个系统的中性线与保护线是合一的（图3）。

（二）TT系统

TT系统有一个直接接地点，电气装置的外露导电部分接至电气上与低压系统的接地点无关的接地装置（图4）。

（三）IT系统

IT系统的带电部分与大地间不直接连接（经阻抗接地与不接地），而电气装置的外露导电部分则是接地的（图5）。

  

  

 

注：

1.图1-图5 所示是常用的三相系统的例子。

2.文字代号的意义：

  第一个字母表示低压系统的对地关系；

  T—一点直接接地；

  I—所有带电部分与地绝缘或一点经阻抗接地。

  第二个字母表示电气装置的外露导电部分的对地关系；

  T—外露导电部分对地直接电气连接，与低压系统的任何接地点无关；

  N—外露导电部分与低压系统的接地点直接电气连接（在交流系统中，接地点通常就是接地点）。如果后面还有字母时字母表示中性线与保护线的组合；

  S—中性线和保护线是分开的；

  一—中性线和保护线是合一的（PEN）线。

三、IT低压配电系统

IT低压配电系统，即是在低压电网中，电源与地绝缘或一点经阻抗接地，电气装置外露可导电部分则接地的系统。汕头濠江区以前建设的公用台架变压器供电的区域，绝大多数采用IT低压系统，且选用电源与地绝缘的方式。

IT系统的优点，就是发生第一次一相接地故障时，故障电流为另两相对地电容电流的相量和，其数值很小，外露可导电部分的故障电压限制在50V及以下，对人体危害小。但IT系统必须注意电气装置外露可导电部分都应单独接地、成组接地或集中接地，且应装设能迅速反应接地故障的信号装置。

濠江区现运行的IT低压系统，多数配有中性线。但配出中性线后，如果他因绝缘损坏对地短路，因中性线接近地电位，绝缘监察器不能检测出故障而发出信号，中性线故障将持续存在，此IT系统按TT系统运行，如图6所示。如再发生相线接地故障，其情况和TT系统的接地故障相同，而绝缘监察器和过电流保护器都不能切断故障电路，装置外露可导电部分将长时间呈现大于50V的危险对地故障电压。所以规程规定，IT系统不宜配出中性线，但是濠江区配出中性线的IT系统很多，且很少装有绝缘监察器，这就存在很大安全隐患。

 

随着家用电器增加和电脑为代表的信息产品的普及，居民生活对电压要求较高。IT系统的主要缺点为当三相不平衡时，中性线出现电流，中性点有一定的电压，中性点发生位移（如图7、8为三相平衡时的电压图）， ,三相不平衡越严重， 越大，故相电压在０V—380Ｖ之间，当发生一相接地故障时，一相相电压为零，其余两相相380Ｖ（如图9），相电压变成线电压，幅度大大超过《供用电规则》规定-10%和+7%即198V—235V的幅度，容易烧毁电器。近几年IT低压配电系统因电压异常烧毁电器时有发生，投诉理赔不断。

 

四、TN-C低压配电系统

所谓TN-C低压配电系统，就是在低压电网中，电源有一点（通常是中性点）直接接地，负荷侧的建筑物电气装置的外露可导电部分通过保护线于接地电连接，且整个系统中保护线于中性线是合一的系统（如图10）。该系统中性点直接接地，消除了中性点电压位移的问题，系统中保护线和中性线是合一的，表箱外壳通过接零（即中性线）节约了一条保护线。

TN-C低压配电系统的优点有，电压稳定，对提高电压合格率明显。近年来，汕头市濠江区（像朱浦村、棉花村）通过农改的村居供电区域，多采作TN-C低压系统。但是在实际运行中，TN-C低压配电系统存在易偷电、零火线对调引起表箱外壳带电等问题。供电企业应加强运行维护管理，我们对此系统应着重注意如下问题。

（一）保护线的接法应正确

 

见图11，接线时应从电源点的保护中性线上分别引出中性点和保护线，其保护线于装置外露可导电部分相连接，所有电气设备的保护线均应如图（a）那样以并联方式接在保护线干线上，不能如图（b）那样串接。

插座应如图（c）那样接线，不能按图（d）将保护线借用在中性线上。因为一旦熔断器熔断或中性线断线，相线的电压将通过用电设备的线圈直接加于设备外壳，这对外壳将直接带上相电压，这时使用者很危险。

 

注 CZ─插座，M─电动机，RD─熔断器

 

