常用系统接地型式及应用特点

摘要 电气接地技术是确保电气设备正常工作和安全防护的重要措施。低压配电用户量大面广，特别是农村机电设备和农村建筑的接地过程中，接地意识淡薄、接地技术知识水平参差不齐、接地管理常常也不够到位。该文从电气接地的概念和原理出发，介绍了电气接地的分类，针对低压配电的接地及接地工程应用进行了解析和探讨。

关键词 配电；接地技术；分类；应用特点

中图分类号 TM862 文献标识码 A 文章编号 1007-5739（2014）10-0211-02

电气接地是维护电力系统安全、可靠运行，保障人身和电气设备安全的重要措施。随着电力负荷的增长和电力系统的增容，故障时经地网流散的电流越来越大，地网的电位也随之升高，再加之接地措施时常出现缺陷，给人员生命安全和一次设备绝缘安全带来越来越大的威胁。在低压配电系统中这个问题更加值得关注。

1 电气接地

在电力系统或建筑物中，将电气装置和设施的中性点、外露可导电部分（如金属底盘或外壳及操作机构、金属支构架或保护网及包皮等），与大地作良好的连接叫做接地。接地是利用大地作为回路，将接地电流导入大地，在大地中做半球形散逸。散逸时各点的电势（位）不同，但在20 m左右的地方与无穷远处的电位几乎相等，电流场电位梯度可看成为零。设备接地点对地保持一个低的电位差，从而保护了人的生命安全和设备的安全[1]。

2 电气接地的分类[2]

2.1 工作（系统）接地

在电力系统中，为运行和继电保护的需要将电网某一点接地，其目的是为了稳定对地电位，消除导电部分对地电压的升高，保护设备的安全。

2.2 安全接地

为了防止因电气设备绝缘劣化使外壳、操作机构等正常时不带电的金属带电，危及人身安全而设的接地。工程上通常使用黄绿色安全地线进行连接。

2.3 雷电保护接地

由接闪器（避雷针、避雷线等）、引下导体和接地体组成的雷电保护系统，导泄雷（包括直击雷、感应雷等）电流，以消除因雷电产生的大气过电压对设备、设施的危害。独立避雷针，在土壤电阻率不大于500 Ω·m的地区，接地电阻应不大于10 Ω；防雷电感应的接地电阻应不大于30 Ω。

2.4 防静电接地

在可燃物场所的金属物体，蓄积有静电后，放电时往往容易产生火花，以致酿成火灾。因此，要对这些金属物体（如贮油罐、易燃易爆化工产品的罐塔等）进行可靠接地。防静电接地的接地电阻应不大于30 Ω。

3 常用系统接地型式及应用特点

低压配电接地系统分为TN、TT、IT 3类型式，TN系统即保护接零系统，TT、IT即保护接地系统。其中TN系统按照PE和N导体（线）的组合情况又可分为：TN-S、TN-C、TN-C-S 3种类型。低压配电系统中，以TN、TT系统应用最广。

3.1 TN系统

电源端有一点直接接地，电气装置的外露可导电部分通过保护中性导体或保护导体连接到此接地点。该系统中PEN或PE导体在建筑物入口处应做重复接地，在其他方便接地的地方尽可能做重复接地。这样既可保证可靠接地，又可降低接地电阻。

3.1.1 TN-S系统。也称三相五线制系统，是三相四线加PE 线的接地系统，一般独立配电变压器常采用此系统。该系统的N线与PE线是分开的（除在变压器中性点共同接地外），用电设备外露可导电部分接PE线上，PE线与接地线排的总接地端子板连接。因此，不管N线是否带电，PE线、与PE线连接的设备外壳均不带电。当发生电气故障时，熔断器、断路器都能够通过接地的PE线自动切断电源，灵敏度较高。

3.1.2 TN-C系统。整个系统的中性线与保护线是合一的。这种系统曾被广泛应用，优点是线路连接简单、耗材少。这种系统在三相负荷较平衡的环境中尚可运用，但是负荷做到平衡对称很困难；该系统还不能装设漏电保护器，所以已逐渐被淘汰。

3.1.3 TN-C-S系统。系统中一部分线路的中性线（N）与保护线（PE）是合一的，一部分 N线与PE线是分开的。当中性线与保护线分开后（通常在住宅进户处）就不允许再合并或相互接触（中性线的绝缘水平应与相线的相同），实际上就成了TN-S系统。即PEN线在进入用户配电箱后，配电箱内分开设置N和PE端子板，N与PE线不再有任何电气连接[3]。

3.2 TT系统

电源端的一点和电气外露可导电部分直接接地，并且二者相互独立。当全部采用 TN系统有困难时，也可全部采用此接地型式。该型式只有在接地电阻（R）的值非常低的条件下才能以过电流保护器兼作电击保护，一般宜装设漏电保护装置作电击保护。

