馬海斌 馬鈺杰 郭強(qiáng) 張犁

1.中國石油新疆油田公司百口泉采油廠，中國·新疆 克拉瑪依 834000

2.紫光云數(shù)科技有限公司，中國·四川 成都 610000

3.中國石油新疆油田公司質(zhì)量設(shè)備節(jié)能處，中國·新疆 克拉瑪依 834000

1 接地

電力系統(tǒng)和電氣裝置的中性點(diǎn)、電氣設(shè)備的外露導(dǎo)電部分和裝置外導(dǎo)電部分經(jīng)由導(dǎo)體與大地相連，稱為“接地”。電力系統(tǒng)中的“地”是指“電氣地”，不受接地配置的影響、電位約定為零；接地主要目的是保障人和設(shè)備的安全。接地的型式必須與配電系統(tǒng)的接地型式相對應(yīng)，否則，對電力系統(tǒng)和裝置（設(shè)備）進(jìn)行接地，就不能形成有效的保護(hù)。

接地最重要的作用是使人有可能接觸到的導(dǎo)電部分的電位降低到接近地電位。這樣，當(dāng)發(fā)生電氣設(shè)備發(fā)生故障導(dǎo)電部分帶電時(shí)，因其電位與人體所處的地電位幾乎相同，則可以大大降低觸電的危害程度，同時(shí)還可以保證電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。

按照IEC的規(guī)定，電力系統(tǒng)接地型式由兩個(gè)字母組成，如有必要可后綴字母：

①第一個(gè)字母：表示電源端的接地點(diǎn)與地的關(guān)系。其中T表示電源端有一點(diǎn)直接接地；I表示不接地或有一點(diǎn)通過高電阻抗接地。

②第二個(gè)字母：表示裝置（設(shè)備）外露導(dǎo)電部分與地的關(guān)系，也就是保護(hù)接地，其中T表示裝置（設(shè)備）的外露可導(dǎo)電部分直接接地，該接地點(diǎn)在電氣上獨(dú)立于電源端接地點(diǎn)；N是“中性點(diǎn)”，表示裝置（設(shè)備）的外露可導(dǎo)電部分與電源端接地點(diǎn)直接做電氣上的連接。

③后綴字母表示中性導(dǎo)體（N）與保護(hù)導(dǎo)體（PE）的關(guān)系。其中C表示中性導(dǎo)體（N）與保護(hù)導(dǎo)體（PE）合并成為保護(hù)接地中性導(dǎo)體（PEN）；S表示中性導(dǎo)體（N）與保護(hù)導(dǎo)體（PE）分開；C-S表示在靠近電源供給側(cè)為保護(hù)接地中性導(dǎo)體（PEN），根據(jù)工程實(shí)際需要，從某點(diǎn)分開為中性導(dǎo)體（N）和保護(hù)導(dǎo)體（PE）。

中國35kV和10kV系統(tǒng)，采用中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)（就是小電流接地系統(tǒng)），110kV及以上電力系統(tǒng)，采用中性點(diǎn)直接接地型式（就是大電流接地系統(tǒng)），根據(jù)IEC的分類方法，電壓為交流220/380V配電系統(tǒng)的接地方式有五種：TN-C、TN-S、TN-C-S、TT、IT五種型式。

2 TN系統(tǒng)

2.1 TN系統(tǒng)類型

依據(jù)IEC的規(guī)定，TN系統(tǒng)在供電電源端，有一點(diǎn)直接接地，裝置（設(shè)備）的外露可導(dǎo)電部分通過保護(hù)導(dǎo)體（PE）或中性導(dǎo)體（N）連接到接地點(diǎn)。但是保護(hù)導(dǎo)體（PE）應(yīng)在變電所（變電站）就近接地，配電系統(tǒng)進(jìn)入構(gòu)筑物時(shí)，保護(hù)導(dǎo)體（PE）在其入口處必須接地，并將PE線與就近的接地體聯(lián)結(jié)。TN系統(tǒng)依照中性導(dǎo)體（N）與保護(hù)導(dǎo)體（PE）的配置情況不同，又分為3種類型：TN-S、TN-C、TN-C-S接地系統(tǒng)（見圖1）。

