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城市照明低压配电系统接地方式探讨
 
一、路灯常用接地方式: 
   根据 IEC 规定,供电系统的接地方式分为 TT 系统、 TN 系统、 IT 系统。其中 TN 系统又分为 TN-C 、 TN-S 、 TN-C-S 系统。 
( 一 )TT 方式供电系统 
TT 方式是指将电气设备的金属外壳直接接地的保护系统,称为保护接地系统,也称 TT 系统。第一个符号 T 表示电力系统中性点直接接地;第二个符号 T 表示负载设备外露不与带电体相接的金属导电部分与大地直接联接,而与系统如何接地无关。在 TT 系统中负载的所有接地均称为保护接地,这种供电系统的特点如下。 
1 、当电气设备的金属外壳带电 ( 相线碰壳或设备绝缘损坏而漏电 ) 时,由于有接地保护,可以大大减少触电的危险性。但是,低压断路器 ( 自动开关 ) 不一定能跳闸,造成漏电设备的外壳对地电压高于安全电压,属于危险电压。 
2 、当漏电电流比较小时,即使有熔断器也不一定能熔断,所以还需要漏电保护器作保护。 
3 、 TT 系统适用于接地保护占很分散的地方。 
( 二 )TN 方式供电系统 
   这种供电系统是将电气设备的金属外壳与工作零线相接的保护系统,称作接零保护系统,用 TN 表示。它的特点如下。 
1 、一旦设备出现外壳带电,接零保护系统能将漏电电流上升为短路电流,这个电流很大,是 TT 系统的 5.3 倍,实际上就是单相对地短路故障,熔断器的熔丝会熔断,低压断路器的脱扣器会立即动作而跳闸,使故障设备断电,比较安全。 
2 、 TN 系统节省材料、工时,在我国和其他许多国家广泛得到应用,可见其优点比 TT 系统多。 TN 方式供电系统中,根据其保护零线是否与工作零线分开而划分为 TN-C 和 TN-S 等两种。 
(1)TN-C 方式供电系统 
   它是用工作零线兼作接零保护线,可以称作保护中性线,用 PEN 表示这种供电系统的特点如下: 
1) 由于路灯配电系统三相负载很难平衡,工作零线上有不平衡电流,对地有电压,所以与保护线所联接的电气设备金属外壳有一定的电压。 
2) 如果工作零线断线,则保护接零的漏电设备外壳带电。 
3) 如果电源的相线碰地,则设备的外壳电位升高,使中性线上的危险电位蔓延。 
4)TN-C 系统干线上使用漏电保护器时,工作零线后面的所有重复接地必须拆除,否则漏电开关合不上;而且,工作零线在任何情况下都不得断线。所以,实用中工作零线只能让漏电保护器的上侧有重复接地。 
5)TN-C 方式供电系统只适用于三相负载基本平衡情况。 
(2)TN-S 方式供电系统 
   它是把工作零线 N 和专用保护线 PE 严格分开的供电系统,称作 TN-S 供电系统,其特点如下。 
1) 系统正常运行时,专用保护线上不带电流,只是工作零线上有不平衡电流。 PE 线对地没有电压,所以电气设备金属外壳接零保护是接在专用的保护线 PE 上,安全可靠。 
2) 工作零线只用作单相照明负载回路。 
3) 专用保护线 PE 不许断线 , 也不许进入漏电开关。 
4) 干线上使用漏电保护器,工作零线不得有重复接地,而 PE 线有重复接地,但是不经过漏电保护器,所以 TN-S 系统供电干线上也可以安装漏电保护器。 
5)TN-S 方式供电系统安全可靠,适用对安全要求较高的配电线路。 
(3)TN-C-S 方式供电系统 
   在配电线路中,如果前部分是 TN-C 方式供电,而下一部分采用 TN-S 方式供电系统,则可以在系统后部分现场总配电箱分出 PE 线,这种系统称为 TN-C-S 供电系统。 TN-C-S 系统的特点如下。 
1) 工作零线 N 与专用保护线 PE 相联通,当线路不平衡电流比较大时,电气设备的接零保护受到零线电位的影响。负载越不平衡,灯杆外壳对地电压偏移就越大。所以要求负载不平衡电流不能太大,而且在 PE 线上应作重复接地。 
2)PE 线在任何情况下都不能进入漏电保护器,因为线路末端的漏电保护器动作会使前级漏电保护器跳闸造成大范围停电。 
3) 对 PE 线除了在总箱处必须和 N 线相接以外,其他各分箱处均不得把 N 线和 PE 线相联, PE 线上不允许安装开关和熔断器。 
   通过上述分析, TN-C-S 供电系统是在 TN-C 系统上临时 变通的作法。当三相电力变压器工作接地情况良好、三相负载比较平衡时, TN-C-S 系统在施工用电实践中效果还是可行的。但是,在三相负载不平衡,工地有专用的电力变压器时,必须采用 TN-S 方式供电系统。 
