接地装置接地系统的型式

1、电气装置接地系统的型式电气装置的接地系统分TN、TT、IT三种型式，这些文字符号的意义是：第一个字母说明电源对地的关系：T一点与地直接连接；I与地隔离，或一点经高阻抗与地连接。第二个字母说明外露导电部分对地的关系：N外露导电部分经与电源的中性点(N)连接而接地；T外露导电部分直接接地，与电源的接地无关。TN系统按N线和PE线的组合方式又分为三种型式：TNS系统在全系统内N线和PE线是分开的；TNC系统在全系统内N线和PE线合为一根线(PEN线)；TNCS系统在全系统内，仅在建筑物电源进线前N线和PE线合为根线，进入建筑物后即分为两根线。在这些文字符号中：N线称为中性线(neutralconductor)；PEN线称为保护中性线(protectiveearthing and neutral conductor)；PE线称为保护接地线(protective earthing conductor)，简称保护线。各型接地系统见图41图45。 图41 TN-C系统 图42 TN-系统 图43 TN-C-S系统 图4 4 TT系统从图41可知，TNC系统由于PEN线兼起PE线和N线的作用，节省了一

2、根线。但PEN线上通过三相不平衡电流I，其上有电压降IZPEN，使电气装置外露导电部分对地带电压。在某些特殊场所，这一对地电压可能引起电气事故，例如对地打火花，在爆炸危险场所引起爆炸。此对地电压还能引起杂散电流，对电子信息设备造成干扰。TNC系统还存在另一些不安全因素，例如不能安装漏电保护器来防电击和接地电弧火灾，因PEN线如果通过漏电保护器内的零序电流互感器，故障电流在互感器内的磁场将互相抵消，漏电保护器将不能动作(即拒动)。另外，在TNC系统内也不能断开PEN线来保证电气检修时的安全，因此现在TNC系统已很少采用。图45 IT系统从图42可知，在TNS系统内PE线和N线分为两根线，PE线平时不通过电流，只在发生接地故障时通过故障电流，故外露导电部分平时对地不带电压，比较安全，也不干扰电子信息设备，但它需多用一根线。如图43所示，TN-C-S系统的外露导电部分对地电压为进入建筑物前电源线路上一段PEN线的电压降。如果在建筑物内作了上述的总等电位联结，则正常工作时在建筑物内由于等电位的作用并不出现电位差，不会产生TNC系统中出现的问题。 在TN系统中，故障电压可沿PE(PEN)线在各装

3、置间蔓延，为各型TN系统的共同缺点。 图4-4所示的TT系统，各装置有其单独的接地极，故正常时外露导电部分为地电位，各装置间故障电压不蔓延，但其故障回路因包含两个接地电阻而使系统本身阻抗较大，故障电流较小，一般不能用过电流保护兼作接地故障保护。TT系统的PE线和N线在电气上不联系，容易处于不同电位，所以此系统内的设备绝缘易受过电压的危害。中性线有时带的故障电压也叫能引起电击事故，在某些情况下，需采用四极开关电器来保证检修安全。 图45所示的IT系统，发生接地故障时，故障电流仅为非故障相的对地电容电流，所以对地故障电压很低，发生故障时可不切断电路而继续供电。但它一般不引出中性线，不能直接提供220V电压，且其保护和管理复杂，加上其他一些原因使其应用受到限制。 应该指出，我国现时还出现“三相五线制”一词，这一称谓是不规范的。在IEC标准中，对低压配电系统有两种分类方法：一是按相数和带电导体数来分类(相线和N线是带电导体)，例如三相四线制(三根相线、一根中性线的三相系统)、三相三线制(三根相线的三相系统)、单相两线制(一根相线、一根中性线的单相系统)，它与PE线无关；另一是按上述系统接地和保

