南钢烧结环冷机余热发电工程低压配电网的接地方式

摘要：

本文简述低压电网的各种接地方式，说明各种方式的工作原理，适用环境，各自的优缺点，结合南钢烧结环冷机余热发电项目的特点，分析出适合于此项目

的接地方式。

关键字： 接地方式； 南钢烧结环冷机余热发电； 配电网；

中图分类号：TM421 文献标识码：A

1低压配电系统的接地方式分类

低压配电系统按保护接地的形式不同可分为：IT系统、TT系统和TN系统。其中IT系统和TT系统的设备外露可导电部分经各自的保护线直接接地(过去称为保护接地)；TN系统的设备外露可导电部分经公共的保护线与电源中性点直接电气连接(过去称为接零保护)。

2.1 IT系统

2.1.1 IT系统的接地方式

IT系统的电源中性点是对地绝缘的或经高阻抗接地，而用电设备的金属外壳直接接地。即：过去称三相三线制供电系统的保护接地。

2.1.2 IT系统的工作原理

其工作原理是：若设备外壳没有接地，在发生单相碰壳故障时，设备外壳带上了相电压，若此时人触摸外壳，就会有相当危险的电流流经人身与电网和大地之间的分布电容所构成的回路。而设备的金属外壳有了保护接地后，由于人体电阻远比接地装置的接地电阻大，在发生单相碰壳时，大部分的接地电流被接地装置分流，流经人体的电流很小，从而对人身安全起了保护作用。这种接地如图1所示：

图1IT系统

2.1.3 IT系统的适用场所

IT系统适用于环境条件不良，易发生单相接地故障的场所，以及易燃、易爆的场所。

2.2 TT系统：

2.2.1 TT系统的接地方式

TT系统的电源中性点直接接地；用电设备的金属外壳亦直接接地，且与电源中性点的接地无关。即：过去称三相四线制供电系统中的保护接地。

2.2.2 TT系统的工作原理

其工作原理是：当发生单相碰壳故障时，接地电流经保护接地装置和电源的工作接地装置所构成的回路流过。此时如有人触带电的外壳，则由于保护接地装置的电阻小于人体的电阻，大部分的接地电流被接地装置分流，从而对人身起保护作用。这种接地方式的接线如图2所示：

图2IT系统

2.2.3 TT系统的适用场所

目前，TT系统广泛应用于城镇、农村居民区、工业企业和由公用变压器供电的民用建筑中。

2.2.4 TT系统的不足之处

TT系统在确保安全用电方面还存在有不足之处，主要表现在：

①当设备发生单相碰壳故障时，接地电流并不很大，往往不能使保护装置动作，这将导致线路长期带故障运行。

②当TT系统中的用电设备只是由于绝缘不良引起漏电时，因漏电电流往往不大(仅为毫安级)，不可能使线路的保护装置动作，这也导致漏电设备的外壳长期带电，增加了人身触电的危险。

因此，TT系统必须加装剩余电流动作保护器，方能成为较完善的保护系统。

2.3 TN系统

2.3.1 TN系统的接地方式及分类

在变压器或发电机中性点直接接地的380/220V三相四线低压电网中，将正常运行时不带电的用电设备的金属外壳经公共的保护线与电源的中性点直接电气连接。即：过去称三相四线制供电系统中的保护接零。

当电气设备发生单相碰壳时，故障电流经设备的金属外壳形成相线对保护线的单相短路。这将产生较大的短路电流，令线路上的保护装置立即动作，将故障部分迅速切除，从而保证人身安全和其他设备或线路的正常运行。

TN系统的电源中性点直接接地，并有中性线引出。按其保护线形式，TN系统又分为：TN-C系统、TN-S系统和TN-C-S系统等三种。

2.3.2TN-C系统的接地方式

该系统的中性线(N)和保护线(PE)是合一的，该线又称为保护中性线(PEN)线。它的优点是节省了一条导线，但在三相负载不平衡或保护中性线断开时会使所有用电设备的金属外壳都带上危险电压。在一般情况下，如保护装置和导线截面选择适当，TN-C系统是能够满足要求的(见图3)。

图3TN-C系统

适用范围：在我国低压配电系统中使用较为普遍，但不适于对安全要求较高和抗电磁干扰要求较高的场所和建筑。

一般用户是不应采用TN-C系统的，因为：

(1)它不能装用剩余电流动作保护装置，以有效防止电气设备接地故障的间接接触电击、接地电弧火灾和直接接触电击；

(2)它不能断开PEN线，因此难以防止在电气检修时，故障电压招致检修人员的电击事故和电气火灾；

(3)TN-C系统的单相回路内，如果PEN线中断，电气设备外壳可带高达220V的对地电压，威胁人身安全；

(4)TN-C系统的三相回路内，如果PEN线中断，不仅使设备失去等电压连接和接地，在三相不平衡时还因"断零"而引起烧坏单相设备事故；

(5)TN-C系统PEN线不平衡电流产生的电压，将在电气装置内产生电位差和杂散电流，容易打火和干扰电子设备。

2.3.3 TN-S系统的接地方式

该系统的N线和PE线是分开的。它的优点是PE线在正常情况下没有电流通过，因此不会对接在PE线上的其他设备产生电磁干扰。此外，由于N线与PE线分开，N线断开也不会影响PE线的保护作用。但TN-S系统耗用的导电材料较多，投资较大(见图4)。

图4TN-S系统

这种系统多用于对安全可靠性要求较高、设备对电磁抗干扰要求较严、或环境条件较差的场所使用。对新建的大型民用建筑、住宅小区，特别推荐使用TN-S系统。

2.3.4 TN-C-S系统的接地方式

该系统中有一部分中性线和保护是合一的；而且一部分是分开的。它兼有TN-C系统和TN-S系统的特点，常用于配电系统末端环境较差或有对电磁抗干扰要求较严的场所(见图5)。

图5TN-C-S系统

在TN-C、TN-S和TN-S-C系统中，为确保PE线或PEN线安全可靠，除在电源中性点进行工作接地外，对PE线和PEN线还必须进行必要的重复接地。PE线PEN线上不允许装设熔断器和开关。

3工程实际

对于南钢联炼铁新厂烧结环冷机余热发电工程的具体实际，现场的环境比较潮湿，灰尘较大，可以说是环境比较差；并且考虑到控制方面，因为现场使用了软起柜等易产生电磁干扰的装置，而DCS系统对电磁特性要求非常高，因此，本现场采用了TN-C-S的接地方式。对于变压器，低压柜等重要装置采用了必要的重复接地。

对于低压系统，如配电系统的设计中采用了TN-S系统， N线和PE线是分开的。PE线在正常情况下没有电流通过，因此不会对接在PE线上的其他设备产生电磁干扰。此外，由于N线与PE线分开，N线断开也不会影响PE线的保护作用。

4结论

本文首先分析了低压配电系统按保护接地的形式不同划分的分三种系统IT系统、TT系统和TN系统的特点，结合工程实际工作环境差，抗干扰要求高的特点分析出了适合于南钢联炼铁新厂烧结环冷机余热发电项目的接地形式为TN-C-S系统，满足本工程实际需要。

参考文献

[1] 杨成德.低压配电系统接地和接零保护[J].电工技术,2000,(7)

[2] GB50052—95，供配电系统设计规范[s]

[3] GB50054—95，低压配电设计规范[s]

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[5] GB50150—2006，电气装置安装工程电气设备交接试验标准[s]