什么是TT、TN-C、TN-S、TN-C-S、IT系统？

什么是TT、TN-C、TN-S、TN-C-S、IT系统？ （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）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，如图1所示。这种供电系统的特点如下。

图1

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，困此TT系统难以推广。

3）TT系统接地装置耗用钢材多，而且难以回收、费工时、费料。

现在有的建筑单位是采用TT系统，施工单位借用其电源作临时用电时，应用一条专用保护线，以减少需接地装置钢材用量，如图2所示。

图2

图中点画线框内是施工用电总配电箱，把新增加的专用保护线PE线和工作零线N分开，其特点是：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；③TT系统适用于接地保护占很分散的地方。 （2）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，可见比TT系统优点多。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。 （3）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，可用NPE表示，如图3所示。这种供电系统的特点如下。

图3

1）由于三相负载不平衡，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。 （4）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，如图4所示。TN-S供电系统的特点如下。

图4

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。在建筑工程工工前的“三通一平”（电通、水通、路通和地平——必须采用TN-S方式供电系统。 （5 ）TN-C-S方式供电系统

在建筑施工临时供电中，如果前部分是TN-C方式供电，而施工规范规定施工现场必须采用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，如图5、6所示。TN-C-S系统的特点如下。

图5 TN－C－S供电系统

图6 工地总配电箱分出PE线

1）工作零线N与专用保护线PE相联通，如图1-5ND这段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。D点至后面PE线上没有电流，即该段导线上没有电压降，因此，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ND线的负载不平衡的情况及ND这段线路的长度。负载越不平衡，ND线又很长时，设备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，如上图6所示。

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，也不得用大顾兼作PE线。

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、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。 （6）IT方式供电系统

I表示电源侧没有工作接地，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接地保护，如图7所示。

图7

IT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，例如电力炼钢、大医院的手术室、地下矿井等处。地下矿井内供电条件比较差，电缆易受潮。运用IT方式供电系统，即使电源中性点不接地，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，所以比电源中性点接地的系统还安全。

但是，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。从图8可见，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。

图8

（二）供电线路符号小结

1）国际电工委员会（IEC）规定的供电方式符号中，第一个字母表示电力（电源）系统对地关系。T表示是中性点直接接地；I表示所有带电部分绝缘。

2）第二个字母表示用电装置外露的可导电部分对地的关系。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。

3）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，所以PE线称为专用保护线，如TN-S。 单相和三相电路的地线和零线怎么选择？

在380V低压配电网中，按接地方式有三种五类：TT、TN-C、TN-S、TN-C-S、IT。

TT系统：根据《安全技术规范》中，TT系统指：电源侧配电变压器中性点直接接地，负荷侧设备不带电的金属外壳直接与大地连接，但与电源侧配电变压器中性点没有直接电气连接。

TN系统：根据《安全技术规范》中，TN-S、TN-C、TN-C-S系统指：电源侧配电变压器中性点直接接地，负荷侧设备不带电的金属外壳与变压器中性点有直接电气连接。这三类系统中区别是：TN-S零线和保护零线（地线）是分开的。TN-C零线和保护零线是共用的。 TN-C-S零线和保护零线部分共用，部分分开。 IT系统是三相三线式接地系统，该系统变压器中性点不接地或经阻抗接地，无中性线N，只有线电压（380V），无相电压（220V），保护接地线PE各自独立接地。该系统的优点是当一相接地时，不会使外壳带有较大的故障电流，系统可以照常运行。缺点是不能配出中性线N。因此它是不适用于拥有大量单相设备的智能化大楼的。

备注：在同一供电系统中采用了保护接地，就不能同时采用保护接零，即同一电网中只能采用同一种接地系统。

功率因数与供电效率的关系

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【摘要】在供电过程中，用户功率因数的高低，直接关系到电力网

中的功率损耗和电能损耗，关系到供电线路的电压损失和电压波动，而且关系到节约电能和整个供电区域的供电质量。文章介绍影响电网功率因数的主要因素以及低压无功补偿的几种实用方法。