圖1 TN系統(tǒng)類型圖

2.2 TN-S接地型式

整個(gè)系統(tǒng)的保護(hù)導(dǎo)體（PE）和中性導(dǎo)體（N）是在中性點(diǎn)以外分開敷設(shè)的（見圖2）。

圖2 TN-S系統(tǒng)

2.2.1 五線方式配電

從電源端到用戶配電系統(tǒng)起就采用五線方式配電。系統(tǒng)正常工作時(shí)，保護(hù)導(dǎo)體（PE）對地是沒有電壓，裝置或電氣設(shè)備的導(dǎo)電部分外殼接在保護(hù)導(dǎo)體（PE）線上，只有中性導(dǎo)體（N）線上有不平衡電流產(chǎn)生，中性導(dǎo)體（N）線只用在有單相負(fù)載的供電回路中。裝漏電保護(hù)裝置，可以在TN-S接地型式的供電線路上安裝，但PE線不能接入漏電保護(hù)器（裝置）。在這里著重強(qiáng)調(diào)，TN-S接地型式的配電線路，保護(hù)導(dǎo)體（PE）線不允許斷線，且中性導(dǎo)體（N）線不得重復(fù)接地，保護(hù)導(dǎo)體（PE）線可以根據(jù)工程需要做重復(fù)接地。

2.2.2 TN-S接地型式的特點(diǎn)以及適用范圍

①就TN-S系統(tǒng)來說，保護(hù)導(dǎo)體（PE）與中性導(dǎo)體（N）是除中性點(diǎn)以外分開敷設(shè)，并且彼此是相互絕緣的配電系統(tǒng)，保護(hù)導(dǎo)體（PE）線在系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)沒有電流，裝置或電氣設(shè)備的外露可導(dǎo)電部分也沒有電壓，安全性較高；但工程施工量大、復(fù)雜、耗材多。

②保護(hù)導(dǎo)體（PE）在配電系統(tǒng)內(nèi)要傳導(dǎo)故障時(shí)的電壓，對地故障電壓的蔓延和相線接地而引起電壓升高等問題沒有安全防范作用。

③TN-S系統(tǒng)的適用范圍：爆炸和有火災(zāi)危險(xiǎn)場所、數(shù)據(jù)處理和精密電子儀器設(shè)備、機(jī)關(guān)辦公大樓、商業(yè)、娛樂場所、賓館的供電，以及相關(guān)規(guī)定中必須采用TN-S接地系統(tǒng)來確保操作人員和設(shè)備的安全用電。

2.3 TN-C接地型式

系統(tǒng)的中性導(dǎo)體（N）和保護(hù)導(dǎo)體（PE）是合二為一的（見圖3）。

圖3 TN-C系統(tǒng)

中性導(dǎo)體（N）和保護(hù)導(dǎo)體（PE）合并為保護(hù)接地中性導(dǎo)體（PEN）。

對三相負(fù)載不平衡、諧波電流較大，以及單相負(fù)荷，在運(yùn)行時(shí)保護(hù)接地中性導(dǎo)體（PEN）線上是有電流通過，產(chǎn)生的壓降將呈現(xiàn)在裝置或電氣設(shè)備的外殼和金屬支架上，對物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)、計(jì)量檢測儀器儀表和敏感的電子設(shè)備等不利。

保護(hù)接地中性導(dǎo)體（PEN）線上的電流，有可能在爆炸危險(xiǎn)場所引發(fā)安全事故，因此在爆炸危險(xiǎn)場所中不能采用TN-C接地型式。PEN線同時(shí)承擔(dān)保護(hù)接地和工作接地的功能，在建筑物內(nèi)相互有電氣連接，所以當(dāng)PEN線斷線或相線接地故障時(shí)，將產(chǎn)生相當(dāng)高的對地電壓，在電源端，PEN線既連接到負(fù)載中性點(diǎn)上，又連接到裝置或電氣設(shè)備外露的可導(dǎo)電部分，這樣就對人員的安全造成巨大的威脅。由于TN-C接地型式在技術(shù)上的種種弊端，在電力系統(tǒng)中已很少采用，在民用配電中已不允許采用TN-C接地型式。

