| 城市照明低壓配電系統(tǒng)接地方式探討 |
| 來源：中國節(jié)能產(chǎn)業(yè)網(wǎng) 時間：2007-6-23 22:14:59 用手機(jī)瀏覽 |
一、路燈常用接地方式：
根據(jù) IEC 規(guī)定，供電系統(tǒng)的接地方式分為 TT 系統(tǒng)、 TN 系統(tǒng)、 IT 系統(tǒng)。其中 TN 系統(tǒng)又分為 TN-C 、 TN-S 、 TN-C-S 系統(tǒng)。
( 一 )TT 方式供電系統(tǒng)
TT 方式是指將電氣設(shè)備的金屬外殼直接接地的保護(hù)系統(tǒng)，稱為保護(hù)接地系統(tǒng)，也稱 TT 系統(tǒng)。第一個符號 T 表示電力系統(tǒng)中性點(diǎn)直接接地；第二個符號 T 表示負(fù)載設(shè)備外露不與帶電體相接的金屬導(dǎo)電部分與大地直接聯(lián)接，而與系統(tǒng)如何接地?zé)o關(guān)。在 TT 系統(tǒng)中負(fù)載的所有接地均稱為保護(hù)接地，這種供電系統(tǒng)的特點(diǎn)如下。
1 、當(dāng)電氣設(shè)備的金屬外殼帶電 ( 相線碰殼或設(shè)備絕緣損壞而漏電 ) 時，由于有接地保護(hù)，可以大大減少觸電的危險(xiǎn)性。但是，低壓斷路器 ( 自動開關(guān) ) 不一定能跳閘，造成漏電設(shè)備的外殼對地電壓高于安全電壓，屬于危險(xiǎn)電壓。
2 、當(dāng)漏電電流比較小時，即使有熔斷器也不一定能熔斷，所以還需要漏電保護(hù)器作保護(hù)。
3 、 TT 系統(tǒng)適用于接地保護(hù)占很分散的地方。
( 二 )TN 方式供電系統(tǒng)
這種供電系統(tǒng)是將電氣設(shè)備的金屬外殼與工作零線相接的保護(hù)系統(tǒng)，稱作接零保護(hù)系統(tǒng)，用 TN 表示。它的特點(diǎn)如下。
1 、一旦設(shè)備出現(xiàn)外殼帶電，接零保護(hù)系統(tǒng)能將漏電電流上升為短路電流，這個電流很大，是 TT 系統(tǒng)的 5.3 倍，實(shí)際上就是單相對地短路故障，熔斷器的熔絲會熔斷，低壓斷路器的脫扣器會立即動作而跳閘，使故障設(shè)備斷電，比較安全。
2 、 TN 系統(tǒng)節(jié)省材料、工時，在我國和其他許多國家廣泛得到應(yīng)用，可見其優(yōu)點(diǎn)比 TT 系統(tǒng)多。 TN 方式供電系統(tǒng)中，根據(jù)其保護(hù)零線是否與工作零線分開而劃分為 TN-C 和 TN-S 等兩種。
(1)TN-C 方式供電系統(tǒng)
它是用工作零線兼作接零保護(hù)線，可以稱作保護(hù)中性線，用 PEN 表示這種供電系統(tǒng)的特點(diǎn)如下：
1) 由于路燈配電系統(tǒng)三相負(fù)載很難平衡，工作零線上有不平衡電流，對地有電壓，所以與保護(hù)線所聯(lián)接的電氣設(shè)備金屬外殼有一定的電壓。
2) 如果工作零線斷線，則保護(hù)接零的漏電設(shè)備外殼帶電。
3) 如果電源的相線碰地，則設(shè)備的外殼電位升高，使中性線上的危險(xiǎn)電位蔓延。
4)TN-C 系統(tǒng)干線上使用漏電保護(hù)器時，工作零線后面的所有重復(fù)接地必須拆除，否則漏電開關(guān)合不上；而且，工作零線在任何情況下都不得斷線。所以，實(shí)用中工作零線只能讓漏電保護(hù)器的上側(cè)有重復(fù)接地。
5)TN-C 方式供電系統(tǒng)只適用于三相負(fù)載基本平衡情況。
(2)TN-S 方式供電系統(tǒng)
它是把工作零線 N 和專用保護(hù)線 PE 嚴(yán)格分開的供電系統(tǒng)，稱作 TN-S 供電系統(tǒng)，其特點(diǎn)如下。
1) 系統(tǒng)正常運(yùn)行時，專用保護(hù)線上不帶電流，只是工作零線上有不平衡電流。 PE 線對地沒有電壓，所以電氣設(shè)備金屬外殼接零保護(hù)是接在專用的保護(hù)線 PE 上，安全可靠。
