低压直流双极型供电系统的接地型式
低压电网中的接地类型与供电系统
在TN-C、TN-S和TN-S-C系统中，为 TNTNTN系统中， 确保PE线或PEN线安全可靠， PE线或PEN线安全可靠 确保PE线或PEN线安全可靠，除在 电源中性点进行工作接地外， 电源中性点进行工作接地外，对PE 线和PEN PEN线还必须进行必要的重复 线和PEN线还必须进行必要的重复 接地。PE线PEN线上不允许装设熔 接地。PE线PEN线上不允许装设熔 断器和开关。 断器和开关。 在同一供电系统中， 在同一供电系统中，不能同时 采用TT系统和TN系统保护。 TT系统和TN系统保护 采用TT系统和TN系统保护。
保护接地
(3)重复接地： (3)重复接地：在中性线直接接 重复接地 地系统中，为确保保护安全可靠， 地系统中，为确保保护安全可靠， 除在变压器或发电机中性点处进 行工作接地外， 行工作接地外，还在保护线其他 地方进行必要的接地，称为重复 地方进行必要的接地， 接地。 接地。
重复接地
(4)保护接中性线： (4)保护接中性线：在 保护接中性线 380/220V低压系统中 低压系统中， 380/220V低压系统中，由于中 性点是直接接地的， 性点是直接接地的，通常又将 电气设备的外壳与中性线相连， 电气设备的外壳与中性线相连， 称为低压保护接中性线。 称为低压保护接中性线。
3 接地装置和接地电阻
(1)接地装置： (1)接地装置： 接地装置
接地装置可使用自然 接地装置可使用自然接地体和人 自然接地体和人 工接地体。在设计时， 工接地体。在设计时，应首先充分利 用自然接地体。 用自然接地体。
①自然接地： 自然接地：
可充分利用建( 可充分利用建(构)筑物的钢结构和构 造钢筋、 造钢筋、行车的钢轨等以及敷设于地 下且数量不少于2 下且数量不少于2根的电缆的金属外 皮等。 皮等。 在新建的大、中型建筑物中， 在新建的大、中型建筑物中，都 利用建筑物的构造钢筋作为自然接地。 利用建筑物的构造钢筋作为自然接地。 它们不但耐用、节省投资， 它们不但耐用、节省投资，而用电气 性能良好。 性能良好。
低压系统的接地形式
低压系统的接地形式－－勹据GB9089.2的规定，低压系统接地形式可分为TN、TT、I T三种，TN 接地系统又可分为TN-C、TN-S、TN-C-S,其中TN-C与TN-S仅用于单电源系统，TN-C-S既可用于单电源系统也可用于多电源系统。
—』这些字母都是什么意思呢？各种接地形式都是由两位字母加后缀组成的，下面就来说说每个位置上的字母都是什么意思。
I｀第一位字母：电源系统对地的关系冈T—某点对地直接连接，即直接接地系统。
团l—所有的带电部分与地隔离；或通过高阻抗接地。
即不接地或高阻抗接地系统。
叮电系筑（如果｀＇，I=一电霉—I—=�"'I I j 厂-�----<l ， ，广-�"••,.__ ， ，, --., • • .__壬=--�， ， 卜－－－壬----o N勾，I 装宣＿口凸I I 耜抗I)I : L, 一I 1I I 土在电源处的接地午一，II •IIII;i系统的保护接地i L一__J 外雾可导电挪丹亡＿外霞可导鬼高分-2L�PE在装置片的保护接地，既可代叶翱I俨拉霖赞接地不必、置在裴咒的受龟点．电气学习笔记本账号主要记录个人和朋友电气学习笔记以及各种渠道收集到的电气相关知识、案例分析、安全事件。
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低压配电系统接地制式
低压配电系统接地制式国际电工委员会（ IEC ）规定，建筑工程基本供电系统分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。
以上供电方式符号中，第一个字母表示电力（电源）系统对地关系，如 T 表示是中性点直接接地， I 表示所有带电部分绝缘（不接地）。
第二个字母表示用电装置外露的金属部分对地的关系，如 T 表示设备外壳接地，它与系统中的其他任何接地点无直接关系， N 表示负载采用接零保护。
第三个字母表示工作零线与保护线的组合关系，如 C 表示工作零线与保护线是合一的，如 TN-C ， S 表示工作零线与保护线是严格分开的，如 TN-STT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 表示负载设备金属外壳和正常不带电的金属部分与大地直接连接，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。