（二）保护中性线应分配均匀地重复接地

TN-C系统中，保护中性线PNE应重复接地。建设低压台区时，一般都要求电源接地极接地电阻不应大于4欧姆，且重复接地点不得少于三处，一般在主干线与分支的T接处，主干线或线路分支的末端，重复接地接地极接地电阻不应大于10欧姆。汕头濠江区采用TN-C接地系统的公用低压供电区域，我们要求开发商在住宅楼的底层楼梯间设备接地极供重复接地用。

采用TN-C接地系统，使得选用单相（或三相四线）电能表计量的用户更容易偷电、窃电。如图12，R0为工作接地极电阻，RJ为相线用户接地极电阻，R1为用户用电设备电阻，假设用户用电设备功率因素为1，则该设备运行实际功率P1（瓦）于其额定功率P0（瓦）之比为：

 

P1PC =( UR0+RJ+R1 )2•R1PC ×100%  （1）

      因R1=UO2/Pc

故：P1PC =U2U02(ROPC+RJPC+UC2)2 ×100% （2）

 

式中：UC为用户用电设备额定电压（伏）；

       U为相电压。

式中：若R0=4欧，Rj=10欧，U=UO=220V,则可得：

  

 P1PC =2204(14PC+2202)2 ×100%      （3）

        

因此，Pc越大，P1PC 越小。如Pc=100W，则P1PC =94%；Pc=1000W，则P1PC =60%。可见，选用TN-C接地系统更需加强供电企业的用电监察工作。

设置重复接地点时，不宜将接地点设在单相负荷线路上。如图13，若ab线路间有断线，单相用电设备R1将如图3运行。再者如计及线路阻抗，则有分流作用。

 

        

（三）注意装设漏电保护器

TN—C系统的接地故障多为金属性短路，故障电流大，可利用原来作过负荷保护和短路保护的过电流保护电器兼作接地故障保护。但在某些情况下，如线路长、导线截面小的情况，过电流保护常不能满足；

1.对配电线路或给固定式电气设备供电的末端回路在5秒内切断故障回路；

2.对插座回路或给手握式或移动式电气设备供电的末端回路在0.4秒内切断故障回路。这时必须采用漏电保护器作专门的接地故障保护。

供电部门多数要求采用TN─C系统供电的住户安装漏电保护器，有的住户安装后保护器频频动作，就干脆把保护器退出。造成保护器误动的原因可能是保护器的选择不适当或接线不正确。

漏电保护器原则上应当选用电流动作型的漏电保护器，其额定漏电动作电流I△n的选择，从安全保护的角度出发，选得越小越好，但从供电的可靠性出发，不能过小，而应受到线路和设备的正常漏电电流的制约。如家用电器可选用I△n≤30毫安的快速型漏电保护器，手握式电动工具可选用I△n=15-30毫安的快速型漏电保护器。

漏电保护器的接线应正确，可采用将被保护的外露可导电部分与PE线或与漏电保护器电源侧的PEN线相连，也可将漏电保护器所保护的外露可导电部分接至专用的接地极上，并注意严禁保护线穿过漏电保护器中电流互感器的磁回路，严禁保护器负荷侧的中线与地连接。

（四）零火线对调引起表箱外壳带电问题

现在供电局采用的六、八、十、十二多位表箱标准配置都采用三相总开关和三相电缆进线，当电源只有单线电源时一般采用电缆三相合并接于火线，进入三相总开关，零线接于表箱的零线母排，表箱外壳接零（出厂时就接好），如图15。当表箱进线零火线对调就引起表箱外壳带电，如图16。当发现单相供电分支线路所有的表箱外壳带电，应该为分支线路改造时零火线对调引起,如图17。当发现单个表箱外壳带电为表箱进线零火线对调（大部分为偷电人员所为）如图16,18。

 

        

       

 

五、TN-C-S低压配电系统

TN-C-S系统，通常是在供电公用线路中用 TN-C系统，进入建筑物后将PEN线分为PE线和N线。由于供电线路中的PEN线上有一定的电压降，该电位仍将呈现在设备金属外壳上，而在建筑物内设有专门的PE线，因而消除了TN-C系统的一些不安全因素。要注意，PEN线分为PE线和N线后，N线应对地绝缘，且PE不能再与N线合并或互换。

TN-C-S低压配电系统吸取TN-C和TN-S优点，是目前安全和电压要求较高的系统，TN-C-S系统较适用于小区民用建筑，将作为濠江区低压接地方式建设和改造的方向。

