低压配电系统内电源侧的直接接地和一点接地

低压配电系统内电源侧的直接接地和一点接地凌智敏（深圳市建筑设计研究总院有限公司，广东省深圳市518031）
Direct Grounding and One Point Grounding of Power Supply Side
in Low Voltage Distribution System
LING Zhimin（Shenzhen General Institute of Architectural Design and Research
Co.，Ltd.，Shenzhen518031，Guangdong Province，China）
Abstract：The evolution process of grounding
mode of low voltage distribution system in China is
briefly introduced，with emphasis on the grounding
mode of power supply side in the system：direct
grounding and one point grounding.The importance of
preventing stray current and stray electromagnetic field
from interfering with information equipment and system
in the information age is expounded，and the
implementation of N⁃wire one point grounding is
recommended in multi⁃power TN system.
Key words：multi⁃power TN system；stray
current；“grounding and neutral connection”；
grounding mode of power supply side in low voltage
distribution system；direct grounding；one point
grounding；star connection point；neutral point
摘要：简要介绍我国低压配电系统接地方式演
变过程，重点介绍系统内电源侧的接地方式：直接接
地和一点接地。

阐述信息时代的今天，防止杂散电
流、杂散电磁场对信息设备及系统干扰的重要性，推
荐在多电源的TN系统中实施N线的一点接地。

关键词：多电源的TN系统；杂散电流；“接地与
接零”；低压配电系统电源侧的接地方式；直接接地；
一点接地；星形联结点；中性点
中图分类号：TU852文献标识码：A
doi：10.3969/j.issn.1003－8493.2020.11.002
1低压配电系统的接地方式
对于任一电压等级的供电系统都要处理两个接地
问题：一个是系统内电源侧带电导体的接地；另一个
是负荷侧电气装置外露导电部分的接地。

对于常用的
低压配电系统而言，前者通常指变压器、发电机中性
点接地，称为“系统接地”；后者则指电气装置内电
气设备金属外壳、布线金属槽等外露导电部分的接
地，称为“保护接地”［1］。

在电力工业发展初期，配电系统均采用中性点不
接地方式。

为了保证系统的正常运行，限制系统对地
电压在任何情况下不超过规定的绝缘水平，后将电力
系统中性点改为直接接地。

在直接接地系统中有时接
地电流太大，严重损坏电气设备和线路，致使系统工
作不稳定，且对电信线路造成强烈干扰。

后来出现了
中性点经电阻、电抗及消弧线圈接地方式，这些接地
方式是用于不同电压等级的配电系统。

建国后至改革开放前后相当一段时间内，低压
配电系统是采用“接地”与“接零”的接地方式，
如图1所示，这是长期沿用前苏联二十世纪五六十年
代规范的称呼。

那时，将系统内电源侧直接接地的中
性线称作“零线”，为保证接地可靠以及不断“零
线”，要求多次重复接地，使得原本不应重复接地的
中性线错误地重复接地。

由于负荷侧的金属外壳等导电部分是与“零线”
直接连接，故称为“接零”；若负荷侧的金属外壳等导
作者信息
凌智敏，女，深圳市建筑设计研究总院有限公司，教授级高级工程师。

电部分不与“零线”相连接，而是直接接地，则称为“接地”。

这就是人们常说的“接地与接零”的由来。

从图1可知，“接地与接零”仅是对配电系统的负荷侧而言，对于配电系统的电源侧的中性线（就是过去称谓的“零线”）均是采用直接接地方式。

所谓的“接零”就是IEC 规定、人们常说的TN -C 接地方式，而“接地”就是T T 系统。

实际上“接零”的系统也是需要接地的，为什么不是接地系统呢！那个时候，关于接地的理论知识十分匮乏，一本理论比较清晰的书籍，或是概念明确的文章十分难以寻觅，更谈不上学术交流、学术争鸣。