二、 TN-S 系统重复接地分析: 
   现实生活中部分电气施工人员对 TN-S 系统中重复接地的有关问题及要求不甚了解,在实际施工中出现一些问题。集中表现为:就 TN-S 系统的重复接地问题中是对 N 线重复接地,还是对 PE 重复接地莫衷一是,提法不明确。 
   对于 TN-S 系统,重复接地就是对 PE 线的重复接地,分析如下: 
1 、如不进行重复接地,当 PE 断线时,系统处于既不接零也不接地的无保护状态。而对其进行复重接地以后,当 PE 正常时,系统处于接零保护状态;当 PE 断线时,如果断线处在重复接地前侧,系统则处在接地保护状态。进行了重复接地的 TN-S 系统具有一个非常有趣的双重保护功能,即 PE 断线后由 TN-S 转变成 TT 系统的保护方式 (PE 断线在重复接地前侧 ) 。 
2 、当相线断线与大地发生短路时,由于故障电流的存在造成 PE 线电位升高,当断线点与大地间电阻较小时, PE 线的电位很有可能远远超过安全电压。这种危险电压沿 PE 线传至灯杆设备等外壳乃至危及人身安全。而进行重复接地以后,由于重复接地电阻与电源工作接地电阻并联后的等效电阻小于电源工作接地电阻,使得相线断线接地处的接地电阻分担的电压增加,从而有效降低 PE 线对地电压,减少触电危险。 
3 、 PE 线的重复接地可以降低当相线碰壳短路时的设备外壳对地的电压,相线碰壳时,外壳对地电压即等于故障点 P 与变压器中性点间的电压。假设相线与 PE 线规格一致,设备外壳对地电压则为 110V 。而 PE 线重复接地后,从故障点 P 起, PE 线阻抗与重复接地电阻 RE 同工作接地电阻 RA 串联后的电阻相并联。在一般情况下,由于重复接地电阻 RE 同工作接地电阻 RA 串联后的电阻远大于 PE 线本身的阻抗,因而从 P 至变压器中性点的等效阻抗,仍接近于从 P 至变压器中性点的 PE 线本身的阻抗。如果相线与 PE 线规格一致,则 P 与变压器中性点间的电压 UPO 仍约为 110V ,而此时设备外壳对地电压 UP 仅为故障 P 点与变压器中性点间的电压 UPO 的一部分,可表示为: UP=UPO×RERA+RE 。假设重复接地电阻 RE 为 10 剑  ぷ鹘拥氐缱鑂 A 为 4 剑  騏 P=78.6V 。 
   如果只是对 N 线重复接地,它不具有上述第 1 项与第 3 项作用,只具有上述第 2 项的作用。对于 TN-S 系统,其用电设备外壳是与 PE 线相接的,而不是 N 线。因此,我们所关心的更主要的是 PE 线的电位,而不是 N 线的电位, TN-S 系统的重复接地不是对 N 线的重复接地。 
   如果将 PE 线和 N 线共同接地,由于 PE 线与 N 线在重复接地处相接,重复接地前侧 ( 接近于变压器中性点一侧 ) 的 PE 线与 N 线已无区别,原由 N 线承担的全部中性线电流变为由 N 线和 PE 线共同承担 ( 一小部分通过重复接地分流 ) 。可以认为,这时重复接地前侧已不存在 PE 线,只有由原 PE 线及 N 线并联共同组成的 PEN 线,原 TN-S 系统实际上已变成了 TN-C-S 系统,原 TN-S 系统所具有的优点将丧失,故不能将 PE 线和 N 线共同接地。 
   在工程实践中,对于 TN-S 系统,很少将 N 线和 PE 线分别重复接地。其原因主要为: 
1 、将 N 线和 PE 线分别重复接地仅比 PE 线单独重复接地。其原因主要为:多一项作用,即可以降低当 N 线断线时产生的中性点电位的偏移作用,有利于用电设备的安全,但是这种作用并不一定十分明显,并且一旦工作零线重复接地,其前侧便不能采用漏电保护。 
2 、如果要将 N 线和 PE 线分别重复接地,为保证 PE 线电位稳定,避免受 N 线电位的影响, N 线的重复接地必须与 PE 线的重复接地及灯杆基础钢筋保持足够的距离,最好为 20m 以上,而在路灯实际施工中很难做到这一点。 
三、接地电阻值 Rd 
   理论上,接地电阻越小,接触电压和跨步电压就越低,对人身越安全。但要求接地电阻越小,则人工接地装置的投资也就越大,而且在土壤电阻率较高的地区不易做到。在路灯实际工作中,接地电阻值通常按下面数值考虑: 
   在 1000V 以下中性点直接接地系统中,接地电阻 Rd 应小于或等于 4000V 以下的中性点不接地系统中,一般规定接地电阻 R 为 4d 应小于或等于 4 。