TN-C接地型式特點(diǎn)以及適用范圍：

①PEN線兼有N線和PE線的作用，工程施工量小、簡單、耗材少。

②接地短路時(shí)，故障電流大，采用一般的過電流保護(hù)器就能自動(dòng)切斷電源來保證安全。PEN線可重復(fù)接地，總的接地電阻容易達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求。

③PEN線產(chǎn)生電壓降，裝置或電氣設(shè)備外露導(dǎo)電部分對地有電壓，在內(nèi)傳導(dǎo)故障電壓。

④過電流保護(hù)可以兼作接地短路故障保護(hù)。

⑤適用范圍：用單位有獨(dú)立變壓器供電，用電負(fù)載三相均衡，有熟練的電氣技術(shù)維修維護(hù)人員；在爆炸危險(xiǎn)環(huán)境場所，禁止使用TN-C接地型式。

2.4 TN-C-S接地系統(tǒng)

系統(tǒng)中一部分線路的中性導(dǎo)體（N）和保護(hù)導(dǎo)體（PE）是合并的（見圖4）。

圖4 TN-C-S系統(tǒng)

保護(hù)接地中性導(dǎo)體（PEN）從接近電源端點(diǎn)開始，分為保護(hù)導(dǎo)體（PE）和中性導(dǎo)體（N）。分開后的中性導(dǎo)體（N）線必須與地絕緣，為了防止混淆PE線和N線，國標(biāo)規(guī)定，PE線、PEN線涂黃綠相間色標(biāo)，N線涂淺藍(lán)色色標(biāo)。保護(hù)接地中性導(dǎo)體（PEN）線分開后嚴(yán)禁再合并，否則將失去分開后形成的TN-C-S接地系統(tǒng)的特點(diǎn)。

TN-C-S系統(tǒng)從電源端到用戶總配電柜是TN-C接地系統(tǒng)，N線和PE線是合二為一的；從總配電柜到電氣設(shè)備或裝置，N線和PE線是分開的，它兼有TN-C接地系統(tǒng)和TN-S接地系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)，彌補(bǔ)了這兩個(gè)系統(tǒng)的不足。常用于配電系統(tǒng)末端環(huán)境較差（如環(huán)境潮濕、空氣中有帶電離子、有爆炸危險(xiǎn)環(huán)境等）或?qū)﹄姶趴垢蓴_要求較嚴(yán)的場所。

TN-C-S接地系統(tǒng)特點(diǎn)以及適用范圍：TN-C-S接地系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)在于系統(tǒng)的前端可以節(jié)省一根電纜芯線，因此在民用住宅建筑的設(shè)計(jì)和工程實(shí)施中，低壓配電系統(tǒng)中TN-C-S的接地型式得到廣泛采用，除醫(yī)院、試驗(yàn)樓（室）、學(xué)校、國家機(jī)關(guān)重要建筑、影院及體育場館以及施工現(xiàn)場臨時(shí)用電以外，在居民住宅建筑中，油田開采中，大都采用這種接地系統(tǒng)。

3 TT系統(tǒng)

電源端或發(fā)電機(jī)的中性點(diǎn)必須有一個(gè)直接接地點(diǎn)，電氣設(shè)備或裝置的外露導(dǎo)電部分也必須接地，并將所有外露導(dǎo)電部分用保護(hù)導(dǎo)體連接在一起，接到其共同的接地極上。當(dāng)有多個(gè)保護(hù)電器分級保護(hù)時(shí)，每個(gè)保護(hù)電器所保護(hù)的所有外露導(dǎo)電部分都必須按照這種方法進(jìn)行接地（見圖5）。

圖5 TT系統(tǒng)