六、低压配电系统多种接地同用存在安全问题

（一）多种接地型式并存可能引起人身触电

1000 V以下50 Hz交流电流通过人体时.人体能感觉的最小电流值(感觉阀值)为0.5mA，此值与通过电流的时间无关;而人体能摆脱手握的带电导体的最大电流值(摆脱阀值)，一般取平均值10 mA。超过此值，达到能引起心室纤维性颤动的最小电流值，称为心室纤维性颤动阀值。

由于用通过人体的电流来检验对人身是否安全甚是不便，实际上常用人体的接触电压来检验。当包括鞋袜和地板阻抗上压降在内的安全接触电压，一般为50V，而在潮湿环境中人体阻抗下降，这时安全接触电压限值为25V。

（二）保护接零和保护接地混用引起的危险

汕头市濠江区多种低压接地型式并存，有TN-C系统，IT系统，以及在同一个低压配电系统中的用电设备保护接零(TN系统)和保护接地(TT系统)混用。保护接地的作用主要是限制漏电设备对地电压不超过某一安全范围；保护接零的主要作用是利用相线与零线间的漏电短路电流，使线路保护装置迅速动作，切断电源。但同一变压器供电区域保护接零和保护接地混用则引起触电的危险性增加。

        

如图19所示，如保护接零和保护接地混用，即一部分设备接零，一部分设备接地。当采用保护接地的电动机(M2)发生碰壳漏电故障时，故障电流受阻抗R0 + Rj的限制，其数值不一定能使保护装置的开关或熔丝动作时，这时整个零线上出现对地电压，从而使所有采用接零保护的电气设备的外壳都出现此项对地电压，可能危及人身安全。

零线上的电压   U0= R0+RjR0 ×U

式中:Rj-M2设备接地电阻(Ω);

     U-相电压(V)

          R0-变压器工作接地及电阻(Ω)

漏电设备M2外壳的电压:零线上的电压: Ub2=RjR0+Rj×U

    如R0=4Ω，Rj=10Ω，U=220V时，可算得U0=63V，Ub2=157V。

 

可见，M1、M2和其它所有接零设备的外壳都带有危险电压。如果两台接地和接零的设备相邻，当有人同时接触时，危险性特别大。因此，有关规范规定同一变压器，发电机或线路供电的低压系统中，不应将保护接零和保护接地混用。

由于历史原因，未农改的低压区域采用IT系统，而现在农改的区域则采用TN-C系统。如果一个台区部分改造采用TN-C系统，就会造成同一低压台区同时存在IT系统和TN-C系统，形成安全隐患。所以，要求在整个台区都具备TN-C系统运行条件后，再一并将该台区的IT系统改为TN-C系统，在整改完成的变台处和分支(杆)箱处喷上“TN-C”,以明确接地方式，确保低压配电系统的安全、可靠运行。

七、结论

针对汕头市濠江区低压配电系统的现状，笔者建议近期应着重做好如下工作：

1.在一定时期内，把汕头濠江区低压配电系统中性点没有接地的低压配电网逐步改为直接接地低压配电网；

2.在办理基建用电时，应落实开发商在城市新建建筑物预埋接地装置，并引至电能表安装地点适当位置，便于保护中性线重复接地；

3.加强宣传，提高漏电保护器装设率，提高用电设备保护线接线正确率；

4.接地装置电阻值是否合格，关系到低压配电系统的安全运行,对电源接地电阻、重复接地电阻应建立定期检测制度。如规定电源接地装置每年检测一次，其它两至一年检测次等制度。

总之，汕头濠江区低压配电系统接地应逐步规范，农村公用供电区域宜采用一种TN─C接地方式，专用变供电区域也应采用TN─C低压系统。城网低压配电网采用TN-C-S系统，主要因为城市供电线路建设起点高，有正规设计，线路有重复接地，比较容易符合TN-C-S系统的种种要求。

参考文献：

1.中华人民共和国电力行业标准，《农村低压电技术规范》，DL/T499-2001；

2.中华人民共和国电力行业标准，《低压配电设计规范》， GB50054-95；

3.中华人民共和国电力行业标准，《交流电气装置的接地》，DL/T621-1997。

 

作者简介：陈锐林（1969.9-- ），男，汉族，广东揭阳人，本科，工程师，研究方向：配网技术。