2) 工作零線只用作單相照明負(fù)載回路。
3) 專用保護(hù)線 PE 不許斷線 , 也不許進(jìn)入漏電開關(guān)。
4) 干線上使用漏電保護(hù)器，工作零線不得有重復(fù)接地，而 PE 線有重復(fù)接地，但是不經(jīng)過漏電保護(hù)器，所以 TN-S 系統(tǒng)供電干線上也可以安裝漏電保護(hù)器。
5)TN-S 方式供電系統(tǒng)安全可靠，適用對安全要求較高的配電線路。
(3)TN-C-S 方式供電系統(tǒng)
在配電線路中，如果前部分是 TN-C 方式供電，而下一部分采用 TN-S 方式供電系統(tǒng)，則可以在系統(tǒng)后部分現(xiàn)場總配電箱分出 PE 線，這種系統(tǒng)稱為 TN-C-S 供電系統(tǒng)。 TN-C-S 系統(tǒng)的特點(diǎn)如下。
1) 工作零線 N 與專用保護(hù)線 PE 相聯(lián)通，當(dāng)線路不平衡電流比較大時，電氣設(shè)備的接零保護(hù)受到零線電位的影響。負(fù)載越不平衡，燈桿外殼對地電壓偏移就越大。所以要求負(fù)載不平衡電流不能太大，而且在 PE 線上應(yīng)作重復(fù)接地。
2)PE 線在任何情況下都不能進(jìn)入漏電保護(hù)器，因?yàn)榫�路末端的漏電保護(hù)器動作會使前級漏電保護(hù)器跳閘造成大范圍停電。
3) 對 PE 線除了在總箱處必須和 N 線相接以外，其他各分箱處均不得把 N 線和 PE 線相聯(lián)， PE 線上不允許安裝開關(guān)和熔斷器。
通過上述分析， TN-C-S 供電系統(tǒng)是在 TN-C 系統(tǒng)上臨時 變通的作法。當(dāng)三相電力變壓器工作接地情況良好、三相負(fù)載比較平衡時， TN-C-S 系統(tǒng)在施工用電實(shí)踐中效果還是可行的。但是，在三相負(fù)載不平衡，工地有專用的電力變壓器時，必須采用 TN-S 方式供電系統(tǒng)。
二、 TN-S 系統(tǒng)重復(fù)接地分析：
現(xiàn)實(shí)生活中部分電氣施工人員對 TN-S 系統(tǒng)中重復(fù)接地的有關(guān)問題及要求不甚了解，在實(shí)際施工中出現(xiàn)一些問題。集中表現(xiàn)為：就 TN-S 系統(tǒng)的重復(fù)接地問題中是對 N 線重復(fù)接地，還是對 PE 重復(fù)接地莫衷一是，提法不明確。
對于 TN-S 系統(tǒng)，重復(fù)接地就是對 PE 線的重復(fù)接地，分析如下：
1 、如不進(jìn)行重復(fù)接地，當(dāng) PE 斷線時，系統(tǒng)處于既不接零也不接地的無保護(hù)狀態(tài)。而對其進(jìn)行復(fù)重接地以后，當(dāng) PE 正常時，系統(tǒng)處于接零保護(hù)狀態(tài)；當(dāng) PE 斷線時，如果斷線處在重復(fù)接地前側(cè)，系統(tǒng)則處在接地保護(hù)狀態(tài)。進(jìn)行了重復(fù)接地的 TN-S 系統(tǒng)具有一個非常有趣的雙重保護(hù)功能，即 PE 斷線后由 TN-S 轉(zhuǎn)變成 TT 系統(tǒng)的保護(hù)方式 (PE 斷線在重復(fù)接地前側(cè) ) 。
2 、當(dāng)相線斷線與大地發(fā)生短路時，由于故障電流的存在造成 PE 線電位升高，當(dāng)斷線點(diǎn)與大地間電阻較小時， PE 線的電位很有可能遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過安全電壓。這種危險(xiǎn)電壓沿 PE 線傳至燈桿設(shè)備等外殼乃至危及人身安全。而進(jìn)行重復(fù)接地以后，由于重復(fù)接地電阻與電源工作接地電阻并聯(lián)后的等效電阻小于電源工作接地電阻，使得相線斷線接地處的接地電阻分擔(dān)的電壓增加，從而有效降低 PE 線對地電壓，減少觸電危險(xiǎn)。