如图一所示。
TT系统适用于负载设备容量小且很分散的场合。
如城市公用低压线路供电的住宅建筑。
图一TN系统TN系统是指电源系统有一点（建筑行业中通常是指建筑物供电的变压器的中性点）直接接地，负载设备的外露可导电部分（如金属外壳）通过保护线连接到此点的低压配电系统，称为零保护系统。
TN方式供电系统中，根据其保护线PE是否与工作零线N分开又划分为 TN-C、TN-S、TN-C-S系统。
TN-C系统TN-C系统，就是保护线 PE和工作零线 N合为一根PEN线，所有负载设备的外露可导电部分均与PEN线相连的一种形式。
如图二所示。
TN-C方式供电系统投资节省，只适用于三相负载基本平衡情况。
图二TN-S系统TN-S是一种把工作零线 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。
如图三所示。
TN-S 方式供电系统安全可靠，适用于工业与民用建筑等低压供电系统。
低压配电系统五大接地型式
TN－S系统适应于安全要求较高，经济条件较好的处所．
5、TN－C－S系统的优缺点及适应性．
TN－C－S系统是对TN－C系统和TN－S系统的优缺点综合处理的一种接地型式，它既可在一定程度上满足安全要求较高的部分用户的安全性的需要，又可满足安全要求一般的部分用户的经济性的需要．
TT系统的主要缺点是：一、低、高压线路雷击时，配变可能发生正、逆变换过电压；二、低压电器外壳接地的保护效果不及IT系统．
TT系统适应于有中性线输出的单、三相没合用电的较大的村庄．加装上漏电保护装置，可收到较好的安全效果．
3、TN－C系统的优缺点及其适应住
TNC系统除具有TT系统中中性线直接接地的优点外，还因低压电器设备的外壳与中性线相接，当发生碰壳故障时，单相短路电流可使该电器的短路保护装置动作，及时切除故障设备而避免触电事故的发生．所以比 TT系统中电器外壳的接地保护的效果要好一些。其缺点是当发生中性线路时，可能使断路点下侧的所有接中性线的电器的外壳带电，因而增加人身触电的可能性。
为扬其长而避其短，IT系统适应于没有中性线输出的纯动力用电处所或中性线输出很短的混合用电的小自然村．
2、TT值统的优缺点及其适应性
TT系统的结线方式如图2所示．
TT系统的主要优点是：（1）能拟制高压线与低压线搭连或配变高低压绕组间绝缘击穿时低压电网出现的过电压；（2）对低压电网的雷击过电压有一定的泄漏能力；（3）与低压电器外壳不接地相比，在电器发生碰壳事故时，可降低外壳的对地电压，因而可减轻人身触电危害程度；（4）由于单相接地时接地电流比较大，可使保护装置（漏电保护器）可靠动作，及时切除故障。
低压配电系统的接地型式有IT、TT、TN－C、 TN－S、TN—C—S五种
2009-02-27 21:46
低压配电系统接地型式
（三） IT系统 系统
IT系统的中性点不接地，或经高阻抗（100欧）接地。该 系统没有N线,因此不适合接额定电压为系统相电压的 设备,只能接额定电压为系统线电压的设备。 由于IT系统中性点不接地, 设备外壳单独接地,因此当 系统发生单相接地故障时, , 三相用电设备及接线电压 的单相设备仍能继续运行. 但应发出报警信号，以便 及时处理。 IT系统主要用于对连续供 电要求较高及有易燃、易 爆危险场所，特别是矿山、 井下等场所的供电。
（一）TN系统 TN系统
1. TN—C系统
其中： 线与保护线 线合并为一根PEN线。 线与保护线PE线合并为一根 其中：N线与保护线 线合并为一根 线
2. TN—S系统 系统
设备的外露可导线部分接PE线，由于PE线中无电流通过， 因此设备之间不会产生电磁干扰。
其中： 线和保护线全部分开 线和保护线全部分开。 其中：N线和保护线全部分开。
3.TN—C—S系统 系统
该系统的前半部分为TN—C系统,而后边为为TN-S系统。 这种接线比较灵活,对安全要求和对抗电磁干扰要求 高的场所,宜采用TN-S系统,而其他一般场所则采用 TN—C系统。
(二) TT系统 二 系统
TT系统中性点直接接地,而其中设备的外露可导电部 分均经PE 线单独接地. 根据<住宅设计规范>规定:住宅供电系统,应采用TT、 TN系统接地方式。
