电气接地技术

由于传统习惯的影响，现在还经常将TN-S系统 称为三相五线制系统，严格地讲这一称呼是不正确 的。按IEC标准，所谓“×相×线”系统的提法，是 另外一种含义，它是指低压配电系统按导体分类的 形式。所谓的“×相”是指电源的相数，而“×线” 是指正常工作时通过电流的导体根数，包括相线和 中性线，但不包括PE线。按照这一定义，TN-S系统 实际上是“三相四线制”系统或“单相二线制”系 统。
实际上，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、建筑
施工工地有专用的电力变压器时，必须采用 TN-S 方 式供电系统。
(2) 保护接地 各种电气设备的金属外壳、线路的金属管、 电缆的金属保护层、安装电气设备的金属支架等，由于导体的 绝缘损坏后可能带电，为了防止这些不带电金属部分产生过大 的对地电压危及人身安全而设置的接地。 保护接地是中性点不接地低压系统的主要安全措施，在 一般低压系统中，保护接地电阻应小于4Ω。
接地装置
接地装置是接地体(或称接地极)和接地线的合称，它的作 用是把引下线引下的雷电流迅速流散到大地土壤中去或限制接 地设备的电位为零电位。 （1）接地体 自然接地体即兼作接地用的直接与大地接触的各种金 属构件，如建筑物的钢结构、行车钢轨、埋地的金属管道 (可燃液体和可燃气体管道除外)等。 人工接地体即直接打入地下专作接地用的经加工的各种型 钢或钢管等。按其敷设方式可分为垂直接地体和水平接地体。
PE U V W L L
PE
对于短距离供电线路，系统在设备或线路漏电 时，单相对地漏电电流较小，不会破坏电源电压的 平衡；接地故障电压一般也不会超过50V，不会引起 间接触电的危险。
I
因此，IT系统常用于对 供电连续性要求较高的配电 系统，或用于对电击防护要 求较高的场所，如电力炼钢、 大医院的手术室、地下矿井 等处。
N L1 L2 L3 N PE
PE U V W N L N PE
TT 系统中负载 的所有接地均称 为保护接地
三相设备
单相设备
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单相插座
TT系统的特点：
①共用接地线与工作零线没有电的联系；
②正常运行时，工作零线可以有电流，而专用保护线 没有电流。
L1 L2 L3 N PE
PE U V W N L N PE
N PEN
U V W N
PE L N
三相设备
单相设备
单相插座
（1） TN-C-S 系统可以降低电动机外壳对地的电压， 然而又不能完全消除这个电压，这个电压的大小取决 于 负载不平衡的情况及 线路的长度。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 不许安装开关和熔断器。
L1 L2 L3 PEN
PE U V W N L N
N
PE
三相设备
单相设备
单相插座
TN-C系统具有如下特点： （1）设备外壳带电时，接零保护系统能将漏电电流上升为短路 电流，实际就是单相对地短路故障，熔丝会熔断或自动开关跳 闸，使故障设备断电，比较安全。 （2）TN-C方式供电系统只适用于三相负载基本平衡的情况，若 三相负载不平衡，工作零线上有不平衡电流，对地有电压，所 以与保护线所连接的电器设备金属外壳有一定的电压。 （3）如果工作零线断线，则保护接零的通电设备外壳带电。 （4）如果电源的相线接地，则设备的外壳电位升高，使中线上 的危险电位蔓延。 （5）TN-C系统干线上使用漏电断路器时，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闸，而且工作零线在 任何情况下不能断线。所以，实用中工作零线只能在漏电断路 器的上侧重复接地。
N
三相设备
单相设备
单相插座
TT系统的使用：
1. TT系统由于接地装置就在设备附近，因此PE线断
线的几率小，且容易被发现。 2. TT系统设备在正常运行时外壳不带电、故障时外 壳高电位不会沿PE线传递至全系统。因此，TT系 统在适用于对电压敏感的数据处理设备及精密电
子设备进行供电；在爆炸与火灾危险性场所等有
（3）为了防止电气设备和建筑物因遭受雷击而受损，将避雷 针、避雷线、避雷器等防雷设备进行接地，称为防雷接地。 (4) 屏蔽接地 一方面为了防止外来电磁波的干扰和侵入，造 成电子设备的误动作或通信质量的下降，另一方面为了防止电 子设备产生的高频能量向外部泄放，而将线路的滤波器、变压 器的静电屏蔽层、电缆的金属屏蔽等进行的接地。 为减少高层建筑竖井内垂直管道受雷电流感应所产生的感 应电势，而将竖井混凝土壁内的钢筋予以接地，也属于屏蔽接 地。 (5) 防静电接地 为防止静电产生事故而影响电子设备的正常 工作，需要有将静电荷向大地泄放的接地。
必须说明的是，不仅仅是防雷装置的接闪器需要接地， 电气工程中的很多电气设备为了正常工作和安全运行，其 中性点或金属构架、外壳都必须接地，即必须配备相应的 接地装置，这种接地装置的组成与防雷装置的是一样的。
电气设备金属外壳的接地
接地的种类及作用
接地的目的是为了使设备正常安全地运行，以及为建筑物和 人身、设备的安全提供保障。常用的接地方式按作用或功能来 分为以下几种。 (1)工作接地（又称系统接地），在三相交流电力系统中， 将变压器低压中性点大地进行适当的连接。采取工作接地可以 减轻高压窜入低压的危险，减低低压某一相接地时的触电危险。
以还需要漏电保护器作保护，困此 TT 系统难以推广。
PE U V W N
N
3、TT 系统接地装置耗用钢材多，而且难以回收、 费工时、费料。
三相设备
3 TN系统
TN系统即电源中性点直接接地、设备外露可导电部分与 电源中性点直接电气连接的系统。