3.3 TN、TT系统接地电阻

3.3.1 TN系统接地电阻。①变压器装在建筑物外，高压侧工作于不接地，其消弧线圈和高电阻接地。当共用接地装置时：R≤50/I，（R不超过4 Ω）。式中，R—考虑到季节变化时接地装置的最大接地电阻（Ω）；I—单相接地故障动作电流，消弧线圈为故障点残余电流（A）。当非共用接地装置时：R≤250/I，（R不超过10 Ω）。高压侧工作于低电阻接地时，应在距变压器适当的地点设置专用接地，R不宜超过4 Ω。②配电变压器安装在建筑物内，高压侧工作于不接地、消弧线圈和高电阻接地时，R值的情况同①。高压侧工作于低电阻接地，建筑物内采用（含建筑物钢筋的）总等电位联结，当高低压共用接地装置时：R≤2 000/I。

3.3.2 TT系统接地电阻。其计算公式为：R≤50/Ia。式中，Ia—保护电器切断故障回路的动作电流（A）。

3.4 TN、TT系统不宜混用

由同一配电变压器或同一段母线供电的低压电力网，在同一供电干线上，不宜同时采用TN、 TT系统2种系统接地型式。混用时，在TT系统保护接地的设备发生故障漏电的情况下，使2种系统保护的设备外壳均产生约110 V的危险电压，人为造成安全隐患[4]。

4 接地装置

4.1 接地装置的形式

接地装置（接地体和接地线的统称）根据接地体可以分为人工接地装置和自然接地装置。人工接地装置有水平接地、垂直接地以及复合接地装置。水平接地和复合接地装置一般是作为变电所和输电线路防雷接地的主要方式；垂直接地一般作为避雷针、避雷线的集中接地方式。自然接地装置是利用已有的直接与大地接触的各种金属构件和管道、钢筋混凝土建筑物的基础等兼作自然接地体。

4.2 接地装置材料的选择

4.2.1 钢铁材料。钢铁材料机械强度高，价格便宜，容易购买，因而使用量较大。垂直接地体的材质大多为角铁或钢管，水平接地体及接地引线大多采用圆钢筋或扁钢，连接则普遍采用普通铁质螺栓或直接用碳钢焊条焊接。使用时，应采用热镀锌的钢材、螺栓。缺点有2点：一是它的电阻率较高，使接地电阻效果较差。二是铁质材料易腐蚀，使接地体或接地引线的形状及内部结构发生变化，引起接地电阻增大，或连接线脱落断开（特别是地面上的接地引线），从而失去接地装置应有的作用，甚至形成危险的对地电压，严重危及人身及设备的安全。

4.2.2 铜材料。铜材料的优点：它的电阻率远小于钢（铁）的电阻率，接地电阻很小；与钢材相比，性能更加稳定、可靠，使用寿命长；价格也不是太高，因而被大量使用。如：采用铜棒或铜管制作垂直接地体；采用铜条、铜管或小铜棒制作水平接地体及连接引线；其连接部位均采用铜焊接。

4.2.3 新型材料接地装置。近年来，开发应用一些新型材料的接地装置，如铜覆钢防腐接地体。这种接地体是把铜的较高导电性能和较强的抗腐蚀性与钢的高机械强度等优点很好地结合起来，可作为垂直接地体；它采用无缝紫铜管，经过冷拔、缩径的工艺紧密地覆合在45#圆钢上，再进行热锻制作而成。考虑到打入土质的坚硬，采用通体结构，配上高强度钢制锥头和黄铜制的连接螺套、连接螺栓及接线鼻。也可直接采用铜焊、铜粉爆破热焊接等方法来做各种连接[5]。

4.3 接地施工控制

一是把好施工图审查及技术交底关，优化设计方案，把设计出现的问题解决在施工前。二是加强接地体（线）连接的检查。由于TT系统单相短路保护的灵敏度比TN系统低，各连接点的连接电阻对故障情况下外露可导电部分的接触电压值影响较大，是工程施工中出现问题较多的部位，特别是对采用焊接方式的连接，应予重点控制。三是加强对施工过程中隐蔽工程的检查验收工作。严格执行相关标准规范和规程，严把安装质量关。

5 参考文献

[1] 徐志强.建筑电气设计技术[M].广州：华南理工大学出版社，1994：123-125.

[2] 张一尘.高电压技术[M].北京：中国电力出版社，2000：116-134.

[3] 路俭，刘尧.论电气接地系统的发展与实用[J].科技博览，2012（30）：429.

[4] 许业清.供用电技术[M].合肥：中国科学技术大学出版社，1992：385-391.

[5] 龚炳林，刘银河，黄龙林.浅谈电气接地系统中的材料选择[J].盐业与化工，2013，5（42）：52-53.