低压系统的接地型式
１.1 低压系统的接地型式低压系统接地型式以拉丁字母作代号，其意义如下：第一个字母表示电源端与地的关系：T－电源端有一点直接接地；I－电源端所有带电部分不接地或有一点通过高阻抗接地。
第二个字母表示电气装置的外露可电导部分与地的关系：T－电气装置的外露可电导部分直接接地，此接地点在电气上独立于电源端的接地点；N－电气装置的外露可电导部分与电源端接地点有直接电气连接。
－后的字母用来表示中性导体与保护导体的组合情况：S－中性导体和保护导体是分开的；C－中性导体和保护导体是合一的。
１.2 TN系统电源端有一点直接接地，电气装置的外露可电导部分通过中性导体或保护导体连接到此接地点。
根据中性导体和保护导体的组合情况，TN系统的有以下三种型式：a) TN－S系统：整个系统的中性导体和保护导体是分开的（见图１-1）。
b) TN－C系统：整个系统的中性导体和保护导体是合一的（见图１-2）。
c) TN－C－S系统：系统中一部分线路的中性导体和保护导体是合一的（见图１-3）。
图１-1TN－S系统图１-2TN－C系统图１-3TN－C－S系统１.3 TT系统电源端有一点直接接地，电气装置的外露可电导部分直接接地，此接地点在电气上独立于电源端的接地点（见图１-4）。
图１-4TT系统１.4 IT系统电源端的带电部分不接地或有一点通过高阻抗接地，电气装置的外露可电导部分直接接地（见图１-5）。
图１-5IT系统１.5 适用范围TN－C系统特点：－PEN线兼有N线和PE线的作用，节省一根导线；－重复接地，减小系统总的接地电阻；－PEN线产生电压降，外露导电部分对地有电压；－PEN线在系统内传导故障电压；－过电流保护兼作接地故障保护。
使用场所：三相负载均衡，并有熟练的维修技术人员。
TN－S系统特点－PE线与N线分开，PE线非故障时不流过电流，外露可电导部分不带电压，比较安全，但多一根导线；－PE线在系统内传导故障电压。
使用场所：防电击要求高，爆炸和有火灾危险场所，建筑物内装有大量信息技术设备。
低压配电系统的接地型式
建筑工程低压供电使用的基本供电系统有三相四线制，但这些名词术语内涵不是十分严格。
国际电工委员会（ IEC ）对此作了统一规定，称为 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。
下面内容就是对各种供电系统做一个扼要的介绍。
供电系统→IT 系统TT 系统TN 系统→TN-C TN-S TN-C-S（一）工程供电的基本方式根据 IEC 规定的各种保护方式、术语概念，低压配电系统按接地方式的不同分为三类，即 TT 、 TN 和 IT 系统，分述如下。
（1） IT 方式供电系统：1）I 表示电源侧变压器中性点没有工作接地，或经过高阻抗接地。
每二个字母 T 表示负载侧电气设备进行保护接地。
2）I T 方式供电系统在供电距离不是很长时，供电的可靠性高、安全性好。
一般用于不允许停电的场所，或者是要求严格地连续供电的地方，运用 IT 方式供电系统，由于电源中性点不接地，一旦设备漏电，单相对地漏电流仍小，不会破坏电源电压的平衡。
3）I T 方式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，由于有保护接地，可以大大减少触电的危险性，使漏电设备的外壳对地电压在安全电压范围内。
4）但是，如果I T 方式用在供电距离很长时，供电线路对大地的分布电容就不能忽视了。
在负载发生漏电时，漏电电流经大地形成回路，使设备外壳带电电压升高，而保护设备又因电流小不一定动作，这是危险的。
只有在供电距离不太长时才比较安全。
（ 2 ） TT 方式供电系统1）TT 方式第一个符号 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；2 ）在线电压380v供电系统，当设备漏电时，相电压220v漏电流通过保护接地电阻、工作接地电阻串联形成回路，这时保护接地电阻的电压高于安全电压，不在安全范围内，是个不安全供电系统，在我国禁止使用TT 方式供电；（3） TN 方式供电系统：1）TN 方式第一个符号 T 表示电力系统中性点直接接地；第二个符号 N 表示负载设备外露不与带电体相接的金属导电部分与零线N直接联接；2 ）TN 方式供电系统：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 IT 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，起到安全保护作用。