那时，设计人员也不明白“接地”与“接零”的称呼在概念及内涵上为什么模糊不清，为什么不对，只能“照本宣科”地执行。

真正地比较了解或理解接地的概念及内涵，那也是上世纪八九十年代以后的事了。

虽说“接地与接零”的接地方式存在许多问题，但在“一穷二白”的那个年代，还是起到一定的积极作用。

当时较有影响的书籍是设在上海的原第一机械工业部第二设计院章长东先生及同事编著的《接地和接零》（上海科学技术出版社，1963年版）。

这本书
是根据前苏联的有关资料编著的，陪伴设计人员已半个多世纪，虽说现在看起来有不少瑕疵，但向我们讲述了接地的一些基本理论、概念及相应的工程实例，让我们第一次知道了“等电位”等等，还是值得称谓的好书。

IEC 标准是不同意使用“接地”与“接零”称
呼，因为它难以适应当前多种接地系统中的不同要
求。

“接零”将通过三相不平衡电流的中性线（N 线）与兼作PE 线的保护中性线（PEN 线）相混淆。

殊不知，中性线（N 线）除了在电源侧接地外，是不可以再接地的，即N 线是不可以重复接地的；而保护中性线（PEN 线）是可以多次接地的。

此外，上述称呼也无法表达负荷侧接地与电源侧接地间的关系。

这种不严谨的称呼造成设计及施工错误，所以不应因循旧习再使用这些旧的术语。

对于电气设计师来说，接地是低压配电设计的一个永恒而又无法绕开的主题，接地系统的设置是必须而又极为重要的。

脱离低压配电系统谈接地也是不现实及无意义的。

无论在民用建筑或工厂建筑设计中，只有确定某一种接地方式后，方能进行相关的配电、动力及照明设计。

根据IEC 标准的规定，低压配电系统的接地方式为TN 、T T 及IT 系统。

特别要说明的是，TN 、T T 及IT 系统只适用于低压配电系统（在中国指的是220/380V 系统及相应的直流系统），不适用于其他电压等级的配电系统。

在改革开放初期虽接触及引入IEC 标准，但对诸如低压配电系统的接地方式内涵理解不深，有人擅自将TN 、TT 及IT 系统改称为三相四线（TN -C ）、三相四线半（TN -C -S ）及三相五线（TN -S 、T T 或IT ）系统。

IEC 标准认为低压配电系统的类型有两个特征，
即带电导体系统的类型和系统接地的类型［2］，对于目前常用的交流低压配电系统而言，其最完善的称呼如三相三线I T （不带N 导体）、三相四线TN -C 、三相四线TN -C -S 、三相四线TN -S 及三相四线IT （带N 导体）系统（如图2所示）。

这里要注意的是，所谓的“线”指的是带电导体，N 是带电导体，PEN 也是带电导体，PE 则不是带电导体，不包含在所指
的“线”之列。

图1“接地与接零”示意图
Fig.1Schematic diagram of “grounding
and neutral connection ”
（b ）保护接地的示意图
（b ）Schematic diagram of protective grounding
（a ）工作接地、重复接地和“接零”示意图（a ）Schematic diagram of working grounding，repeated
grounding and“neutral
connection”
为了方便后述的讨论，
有必要温习一下接地系统
符号的含义、系统的组成
以及与大地的关系。

接地系统第一个符号
说明电源与大地的关系：
T：电源的一点（通常
是中性点）与大地直接
接地；
I：电源与大地隔离或电源经高阻抗（例如
1000Ω）与大地直接连接。

接地系统第二个符号说明电气装置外露导电部分
与大地的关系：
T：电气装置外露导电部分直接接地，它与电源
的接地无关；
N：电气装置外露导电部分，通过与接地的电源
中性点连接而接地。

在接地系统中，PE和PEN是被用来表示保护线
和保护中性线的。

按照上述定义，再说明上述3种接地系统的组
成，以及与大地的关系。

1.1TN系统
TN系统电源的一点（中性点）是不经阻抗直接
接地的，电气装置外露导电部分是通过与接地的中性
点连接而接地。

TN系统按中性线和PE线的不同组
合方式又分为3种类型：
a.TN-C系统：在全系统内N线和PE线是合
一的（见图3）；
b.TN-C-S系统：在全系统内，仅在电气装
置进线点前N线和PE线是合一的，电源进线点后即
分为两根线（见图4）；
c.TN-S系统：在全系统内N线和PE线是分
开的（见图5）。