3 、 PE 線的重復(fù)接地可以降低當(dāng)相線碰殼短路時的設(shè)備外殼對地的電壓，相線碰殼時，外殼對地電壓即等于故障點(diǎn) P 與變壓器中性點(diǎn)間的電壓。假設(shè)相線與 PE 線規(guī)格一致，設(shè)備外殼對地電壓則為 110V 。而 PE 線重復(fù)接地后，從故障點(diǎn) P 起， PE 線阻抗與重復(fù)接地電阻 RE 同工作接地電阻 RA 串聯(lián)后的電阻相并聯(lián)。在一般情況下，由于重復(fù)接地電阻 RE 同工作接地電阻 RA 串聯(lián)后的電阻遠(yuǎn)大于 PE 線本身的阻抗，因而從 P 至變壓器中性點(diǎn)的等效阻抗，仍接近于從 P 至變壓器中性點(diǎn)的 PE 線本身的阻抗。如果相線與 PE 線規(guī)格一致，則 P 與變壓器中性點(diǎn)間的電壓 UPO 仍約為 110V ，而此時設(shè)備外殼對地電壓 UP 僅為故障 P 點(diǎn)與變壓器中性點(diǎn)間的電壓 UPO 的一部分，可表示為： UP=UPO×RERA+RE 。假設(shè)重復(fù)接地電阻 RE 為 10 劍 ぷ鶻擁氐繾鑂 A 為 4 劍 騏 P=78.6V 。
如果只是對 N 線重復(fù)接地，它不具有上述第 1 項(xiàng)與第 3 項(xiàng)作用，只具有上述第 2 項(xiàng)的作用。對于 TN-S 系統(tǒng)，其用電設(shè)備外殼是與 PE 線相接的，而不是 N 線。因此，我們所關(guān)心的更主要的是 PE 線的電位，而不是 N 線的電位， TN-S 系統(tǒng)的重復(fù)接地不是對 N 線的重復(fù)接地。
如果將 PE 線和 N 線共同接地，由于 PE 線與 N 線在重復(fù)接地處相接，重復(fù)接地前側(cè) ( 接近于變壓器中性點(diǎn)一側(cè) ) 的 PE 線與 N 線已無區(qū)別，原由 N 線承擔(dān)的全部中性線電流變?yōu)橛?N 線和 PE 線共同承擔(dān) ( 一小部分通過重復(fù)接地分流 ) 。可以認(rèn)為，這時重復(fù)接地前側(cè)已不存在 PE 線，只有由原 PE 線及 N 線并聯(lián)共同組成的 PEN 線，原 TN-S 系統(tǒng)實(shí)際上已變成了 TN-C-S 系統(tǒng)，原 TN-S 系統(tǒng)所具有的優(yōu)點(diǎn)將喪失，故不能將 PE 線和 N 線共同接地。
在工程實(shí)踐中，對于 TN-S 系統(tǒng)，很少將 N 線和 PE 線分別重復(fù)接地。其原因主要為：
1 、將 N 線和 PE 線分別重復(fù)接地僅比 PE 線單獨(dú)重復(fù)接地。其原因主要為：多一項(xiàng)作用，即可以降低當(dāng) N 線斷線時產(chǎn)生的中性點(diǎn)電位的偏移作用，有利于用電設(shè)備的安全，但是這種作用并不一定十分明顯，并且一旦工作零線重復(fù)接地，其前側(cè)便不能采用漏電保護(hù)。
2 、如果要將 N 線和 PE 線分別重復(fù)接地，為保證 PE 線電位穩(wěn)定，避免受 N 線電位的影響， N 線的重復(fù)接地必須與 PE 線的重復(fù)接地及燈桿基礎(chǔ)鋼筋保持足夠的距離，最好為 20m 以上，而在路燈實(shí)際施工中很難做到這一點(diǎn)。
三、接地電阻值 Rd
理論上，接地電阻越小，接觸電壓和跨步電壓就越低，對人身越安全。但要求接地電阻越小，則人工接地裝置的投資也就越大，而且在土壤電阻率較高的地區(qū)不易做到。在路燈實(shí)際工作中，接地電阻值通常按下面數(shù)值考慮：
在 1000V 以下中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)中，接地電阻 Rd 應(yīng)小于或等于 4000V 以下的中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)中，一般規(guī)定接地電阻 R 為 4d 應(yīng)小于或等于 4 。
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