低压系统的接地型式：TN系统、TT系统、IT系统(最全的总结,值得收藏))
低压系统的接地型式：TN系统、TT系统、IT系统（最全的总结）一、文字符号的含义：1、第一个字母：表示电源端与大地的关系，即如何处理系统接地；T—电源端有一点（通常是中性线上的一点），与大地直接连接；（T是法文“Terre”大地的第一个字母）I—电源端所有带电部分不接地（与大地隔离），或有一点经过高阻抗（220/380V系统内取1000Ω）与大地直接连接。
（I是法文“Isolation”隔离的第一个字母）2、第二个字母：表示电气装置的外露可导电部分与大地的关系，即如何处理保护接地；T—电气装置的外露可导电部分直接接大地，它与电源的接地无联系；N—电气装置的外露可导电部分与电源端的中性点连接而接地；3、短横线后的字母（如果有）：表示中性导体（N）与保护导体（PE）的配置情况；S—N与PE是分开的；C—N与PE是合一的；二、TN系统：TN系统分为TN-C、TN-S、TN-C-S三种系统1、TN-C系统：全系统中N线和PE线是合一的（PEN）；（注意此处的全系统是从电源配电出线处算起，后面同。
）装置的PEN也可另外增设接地。
如下图所示：2、TN-S系统：全系统内N线和PE线是分开的；装置的PE先可另外增设接地。
如下图所示：3、TN-C-S系统：在全系统内，通常仅在低压电气装置电源进线点前N线和PE线是合一的，电源进线点后即分为两根线。
对系统的PEN线和PE线也可另外增设接地。
如下图所示：三、TT系统：电源端有一点直接与大地连接，电气装置的外露可导电部分应接到在电气上独立于电源系统接地的接地极上；特别需要注意的是，TT系统的中性线除在电源的一点作系统接地外，为防止杂散电流的产生不得在其他处再接地。
如下图所示：四、IT系统：电源端所有带电部分不接地（与大地隔离），或有一点（一般为中性点）经过高阻抗（220/380V系统内取1000Ω）与大地直接连接。
五、系统接地型式的应用：1、TN-C系统：因为N线和PE线是合并的，可以节省一根导线，比较经济。
低压配电系统的接地方式及特点
编订：__________________审核：__________________单位：__________________低压配电系统的接地方式及特点Deploy The Objectives, Requirements And Methods To Make The Personnel In The Organization Operate According To The Established Standards And Reach The Expected Level.Word格式 / 完整 / 可编辑文件编号：KG-AO-4679-78 低压配电系统的接地方式及特点使用备注：本文档可用在日常工作场景，通过对目的、要求、方式、方法、进度等进行具体的部署，从而使得组织内人员按照既定标准、规范的要求进行操作，使日常工作或活动达到预期的水平。
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1 低压配电系统中的接地类型(1)工作接地：为保证电力设备达到正常工作要求的接地，称为工作接地。
中性点直接接地的电力系统中，变压器中性点接地，或发电机中性点接地。
(2)保护接地：为保障人身安全、防止间接触电，将设备的外露可导电部分进行接地，称为保护接地。
保护接地的形式有两种：一种是设备的外露可导电部分经各自的接地保护线分别直接接地；另一种是设备的外露可导电部分经公共的保护线接地。
(3)重复接地：在中性线直接接地系统中，为确保保护安全可靠，除在变压器或发电机中性点处进行工作接地外，还在保护线其他地方进行必要的接地，称为重复接地。
(4)保护接中性线：在380/220V低压系统中，由于中性点是直接接地的，通常又将电气设备的外壳与中性线相连，称为低压保护接中性线。
此种方式也叫保护接零。
2 低压配电系统的供电方式(1)低压配电系统按保护接地的形式不同可分为：IT系统、TT系统和TN系统。