【关键词】功率因数；节约电能；供电质量

功率因数是指电力网中线路的视在功率供给有功功率的消耗所占百分数。在电力网的运行中，我们所希望的是功率因数越大越好，如能做到这一点，则电路中的视在功率将大部分用来供给有功功率，以减少无功功率的消耗。用户功率因数的高低，对于电力系统发、供、用电设备的充分利用，有着显著的影响。适当提高用户的功率因数，不但可以充分地发挥发、供电设备的生产能力、减少线路损失、改善电压质量，而且可以提高用户用电设备的工作效率和为用户本身节约电能。因此，对于全国广大供电企业、特别是对现阶段全国性的一些改造后的农村电网来说，若能有效地搞好低压补偿，不但可以减轻上一级电网补偿的压力，改善提高用户功率因数，而且能够有效地降低电能损失，减少用户电费。其社会效益及经济效益都会是非常显著的。

一、影响功率因数的主要因素

首先我们来了解功率因数产生的主要原因。功率因数的产生主要是因为交流用电设备在其工作过程中，除消耗有功功率外，还需要无功功率。当有功功率P有一定时，如减少无功功率P无，则功率因数便能够提高。在极端情况下，当P无=0时，则其功率因素=1。因此提高功率因数问题的实质就是减少用电设备的无功功率需要量。影响功率因素主要是下面

几个方面。

（一）异步电动机和电力变压器是耗用无功功率的主要设备

异步电动机的定子与转子间的气隙是决定异步电动机需要较多无功的主要因素。而异步电动机所耗用的无功功率是由其空载时的无功功率和一定负载下无功功率增加值两部分所组成的。所以要改善异步电动机的功率因数就要防止电动机的空载运行并尽可能提高负载率。变压器消耗无功的主要成份是它的空载无功功率，它和负载率的大小无关。因而，为了改善电力系统和企业的功率因数，变压器不应空载运行或长其处于低负载运行状态。 （二）供电电压超出规定范围也会对功率因数造成很大的影响

当供电电压高于额定值的10%时，由于磁路饱和的影响，无功功率将增长得很快，据有关资料统计，当供电电压为额定值的110%时，一般工厂的无功将增加35%左右。当供电电压低于额定值时，无功功率也相应减少而使它们的功率因数有所提高。但供电电压降低会影响电气设备的正常工作。所以，应当采取措施使电力系统的供电电压尽可能保持稳定。 （三）电网频率的波动也会对异步电机和变压器的磁化无功功率造成一定的影响 我们知道了影响电力系统功率因数的一些主要因素，因此我们要寻求一些行之有效的、能够使低压电力网功率因数提高的一些实用方法，使低压网能够实现无功的就地平衡，达到降损节能的效果。

二、低压网无功补偿的一般方法

低压无功补偿我们通常采用的方法主要有三种：随机补偿、随器补偿、跟踪补偿。下面简单介绍这三种补偿方式的适用范围及使用该种补偿方式的优缺点。 1. 随机补偿

随机补偿就是将低压电容器组与电动机并接，通过控制、保护装置与电机，同时投切。随机补偿适用于补偿电动机的无功消耗，以补偿磁无功为主，此种方式可较好地限制农网无

功峰荷。

随机补偿的优点是：用电设备运行时，无功补偿投入，用电设备停运时，补偿设备也退出，而且不需频繁调整补偿容量。具有投资少、占位小、安装容易、配置方便灵活、维护简单、事故率低等特点。 2. 随器补偿

随器补偿是指将低压电容器通过低压保险接在配电变压器二次侧，以补偿配电变压器空载无功的补偿方式。配变在轻载或空载时的无功负荷主要是变压器的空载励磁无功，配变空载无功是农网无功负荷的主要部分，对于轻负载的配变而言，这部分损耗占供电量的比例很大，从而导致电费单价的增加，不利于电费的同网同价。