1.2TT系统
TT系统电源的一点（中性点）不经阻抗直接接
地，电气装置外露导电部分的保护接地也是直接接地
的，即系统接地和保护接地是分开设置的，电气上两
者不相关联（见图6）。

从上述可知，TT与TN系统在电源侧的接地方
式是相同的，两者的区别在于负荷侧的接地方式不
同。

本文下面将要讨论的电源侧中性点接地方式，对
于两者均是适用的。

1.3IT系统
IT系统电源的一点（中性点）不接地或经高阻
抗接地，其电气装置外露导电部分的保护接地则是直
接接地的（见图7）［1］。

图2交流系统带电导体类型
Fig.2Type of charged conductor in AC system
图5TN-S系统
Fig.5TN-S system
图3TN-C系统
Fig.3TN-C system
图4TN-C-S系统
Fig.4TN-C-S
system
上述规定使我们能通过接地系统的符号T 、I 及N 在设计或施工中明确表达所需的系统接地方式。

2低压配电系统内电源侧的接地方式
2.1
直接接地方式
电源侧中性点该如何接地，过去我国尚无具体
规定，通常是将变压器或发电机的中性点就地直接接地。

2002年实施的GB 50303-2002《建筑电气工程施工质量验收规范》（已作废）对此明文要求，其4.1.3条规定：“变压器中性点应与接地装置引出干线直接连接，接地装置的接地电阻值必须符合设计要求。

”且为强制性条文，这就是常说的“变压器（发电机）直接接地方式”，详见图8。

GB 50303-2002并未完全
接受IEC 的相关技术及规定，仍是按照过去的“接地”与“接零”
的思路去编撰，如其7.1.1条规定：“电动机、电加热器及电动执行机构的可接近裸露导体必须接
地（PE ）或接零（PEN ）。

”虽说GB 50303已有2015年版，新版规范几乎删除了与接地有关的条款，遗憾的是并未编入相应的新条款作为对过去不正确的规定的校正。

令人不安的是，大部分电气施工似仍按GB 50303-2002规定在施工：N 线不是一点接地，而是多点接地！这也难怪，几十年“接地
与接零”方式的影响，根深蒂固，极需我辈共同去努力改变。

在多电源的配电系统（指两台或以上的变压器组成的TN 或TT 配电系统），N 线多点接地会使得部分中性线电流将通过与其并联其他通路返回电源，此部分电流被称为“杂散电流”。

杂散电流可能引起下述电气灾害：a.
杂散电流可感应产生杂散电磁场，干扰重要敏感信息技术设备的正常工作；b.
杂散电流可能因不正规通路导电不良而打
火，引燃可燃物起火；
c.杂散电流如以大地为通路返回电源，可能形
成电池，因电化学腐蚀接地极、地下基础钢筋或金属管道等金属部分［1］。

图8是设计中经常使用的两台变压器（多电源）
配电系统，图中红线所示为N 线电流流向，蓝色虚线则为N 线电流沿正规路径之外的环路流通，形成杂散电流、杂散干扰。

图7IT 系统
Fig.7IT system
图6TT 系统
Fig.6TT system
图8直接接地的TN -S 系统，变压器两台一组运行，会产生杂散电流
Fig.8Operation of two transformers in a group produces stray current
in the TN -S system with direct
grounding
2.2一点接地方式
“一点接地”说的是多电源配电系统电源侧N导
体的接地，即从电源中心点引出的PEN线只能在低
压配电柜或总配电屏内与PE母线一
点接地，在同一建筑物内不得再在其
他处接地。