其中IT系统和TT系统的设备外露可导电部分经各自的保护线直接接地(过去称为保护接地)；TN系统的设备外露可导电部分经公共的保护线与电源中性点直接电气连接(过去称为接零保护)。
低压配电系统接地形式：TN-TT-IT系统
TT系统的局限性：
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。
（3）如果PEN线断线，带有单相用电的设备外壳将带电，电压将上升为相电 压，属于危险电压。
（4）TN-C系统干线上使用漏电断路器时，漏电断路器之后的PEN线不能再有 重复接地，否则漏电开关合不上闸，而且PEN线在任何情况下不能断线。所以 ，实用中PEN只能在漏电断路器的上侧重复接地。
（5）由于它所固有的种种弊端，现在已很少采用，尤其是在民用配电中已基 本上不允许采用TN-C系统。
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。
N
PE UVW N
三相设备
三、IT系统
IT系统就是电源中性点不接 地或 有 一 点 通 过 阻 抗 接 地 ， 电气装置的外露可导电部 分 直 接 接 地。
IT系统中，连接设备外露 可导电部分和电气装置附近的 接地体的导线，就是PE线。
(3)TN-C-S系统
TN-C-S系统是，TN-C系统和TN-S系统的结合形式，在TN-C-S系统中，从电源出来的 那一段N线和PE线是合并的，因为在这一段中无用电设备，到用电负荷附近某一点 处，将PEN线分开形成单独的N线和PE线。从这一点开始,系统相当于TN-S系统。
TN-C-S供电系统的特点如下：
（3）工作零线只用作单相负载回路。 （4）专用保护线 PE 不许断线。 （5）干线上使用漏电保护器，工作零线不能有重复接地，但PE线可以有
压配电系统接地型式的选择
压配电系统接地型式的选择为保障人身安全，防止间接触电而将设备的外露可导电部分进行接地，称为保护性接地。
保护性接地又可分为接地和接零两种型式。
我国最新电气规范在总结过去多年的使用经验上，考虑与国际接轨的要求，提高电气安全性，对于低压配电系统的接地型式采取了IEC标准中的TN、TT、IT型式。
1低压配电系统的接地型式1.1 TN系统1.1.1 TN—S系统整个系统的中性线(N)与保护线(PE)是分开的，如图1。
l.1.2 TN—C系统整个系统的中性线(N)与保护线是合一的，如图2。
1.1.3 TN—C—S系统系统中前一部分线路的中性线与保护线是合一的，如图3。
1.2 TT系统电力系统有一点直接接地，受电设备的外露可导电部分通过保护线接至与电力系统接地点无直接关联的接地极(我国过去称保护接地)，如图4。
1.3 IT系统电力系统的带电部分与大地间无直接连接(或有一点足够大的阻抗接地)，受电设备的外露可导电部分通过保护线接至接地极，如图5。
2 各接地型式的基本要求2.1 在TN系统的接地型式中，所有受电设备的外露可导电部分必须用保护线(或公用中性线即PEN线)与电力系统的接地点相联接，且必须将能同时触及的外露可导电部分接至同一接地装置上。
2.2 采用TN—C—S系统时，当保护线与中性线从某点(一般为进户处)分开后就不能再合并，且中性线绝缘水平应与相线相同。
2.3 保护线上不应设置保护电器及隔离电器，但允许设置供测试用的只有用工具才能断开的接点。
2.4 在TT系统中，共用同一接地保护装置的所有外露可导电部分，必须用保护线与这些部分共用的接地板连在一起(或与保护接地母线、总接地端子相连)。
2.5 在TN系统和TT系统中，均应装设能自动切除接地故障的保护电器。
2.6 在IT系统中，无特殊要求时，不宜列出中性线，以防中性线接地；2.7 IT系统应装设能迅速反应接地故障的电器。
3 各接地型式的技术特点3.1 TN系统的技术特点3.1.1 TN—S系统(1) TN—S系统的PE线不通过正常电流，因此，PE线和设备外壳不带电位(它只在发生接地故障时才带电位)；(2) TN—S系统仍不能解决对地故障电压蔓延和相线对地短路引起的中性点电位升高或位移等问题。
低压直流双极型供电系统的接地型式解读
Rd—等效故障阻抗Zd的阻性分量。 此时，故障极相当于不同程度地增加了负载量，从而导致电压平衡器双 极负载不平衡，输出电压在短暂的小幅波动后将可恢复平衡，其暂态过 程取决于电压平衡器的控制策略，对于电击防护来说，不考虑人体在接 地故障发生的瞬间接触漏电设备外壳，则可近似认为输出电压一直保持 不变，等效电路可进一步简化为