TT接地系統(tǒng)發(fā)生接地短路時(shí)，短路電流受到電源側(cè)接地電阻和電氣設(shè)備或裝置側(cè)接地電阻的限制，短路電流不會(huì)很大，所以可減少接地短路時(shí)產(chǎn)生的危險(xiǎn)性，因短路電流不大，大多數(shù)情況下不足以使一般的過電流保護(hù)器自動(dòng)切斷電源，這樣就容易造成電擊事故，所以，當(dāng)電氣設(shè)備或裝置的容量較大時(shí)，必須采用剩余電流保護(hù)器來保證系統(tǒng)安全。

TT接地系統(tǒng)特點(diǎn)以及適用范圍：

①外露可導(dǎo)電部分有獨(dú)立的保護(hù)接地，不傳導(dǎo)故障電壓，保護(hù)導(dǎo)體和中性導(dǎo)體在系統(tǒng)中沒有電的聯(lián)系，所以電氣設(shè)備或裝置外殼不帶電，即使發(fā)生故障，外殼高電位也不會(huì)沿PE線傳遞至全系統(tǒng)。系統(tǒng)漏電電流比較小，需要使用靈敏度高的漏電保護(hù)器作保護(hù)，因此TT接地系統(tǒng)難以在電力工程中推廣。

②TT接地系統(tǒng)工程量大、耗材量大、成本高。

③由于電源系統(tǒng)和電氣設(shè)備或裝置是使用的兩個(gè)獨(dú)立接地體，發(fā)生接地故障時(shí)，因接地故障電流較小，不能采用過電流保護(hù)來兼作接地故障保護(hù)，只能采用剩余電流保護(hù)器。

④因只能采用剩余電流保護(hù)器來保護(hù)供電線路，對雙電源（雙變壓器與柴油發(fā)電機(jī)組）轉(zhuǎn)換時(shí)必須采用四極開關(guān)。

⑤適用范圍：適用于電氣設(shè)備或裝置安裝較分散的地方、適用于對電壓敏感的數(shù)據(jù)處理設(shè)備、精密電子設(shè)備供電系統(tǒng)，適用于爆炸與火災(zāi)危險(xiǎn)性場所，城市公共用電，建筑施工現(xiàn)場用電，戶外場所用電。

4 IT系統(tǒng)

IT接地系統(tǒng)的電源不接地（或通過高阻抗接地），電氣設(shè)備的外露導(dǎo)電部分可直接接地或通過保護(hù)導(dǎo)體接到電源的接地極上（見圖6）。

圖6 IT系統(tǒng)

IT接地系統(tǒng)出現(xiàn)第一次故障時(shí)，故障電流受到限制，電氣設(shè)備的金屬外殼上不會(huì)產(chǎn)生危險(xiǎn)性的接觸電壓，因此可以不切斷電源，電氣裝置仍能繼續(xù)運(yùn)行。此時(shí)設(shè)備或裝置報(bào)警，通過專業(yè)檢查檢修來消除故障，可減少或消除電氣裝置的停電次數(shù)和時(shí)間。如果在第一次故障未消除的情況下故障進(jìn)一步惡化或又發(fā)生第二次故障，故障點(diǎn)遭受線電壓，故障電流很大，就非常危險(xiǎn)，因此，運(yùn)行該系統(tǒng)，必須具有可靠而且易于檢測出故障點(diǎn)的報(bào)警設(shè)備和熟練的電氣技術(shù)人員。

IT接地系統(tǒng)特點(diǎn)以及適用范圍：①?zèng)]有中性導(dǎo)體引出。②發(fā)生第一次接地故障時(shí)，故障電流僅為非故障相對地的電容電流，其值很小，外露導(dǎo)電部分對地電壓不超過50V，不需要立即切斷故障回路，能保證供電的連續(xù)性。③需要有絕緣監(jiān)測儀器等報(bào)警設(shè)備來隨時(shí)監(jiān)測系統(tǒng)的絕緣情況才能保證安全運(yùn)行。④適用范圍：對供電穩(wěn)定性、連續(xù)性要求高的場所，如應(yīng)急電源、醫(yī)院手術(shù)室，煤礦井下作業(yè)或其他礦井井下作業(yè)等。