有人总以为只有PE线才接地，
忘记了TN或TT系统电源侧的
N导体也要实施系统接地。

两者不
同之处是：PE线是可以多次接地，
而N导体只能一点接地，不可以多
次接地。

所以，将“一点接地”误
认为是对PE线而言，是极大的
误会［3］。

特别要说明是，PE线是保护线，
也有人称其为电气工作者的生命线，
它除了在接线端子接地外，可以成十
或更多次接地。

这种多次接地具有较
多的联结点及并联分流通路，可以大
大地降低回路阻抗。

对于高频运行的
IT设备，PE线多次接地其高频阻抗
大幅降低，提高了抗干扰能力及工作
稳定性。

所以将“一点接地”理解是
对PE线而言是不妥的。

多电源配电系统的“一点接地”
的目的，是为了防止杂散电流产生杂
散电磁场，干扰电子信息系统的正常
工作。

可以毫不夸张地讲，实施“一
点接地”都是IT设备“惹的祸”［3］，
现在大型计算机房的配电系统均采用
一点接地方式，原因就在于此。

图9示出了GB/T16895.1-2008
/IEC60364-1：2005之312.2.1.2条
多电源系统接地图。

该系统图用a）、
b）、c）、d）标记示出了对一点接地
系统的要求。

在工程实例中，往往是两台变压
器一组作为供电电源。

图10是常用
的一点接地低压配电系统图，是按照
GB/T16895-2008之312.2.1.2条
规定绘制，在低压配电柜处实施一点接地。

从图可
知，一点接地的多电源TN-S系统是不会产生杂散
电流的。

图9GB/T16895.1-2008/IEC60364-1：2005
规定的多电源TN-S系统一点接地图
Fig.9One point grounding of multi⁃power TN-S system specified by
GB/T16895.1-2008/IEC60364-1：2005
图10一点接地的TN-S系统，变压器两台一组运行时，
不会产生杂散电流
Fig.10Operation of two transformers in a group produces no stray
current in the TN-S system with one point
grounding
注：a）不应在变压器中性点或发电机星形点直接对地接地，也就是不允许电源中性点直接就
地接地。

b）变压器的中性点与发电机星形点之间相互连接的导体是绝缘的，这种导体的功能类似
PEN，但不得将其与用电设备连接。

c）在诸电源间相互连接的导体与PE导体之间，应只连接一次。

这一连接应设置在总配电
屏内。

d）电气装置的PE导体可以多次重复接地［1］。

3直接接地与一点接地不同之处
a.
直接接地低压柜内除3条相母线外，另外的
两条是N 线及PE 线，而一点接地低压柜内，除了母线外，另外两条则为PEN 线及PE 线。

一直以来，总以为变压器低压侧中性点套管引出的4根导体应是：L1、L2、L3及N 。

实际上变压器二次侧三相绕组作星形联结时，绕组末端联成一点这个点就是中性点，从中性点引至变压器套管以及套管引出的一段导体，或者说，中性点引至N 线端子的这段导体，其内流过三相负荷不平衡电流、接地故障时故障电流以及电气设备、导线正常对地泄漏电流（见图11、图12）。

虽说制造行业将从中性点引出的导线称为中性线N ，从电流流通情况看，该导体兼具中性线及PE 线功能，是建筑电气规范中严禁断开的PEN 线，而不是N 线。

这也是一点接地要求ｂ）项规定“这种导体的功能类似PEN ”的原因。

就电源设备而言，变压器三相绕组的星形结点确是中性点，但在低压电气装置中自该点引出的导体实际上是PEN 线而非中性线，为避免概念上的误导及纠缠不清，IEC 标准将该点称为星形结点，而非中性点［1］，这样就能解释：星形节点引出是PEN 线，不是中性线N 。

因此，只要电源的星形结点是一点接地的，则从电源的低压配电盘可同时引出相线、中性线、PEN 线和PE 线。

特别要注意的是实施一点接地后，变压器的主电源开关及母联开关都只能使用三极开关。

要注意的是PEN 线应绝缘，且按可能遭受的最高电压实施，以避免产生杂散电流。

需要说明的是，正常时任何电气装置、导体等对地都存在泄漏，它们对地有电阻及电容，其产生的电流之
和称为正常泄漏电流，该电流亦通过大地、PE 线流入电源。

也就是说按GB /T 16895.1-2008规定的一点接地设计，仍会存在正常泄漏电流引起的杂散电流，只是其值甚小，不足以引起危害。

b.
实施一点接地后，应按设于变配电室最大容
量变压器发生接地故障时的故障电流去确定变配电室的环形PE 线截面。

图12
变压器中性点引至变压器套管以及从套管引出的一段导线，
其内流过接地故障电流
Fig.12Grounding default current flows through a section of wire from neutral point of a transformer led to the
transformer casing and drawn from the casing
图11
变压器中性点引至变压器套管以及从套管引出的一段导线，
其内流过三相不平衡电流
Fig.11Three⁃phase unbalanced current flows through a section of wire from neutral point of a transformer led to the transformer casing and
drawn from the
casing
电气设备接地故障是指电气回路中的带电导体
对地或与地有联系的导体间的短路，包括相线与大
地、PE线、PEN线、配电和用电设备的金属外壳、
金属管槽、建筑物各类金属构件、上下水以及空调
金属管道间的短路。