低压直流双极型供电系统的接地型式
近年来，直流微网以及利用直流微网的低压直流 (low voltage direct current LVDC)供电方式 引起越来越多研究者的关注，随着电力电子技术 的成熟与绿色分布式能源 (如太阳能电池、燃料电 池等)的发展，LVDC系统进一步向民用建筑等常规 领域推广势在必行。目前，低压直流供电系统设 计缺乏统一的工程规范和标准，尤其在电气安全 方面。
直流电对人体的电击效应与电流方向极其相关，若通过人 体的电流方向为纵向向上，对应的安全电压限值为90V;若 通过人体的电流方向为纵向向下，危险性将为纵向向上的 一半，对应的安全电压限值约为180V。
正常工作模式
电压平衡器中含有对过流敏感的电力电子器件 IGBT，一般情况下，该器 件中设置有过流保护装置，即当电流达到某一设定阀值 Imax 时会自动阻 断，这使得接地故障等效电路可分为正常工作模式与保护断开模式两种 情况。若电压平衡器在故障后仍能正常工作，即故障电流不超过电压平 衡器的保护设定阀值。考虑稳定状态下，直流系统的故障电感因素可忽 略，则满足该情况的判据为
保护断开模式
若故障电流超过电压平衡器的过流保护设定值，则电压平衡器不能正 常工作，满足该情况的判据为
电压平衡器的工作状态由2部分组成。
1)工作状态1:假定负极接地故障，通过T1管的电流在故障发生后尚未 达到设定阀值，控制器对T2发出关断信号、T1发出开通信号，故障电 路可简化为
低压直流双极型供电系统的接地型式
直流TT系统正极接地时，接地故障电流Id和人体预期接触 电压Ut随接地电阻RM, RE变化的等值线图
正极接地
直流TT系统负极接地时，接地故障电流Id和人体预期接触 电压Ut随接地电阻RM, RE变化的等值线图
对AC220V TT系统进行仿真分析。发现，AC220 V系统的接 地电阻值选择区域比DC士190 V系统小很多(交流安全电压 为 50V) ，其 k 临界值为 0.28 ，即便系统接地电阻达到最大 值 10 欧姆，设备接地电阻也需小于 2.8 Ω，要做到如此小 的接地电阻十分困难，相较交流系统而言，直流TT系统接 地电阻的设计更容易满足电气安全要求。
保护断开模式
若故障电流超过电压平衡器的过流保护设定值，则电压平衡器不能正 常工作，满足该情况的判据为
电压平衡器的工作状态由2部分组成。
1)工作状态1:假定负极接地故障，通过T1管的电流在故障发生后尚未 达到设定阀值，控制器对T2发出关断信号、T1发出开通信号，故障电 路可简化为
2)工作状态2:通过T1管的电流随着电感电流的上升达到设 定阀值，自动阻断。此时，T1, T2均被关断，简化故障等 效电路如下。
仿真验证
系统参数 为验证理论分析的正确性，并分析该系统各接地型 式的性能，构建了容量为100kW的DC士190V双极直流 系统，该系统的直流源设为理想直流源 (视上级直流 微网工作在稳定状态 ) ，经电压平衡器将输入电压 380V 转化为双极士 190V 输出。电源阻抗忽略不计， 系统额定电流为 263A ，电压平衡器的过流保护动作 值约为系统额定电流的2倍，设为500A;电容值取为3 300pF，储能电感值为3mH开关频率5kHz，占空比50%。 接地电阻RM,RE一般为数欧，但不会超过10Ω，设在1 一10Ω内变化。
低压直流双极供电系统的接地型式研究_李露露
保护 设备 M RM RE
L
直流 设备
(a) TT 系统
电压平衡器
L
M DC
L
保护 设备 RH M L RE 直流 设备
。论文针对这种形式的 LVDC 系统，研究其在
(b) IT 系统
电压平衡器 L M DC L PE 保护 设备 L 直流 设备
不同接地型式下的电气安全问题，并与交流系统进 行比较， 提出保证该类 LVDC 系统电气安全的措施 及对保护装置的技术要求。
L
Ut
保护设备 直流 设备 M
L
Us 2(1 Z t / Z x )
(2)
Id
2.2
Us 2Z d
(3)
电压平衡器保护断开模式 若故障电流超过电压平衡器的过流保护设定
图3 Fig. 3
正、负极电击时的电流通路 Current direction when positive
值，则电压平衡器不能正常工作，满足该情况的判 据为
or negative electric shocks occur