TN系统主要是靠单相碰壳故障变成单相短路故障（短路 电流是 TT 系统的 5.3 倍），并通过短路保护切断电源来实施 电击防护的。从电击防护的角度来说，单相短路电流大或过电 流保护器动作电流值小，对电击防护都是有利的。
L1 L2 L3 N PE
PE U V W N L N
N
PE
三相设备
单相设备
单相插座
TN-S供电系统的特点如下： （1）系统正常运行时，专用保护线上不有电流，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，适用于工业与民 用建筑等低压供电系统。
(6) 等电位接地 高层建筑中为了减少雷电流造成的电位差， 将每层的钢筋网及大型金属物体连接在一起并接地，是一种等 电位接地。医院的某些特殊的检查室、治疗室、手术室和病房 中，病人所能接触到的金属部分(如床架、床灯、医疗电器等)， 不应有危险的电位差存在，因此要把这些金属部分相互连接起 来成为等电位体并予以接地，也是一种等电位接地。 (7)重复接地 三相四线制的零线(或中性点)一处或多处经及接 地装置与大地再次可靠连接，称为重复接地。 （8）保护接零 把电气设备在正常情况下不带电的金属部分与 电网的零线（或）中性线紧密地连接起来称为保护接零。
（二）低压配电系统的 接地方式
根据现行的国家标准《电压配电设计规范》，低 压配电系统有三种接地形式，即IT系统、TT系统、 TN系统 （1）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阻抗接地。 （2）第二个字母表示电气装置的外露可导电部分与 地的关系： T-电气装置的外露可导电部分直接接地，此接地点在 电气上独立于电源端的接地点； N-电气装置的外露可导电部分与电源端接地点有直接 电气连接。
(2)TN-S系统 TN-S系统中性线N与TT系统相同。与TT系统不同的是，用电设 备外露可导电部分通过PE线连接到电源中性点，与系统中性点 共用接地体，而不是连接到自己专用的接地体，中性线(N线)和 保护线(PE线)是分开的。TN-S系统的最大特征是N线与PE线在 系统中性点分开后，不能再有任何电气连接，这一条件一旦破 坏，TN-S系统便不再成立。
电气施工技术
接地篇
一、低压配电系统接地
（一）什么是接地？
接地用金属把电气设备的某一部分与地做良好的连接，称为 接地。 埋入地中并直接与大地接触的金属导体，称为接地体(或接地 极)，兼作接地用的直接与大地接触的各种金属构件、钢筋 混凝土建筑物的基础、金属管道和设备等，称为自然接地 体； 为了接地埋入地中的接地体，称为人工接地体。 连接设备接地部位与接地体的金属导线，称为接地线。 接地体和接地线的总和，称为接地装置。
1 、IT系统
IT系统就是电源中性点不接地、用电设备外露可 导电部分直接接地的系统。IT系统可以有中性线。但 IEC强烈建议不设置中性线（因为如设置中性线，在 IT系统中N线任何一点发生接地故障，该系统将不再是 IT系统了）。 IT系统中，连接 设备外露可导电部分 和接地体的导线，就 是PE线。
L1 L2 L3
埋入土壤中的人工垂直接地体宜采用角钢、钢管或圆钢。
埋入土壤中的人工水平接地体宜采用扁钢或圆钢。
圆钢直径不应小于10 mm；扁钢截面积不应小于100 mm2， 其厚度不应小于4 mm。角钢厚度不应小于4 mm；钢管壁厚不 应小于3.5 mm。 人工垂直接地体的长度宜为2.5 m。人工垂直接地体间的距 离及人工水平接地体间的距离宜为5 m，当受地方限制可适当减 小。人工接地体在土壤中的埋设深度不应小于0.5 m。 (2)接地线 接地线是从引下线断接卡或换线处至接地体的连接导体， 是接地体与接地体之间的连接导体。接地线应与水平接地体的 截面相同。
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。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-S系统、TN-C系统、TN-C-S系统三种形式。
（1）TN-C系统
TN-C系统如图所示，将PE线和N线的功能综合起来，由一根 称为PEN线的导体同时承担两者的功能。在用电设备处，PEN 线既连接到负荷中性点上，又连接到设备外露的可导电部分。 由于它所固有的技术上的种种弊端，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。
(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采用TN-C系统，因为在这一段中无 用电设备，只起电能的传输作用，到用电负荷附近某一点处，将 EN线分开形成单独的N线和PE线。从这一点开始,系统相当于TNS系统。
配电箱 L1 L2 L3 N PE
电源
电气设备
如果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。在负载发生短路故障或漏 电使设备外壳带电时，漏电电流经大地形成架路， 保护设备不一定动作，这是危险的。只有在供电距 离不太长时才比较安全。这种供电方式在工地上很 少见。
I
电源
电气设备
2 TT系统 TT系统就是电源中性点直接接地、用电设备外露可导电 部分也直接接地的系统。通常将电源中性点的接地叫做工作接 地，而设备外露可导电部分的接地叫做保护接地。 TT系统中，这两个接地必须是相互独立的。设备接地可以 是每一设备都有各自独立的接地装置，也可以若干设备共用一 个接地装置。
优势。 3. TT 系统适用于接地保护占很分散的地方。
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。 2、当漏电电流比较小时，即使有熔断器也不一定能熔断，所