它与相间短路虽同为短路，相
比之下其短路电流小，常以持续电弧性短路形式存
在。

接地故障引起的对地电弧和电火花则是最常见
的电气短路起火源，也是最常见的故障（间接接触）
电击事故的诱因。

虽说接地故障是短路的一种形式，
但从引起电气火灾及电击事故角度
看，接地故障远比其它短路更具危险
性。

为了区别，IEC往往不将它称为
“接地短路”，而称为“接地故障”
（见图13）。

在实施一点接地时，当变压器低
压侧中心点套管出口处接地故障（见
图14），故障电流流经变配电室部分
环形PE干线返回电源。

接地故障既
是一种短路，当然要及时切断电源，
还要保证通过故障电流的导体短路时
的热稳定。

所以，一点接地的变配电
所内设置的环形PE干线其截面应按
该处最大容量变压器接地故障来
选择。

图15是直接接地系统在同一处
发生接地故障，此时故障电流绝大部
分经变压器金属外壳返回电源，几乎
不经过环形接地线，所以这时的环形
干线是等电位联结线，不是PE干线。

为便于施工，通常是选用40×4镀锌
扁钢作为该环形等电位接地线。

c.实施一点接地后，从配电系
统可以引出任一种TN系统和TT
系统。

现今不论是大型住宅小区还是综
合体建筑，特点均是总面积大，单体
建筑多，许多单体须由变配电所引入
电源。

当变配电所采用TN-S时，为
提高供电可靠性及节约线材，可酌情
引入TN-C-S或TT系统，此时变
图13接地故障和带电导体间的短路
Fig.13Grounding fault and short circuit
between charged conductor
图14一点接地时，变配电所的环形接线是PE接地干线
Fig.14Ring connecting wire of substation is PE grounding main line
in case of one point grounding
图15直接接地时，变配电所的环形接线是等电位接地干线
Fig.15Ring connecting wire of substation is equipotential grounding
main line in case of direct
grounding
配电所的系统接地形式非一点接地莫属（见图16），而常用的直接接地方式只能引出TN -S 及TT 系统，不能适应不同场所对不同接地方式的需要（见图17）。

此外，TN -S 和TT 系统的接地电流都通过配电柜（盘）内PEN 与PE 这唯一的连接线返回电源，在此跨接线上装设一个电流互感器来检测变电所供电范围内所有的TN -S 和TT 系统的接地故障并报警，该设施称为剩余电流监测装置，简称“RCM ”（见图16）。

它能较全面地检测电气火灾，而且简单、有效而经济。

4一点接地及四级开关
一点接地及四级开关看起来是风马牛不相及的两
个议题，但是两者的内涵及功能却在治理杂散电流、杂散电磁干扰措施上展现相同的逻辑和思路。

一点接地说的是低压变配电系统电源侧的一种接地方式；四极开关则是开关的某类属性。

采用一点接地，或四极开关，或一点接地+四级开关的设计方式可以消除N 线电流沿正规路径之外的环路流通，从而消除杂散电流、杂散电磁干扰［4］。

前面已说过，采用直接接地的两台变压器一组运
行时，易产生杂散电流、杂散干扰，于是有人建议将两台变压器的联络开关改用四极，以此消除杂散电流形成的通路。

这种设计方法与一点接地相比不仅增加成本，而且还隐藏“断零”的隐患。

除不得已的情况，最好不用。

实际工程设计中，因消防要求，往往要设计应急发电机组。

一般发电机房与低压配电室相距较近，彼此相邻，这时发电机组的配电系统通过低压配电室的一点接地实施一点接地。

值得注意的是，不论市电变配电系统或发电机配电系统的主电源开关、母联开关以及ATSE 转换开关均为三极，这种设计不仅可以消除杂散电流，而且经济，还消除“断零”的隐患（见图18）。