量与电感分量组成。 值得注意是， 直流电对人体的电击效应(发生电 击时人体的生理反应)与电流方向极其相关， 这与交
2212
中
国
电
机
工
程
学
报
第 34 卷
流系统有本质区别。如图 3，若通过人体的电流方 向为纵向向上(考虑人体竖直站立于地面)，对应的 安全电压限值为 90 V[20]； 若通过人体的电流方向为 纵向向下，危险性将为纵向向上的一半[21]，对应的 安全电压限值约为 180 V。因此，负极接地故障危 险性更大，在讨论系统各接地型式的电击防护性能 及保护设备要求时，应对正、负极碰壳接地的情况 分别讨论。
供电系统接地型式
供电系统接地型式
供电系统，不论系统电压等级，一般有二种接地系统，如变压器、发电机的中性点接地系统，为电源工作接地，另一种接地系统为负荷侧电气装置外露可导电部分的接地，为保护接地。
高压系统，分为直接接地型式和不接地型式。
直接接地型式，即将变压器或发电机的中性点，直接或通过小电阻与接地装置连接，在发生单相对地短路时，短路电流很大，称为大电流接地型式。
不接地型式，即将变压器或发电机的中性点，不与接地装置连接（对地绝缘），或者通过大电阻、大电抗与接地装置连接，在发生单相对地短路时，短路电流很小，又称为小电流接地型式。
低压系统接地型式有几种型式：
一、TN系统，系统电源有一点直接接地，其他外露导电部分用保护线与该点连接。
TN系统有三种型式。
1、TN--S系统，整个系统的中性线与保护线是分开的（三相五线制）。
五线-L1、L
2、L
3、N、PE、
2、TN--C系统，整个系统的中性线与保护线是合一的（三相四线制）。
四线-L1、L2、L
3、PEN、
3、TN--C--S系统，系统中有一部分中性线与保护线是合一的
二、TT系统，电源有一端直接接地，电气装置外露可导电部分直接接地，接地点是二个独立接地点。
三、IT系统，电源端的带电部分不接地，或有一点通过阻抗接地，电气装置外露可导电部分直接接地。
低压配电系统接地型式剖析
低压配电系统接地型式，其分类如下所示：
1、TN系统。
TN电力系统有一点直接接地，电气设施的外露可导电部分用保护线与该点连接。
按照中性线与保护线的组合情况，TN系统有以下三种型式：
TN-S系统(见图6.0.7-1)，整个系统的中性线与保护线是分开的。
TN-C-S系统(见图6.0.7-2)，系统中有一部分中性线与保护线是合一的。
TN-C系统(见图6.0.7-3)，整个系统的中性线与保护线是合一的。
2、TT系统。
TT电力系统有一个直接接地点，电气设施的外露可导电部分发接至电气上与力系统的接地点无关的接地极(见图6.0.7-4)。
3、IT系统。
IT电力系统的带电部分与大地间不直接连接，而电气设施的外露可导电部分则是接地的。
图6.0.7-5为变压器Y接线的型式。
变压器负荷的不均衡率不得超过其额定容量的25%，是根据变压器制造标准的要求。
在TN及TT系统接地型式的220/380V电网中，照明一般都和其它用电设备由同一台变压器供电。
但当接有较大功率的冲击性负荷而引起电网电压波动和闪变，与照明合用变压器时，将对照明产生不良影响，此时，照明可由单独变压器供电。
在室内靠近进线点便于操作维护的地方装设隔离电器，是为了便于检修室内线路或设备时可明显表达电源的切断。
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TT系统 1)供电连续性。 可知，该系统在接地故障发生时电压平衡器仍能有效工作。 接地电阻RM ,RE为4Ω，负极在0.2s发生接地故障时的输出 电压波形如下。
2）电机防护性能
人体预期接触电阻将由系统电压Us、接地电阻比值k=RM/RE决定，而与 电压平衡器参数无关，因此k可以作为该接地系统是否满足电气安全条 件的判据。分别代入正极、负极安全电压限值，对于正极接地故障， 接触电压均在安全电压(180 V)的范围内，对接地电阻阻值没有要求; 而对于负极接地故障，为避免接触电压超过90 V，接地电阻比值k的临 界值应为0.9。另一方面，由式(3)，接地电流将由接地电阻之和决定， 但出于保证安全电压的考虑，有所限制的接地电阻取值将对接地电流 产生一定的影响，对该系统而言，接地电流可在9.5-95 A的范围内变 化。
低压直流双极供电系统的接地型式