4、护接地的型式来划分，例如TNCS系统、TT系统，它与相数和带电导体数无关。在标明一配电系统时，我们应同时明确这两类系统。例如，明确称为三相四线TNCS系统，或单相两线TT系统，这样，才能准确无误地说明这一配电系统的结构形式和与大地的关系。“三相五线制”的称谓混淆了两种配电系统分类。例如,三相四线TNS、TNCS、TT系统都是三相和五线，都可称作“三相五线制”，无法加以区分。因此，“三相五线制”一词在概念上是模糊不清的，使用中无法区分，在设汁安装工作中应停止使用。 接地和等电位联接保护接地和等电位联结都可以减小建筑物电气装置内出现的电位差，但是等电位联结比常用的保护接地有更好的减小电位差的效果。 等电位联结有总等电位联结、局部等电位联结和辅助等电位联结之分。 所谓总等电位联结乃是将建筑物内的下列导电部分汇接到进线配电箱近旁的接地母排(总接地端子板)上而互相联结： (1)进线配电箱的PE母排；(2)自接地极弓来的接地线； (3)建筑物内的公用设施金属管道，如燃气管道、上下水管道，以及暖气、空调等的干管； (4)建筑物的金属结构。 自户外引入的上述管道应尽量在建筑物内靠近入口处进行联结，如图

5、51所示。 图51 建筑物内的总等电位联结平面图示例需要说明，燃气管和暖气管应纳入总等电位联结，但不允许用作接地极，因此燃气管在入户后应插入一段绝缘部分，并跨接一放电间隙，户外地下暖气管因包有隔热材料，不另采取措施。 所谓局部等电位联结是在建筑物内的局部范围内按总等电位联结的要求再作一次等电位联结，例如在一楼房的一楼层内，或在一个房间内如在电击危险大的浴室内)作局部等电位联结。 所谓辅助等电位联结则是在有可能出现危险电位差的、可同时接触的电气设备之间或电气设备与装置外导电部分(如水暖管道、金属结构)之间直接用导体作联结。 当某一场所需作多个辅助等电位联结时，可改作局部等电位联结。效果接近，但实施中简单方便得多。 等电位联结是国际上广泛采用的电气安全基本措施，但在我国由于未安排建材的配套，又未组织生产适用的连接件而施工定额中有关单位义未给等电位联结立项，故存在一些困难，但并非不可克服。我国已颁布了-国家标准图集97SD567等电位联结安装，在设计和安装中可据以参照实施。 所谓“接地”实际上也是等电位联结，它是以地电位为参考电位，在地球表面一大范围内作等电位联结。所谓“接地极”不过是在地球

6、表面上作等电位联结的连接端子，如图5-2所示。如发生图示的接地故障，前文已叙，这时设备外壳对地的电位差或人体所承受的接触电压Uc可自220V降为UcId(Ra +ZPE)，故可在一定程度上降低接触电压。 如果缩小等电位联结的范围，在建筑物内作总等电位联结，其参考电位为图5l中接地母排上的电位，则如图53所示，人体的接触电压Uc进一步降为设备外壳电位与参考电位之差，即Uc=IdZpe。因ZPE值甚小，接触电压可比只做接地时的Uc=Id(RA+Zpz)显著减小。由此推断，在有局部等电位联结的场所发生接地故障时的Uc值更小，而在辅助等电位联结条件下的接触电压几乎为OV。可见，等电位联结范围越小，接触电压越低，电气上越安全。 图52 在地球上作等电位联结(接地) 图52在建筑物内作总等电位联结举一特例，飞机上的电气设备是无法接大地的，但飞机上的电气装置却是十分安全的，这是因为飞机上的电气装置是在飞机金属机身很小的范围内作等电位联结的缘故。 除降低上述接触电压外，等电位联结还有消除TN系统沿电源线路和其他管道导入建筑物内的故障电压危害的作用，以后各讲中将作叙述。雷电防护也需藉等电位联结来防范雷电跳击和线路感应的瞬态过电压引起的电气事故。此外，电子信息设备也需作等电位联结来保证设备的安全和正常工作，因不属本讲座内容，不作介绍。 需要说明，联结(bonding)也是一种电气连接(electrical connection)，但它并非用于通过工作电流或故障电流，而是用以传导电位以实现电位的相等或相接近。在国外的电气标准和文献中，bonding一词是指用于等电位目的的电气连接。为与一般的“连接(connection)”一词相区别而另用了bonding(联结)一词。“联结”即是“等电位联结”的省写，它与常用的“连接”有不同的含义，因此等电位联结线简称为联结线。(未完待续)

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