现代综合体建筑不仅体量越来越大，地下室的面积也十分庞大，因种种原因会出现变配电室与发电机房位置遥遥相望的情况，两者联络线路因距离远，线路阻抗大，无法满足故障时灵敏度要求，采用“一点接地”消除杂散电流措施难以实施。

如果该建筑物又要求防止杂散电磁干扰，在配电系统适当处，采用四极开关是可以达到目的的措施之一。

当变配电室与发电机房相距甚
图16一点接地时，可以引出TN -S 、TN -C 及TN -C -S ，
还可以引出TT 系统
Fig.16
TN -S ，TN -C ，TN -C -S ，and TT system can be led
in case of one point grounding
图17直接接地时，只可以引出TN -S 及TT 系统
Fig.17
Only TN -S and TT system can be led in case of direct
grounding
远，变配电室采用一点接地方式，发电机房采用
TN-S直接接地时，采用四极ATSE是能防止杂散电
流产生的（见图19）。

对于TN-S、TN-C-S系统，规范是要求实施
等电位联结，从维护电气安全考虑是不需要在其系统
内设计四极开关的。

图19中ATSE采用的四极开关，
以及直接接地方式中母联开关采用四极开关均是为了
断开或消除令N线电流沿正规路径之外流通的环路，
消除杂散电流、杂散干扰。

可知四极开关设置位置不
一样，其功效也不一样。

有的设计师将配电系统的各类开关，如变压器主
电源开关、母联开关、发电机的电源开关以及馈出线
开关“满堂红”似地统统改为四极开关，美其名曰：
防杂散电流！君不知，消除N线电流沿正规路径之
外的环路流通，往往只要一个断开点，将不必要的环
路断开，杂散电流自然无法产生。

所以没有必要设计
那么多的四极开关，不仅埋下“断零”的隐患，也有
“滥用”之嫌。

5结语
a.低压配电系统的接地方式指的是TN（TN
-S、TN-C及TN-C-S）、TT及IT。

低压配电系
统内的电源侧接地方式有直接接地及一点接地。

b.对于建筑电气，变压器三相绕组星形连接的
“点”，IEC称其为“星形结点”。

从星形结点引出的
导线是PEN线，不是中性线N。

c.请注意“一点接地”与PE线接地的区别。

“一点接地”说的是低压配电系统电源侧的N线在低
压配电柜或在总配电屏内与PE母排的一点接地，而
后在同一建筑物内，不得再在其他处接地。

一点接地
的目的是为了防止杂散电流、杂散电磁干扰。

PE线
则不然，PE线是“安全线”“生命线”。

除了在接线图18当变配电所与发电机房相毗邻，为消除杂散电流，变配电所、发电机房均采用一点接地，
且发电机是通过变配电所的一点接地实现一点接地
Fig.18When the substation is adjacent to the generator room，in order to eliminate stray current，one
point grounding is adopted in both the substation and the generator room，and the generator realizes
one point grounding through one point grounding in the
substation
端子处接地外，只要有需要，可以成十上百次接地。

这种多次接地具有较多的联结点及并联分流通路，可以大大地降低回路阻抗。

所以“一点接地”与PE 线的接地在机理、功能用途及安装实施等方面是完全不同的两种“接地”，不要混为一谈。

d.
“一点接地”及“四极开关”都是防杂散电
流、杂散干扰有效措施。

通常，应优先选用经济实
惠、简便易行的“一点接地”措施。

当变配电室与发电机房相距远，采用“四极开关”时，应合理设置，千万不要“满堂红”设计，将“断零”的可能降到最低。

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2020-06-15来稿2020-10-30修回
图19
变配电所与发电机房相距远，变配电所一点接地，发电机房TN-S 直接接地，当发电机供电时，
N 线电流不会产生杂散电流，EMC 环境友好
Fig.19The substation and distribution station are far away from the generator room and are grounded at one point，and the TN -S of the generator room is directly grounded.When the power is supplied by the generator，the N -line current will not produce stray current，with friendly EMC
environment。