直流微网一般采用两根线传输电能，不存在0V电压点，因此通常在直流微网接入末端系 统的前端设置电压平衡器，构造电压为0V的中线以实现不同的接地型式，并形成直流双 极供电方式。 与交流系统一样，直流系统接地型式也可分为 TT、IT 、TN三种接地型式。如图所示， 对于直流双极系统，系统电源侧接地点为电源中点((M点);RM为系统接地电阻;RE为设备 接地电阻;RH为IT系统的高阻抗接地电阻;+L、-L, PE分别为正极、负极、保护线。
低压直流双极型供电系统的接地型式
近年来，直流微网以及利用直流微网的低压直流 (low voltage direct current LVDC)供电方式 引起越来越多研究者的关注，随着电力电子技术 的成熟与绿色分布式能源 (如太阳能电池、燃料电 池等)的发展，LVDC系统进一步向民用建筑等常规 领域推广势在必行。目前，低压直流供电系统设 计缺乏统一的工程规范和标准，尤其在电气安全 方面。来自接地故障等效电路
低压供电系统接地形式的选择，主要考虑系统的供电连续性与电击 防护性能，尤以电击防护性能为重点。系统电击防护性能主要由系统 发生带电极接地故障时，人体的“预期接触电压Ut”能否满足安全电 压要求来衡量。鉴于双极同时接地的概率很低，仅讨论单极接地的情 况。图中，Zt为人体“预期接触电压Ut的等效分压阻抗，Zx为剩余阻 抗。同时，针对不同接地型式的故障电路特点，对各等效阻抗做了一 定的简化，具体含义见表。表中ZL,ZpE分别为TN系统的正极(负极)导线、 保护线的阻抗，由电阻分量与电感分量组成。
直流TT系统正极接地时，接地故障电流Id和人体预期接触 电压Ut随接地电阻RM, RE变化的等值线图
正极接地
直流TT系统负极接地时，接地故障电流Id和人体预期接触 电压Ut随接地电阻RM, RE变化的等值线图
对AC220V TT系统进行仿真分析。发现，AC220 V系统的接 地电阻值选择区域比DC士190 V系统小很多(交流安全电压 为 50V) ，其 k 临界值为 0.28 ，即便系统接地电阻达到最大 值 10 欧姆，设备接地电阻也需小于 2.8 Ω，要做到如此小 的接地电阻十分困难，相较交流系统而言，直流TT系统接 地电阻的设计更容易满足电气安全要求。
仿真验证
系统参数 为验证理论分析的正确性，并分析该系统各接地型 式的性能，构建了容量为100kW的DC士190V双极直流 系统，该系统的直流源设为理想直流源 (视上级直流 微网工作在稳定状态 ) ，经电压平衡器将输入电压 380V 转化为双极士 190V 输出。电源阻抗忽略不计， 系统额定电流为 263A ，电压平衡器的过流保护动作 值约为系统额定电流的2倍，设为500A;电容值取为3 300pF，储能电感值为3mH开关频率5kHz，占空比50%。 接地电阻RM,RE一般为数欧，但不会超过10Ω，设在1 一10Ω内变化。
直流电对人体的电击效应与电流方向极其相关，若通过人 体的电流方向为纵向向上，对应的安全电压限值为90V;若 通过人体的电流方向为纵向向下，危险性将为纵向向上的 一半，对应的安全电压限值约为180V。
正常工作模式
电压平衡器中含有对过流敏感的电力电子器件 IGBT，一般情况下，该器 件中设置有过流保护装置，即当电流达到某一设定阀值 Imax 时会自动阻 断，这使得接地故障等效电路可分为正常工作模式与保护断开模式两种 情况。若电压平衡器在故障后仍能正常工作，即故障电流不超过电压平 衡器的保护设定阀值。考虑稳定状态下，直流系统的故障电感因素可忽 略，则满足该情况的判据为
保护断开模式
若故障电流超过电压平衡器的过流保护设定值，则电压平衡器不能正 常工作，满足该情况的判据为
电压平衡器的工作状态由2部分组成。
1)工作状态1:假定负极接地故障，通过T1管的电流在故障发生后尚未 达到设定阀值，控制器对T2发出关断信号、T1发出开通信号，故障电 路可简化为
2)工作状态2:通过T1管的电流随着电感电流的上升达到设 定阀值，自动阻断。此时，T1, T2均被关断，简化故障等 效电路如下。
谢谢大家
Rd—等效故障阻抗Zd的阻性分量。 此时，故障极相当于不同程度地增加了负载量，从而导致电压平衡器双 极负载不平衡，输出电压在短暂的小幅波动后将可恢复平衡，其暂态过 程取决于电压平衡器的控制策略，对于电击防护来说，不考虑人体在接 地故障发生的瞬间接触漏电设备外壳，则可近似认为输出电压一直保持 不变，等效电路可进一步简化为