随器补偿的优点是：接线简单、维护管理方便、能有效地补偿配变空载无功，限制农网无功基荷，使该部分无功就地平衡，从而提高配变利用率，降低无功网损，具有较高的经济性，是目前补偿无功最有效的手段之一。 转贴于 中国论文 3. 跟踪补偿

跟踪补偿是指以无功补偿投切装置作为控制保护装置，将低压电容器组补偿在大用户0.4kv母线上的补偿方式。适用于100kVA以上的专用配变用户，可以替代随机、随器两种补偿方式，补偿效果好。

跟踪补偿的优点是：运行方式灵活，运行维护工作量小，比前两种补偿方式寿命相对延长、运行更可靠。但缺点是控制保护装置复杂、首期投资相对较大。但当这三种补偿方式的经济性接近时，应优先选用跟踪补偿方式。

三、采取适当措施，设法提高系统自然功率因数

提高自然功率因数是在不添置任何补偿设备，采用降低各用电设备所需的无功功率减少负载取用无功来提高工矿企业功率因数的方法，它不需要增加投资，是最经济的提高功率因

数的方法。下面将对提高自然功率因数的措施作一些简要的介绍。 1. 合理使用电动机（下转第122页） （上接第199页）

合理选用电动机的型号、规格和容量，使其接近满载运行。在选择电动机时，既要注意它们的机械性能，又要考虑它们的电器指标。若电动机长期处于低负载下运行，既增大功率损耗，又使功率因数和效率都显著恶化。故从节约电能和提高功率因数的观点出发，必须正确地合理地选择电动机的容量。 2. 提高异步电动机的检修质量

实验表明，异步电动机定子绕组匝数变动和电动机定、转子间的气隙变动时对异步电动机无功功率的大小有很大的影响。

3. 采用同步电动机或异步电动机同步运行提高功率因数

由电机原理知道，同步电动机消耗的有功功率取决于电动机上所带机械负荷的大小，而无功取决于转子中的励磁电流大小，在欠激状态时，定子绕组向电网“吸取”无功，在过激状态时，定子绕组向电网“送出”无功。因此，只要调节电机的励磁电流，使其处于过激状态，就可以使同步电机向电网“送出”无功功率，减少电网输送给工矿企业的无功功率，从而提高了工矿企业的功率因数。异步电动机同步运行就是将异步电动机三相转子绕组适当连接并通入直流励磁电流，使其呈同步电动机运行，这就是“异步电动机同步化”。因而只要调节电机的直流励磁电流，使其呈过激状态，即能向电网输出无功，从而达到提高低压网功率因数的目的。

4. 合理选择配变容量，改善配变的运行方式

对负载率比较低的配变，一般采取“撤、换、并、停”等方法，使其负载率提高到最佳值，从而改善电网的自然功率因数。

通过以上一些提高加权平均功率因数和自然功率因数的叙述，或许我们已经对“功率因数”这个简单的电力术语有了更深的了解和认识。 【参考文献】

[1]肖运新.用电监察[M].水利电力出版社，2003.

[2]靳龙章，丁毓山.电网无功补偿实用技术[M].中国水利水电出版社，2004.

【摘要】在供电过程中，用户功率因数的高低，直接关系到电力网中的功率损耗和电能损耗，关系到供电线路的电压损失和电压波动，而且关系到节约电能和整个供电区域的供电质量。文章介绍影响电网功率因数的主要因素以及低压无功补偿的几种实用方法。 【关键词】功率因数；节约电能；供电质量

功率因数是指电力网中线路的视在功率供给有功功率的消耗所占百分数。在电力网的运行中，我们所希望的是功率因数越大越好，如能做到这一点，则电路中的视在功率将大部分用来供给有功功率，以减少无功功率的消耗。用户功率因数的高低，对于电力系统发、供、用电设备的充分利用，有着显著的影响。适当提高用户的功率因数，不但可以充分地发挥发、供电设备的生产能力、减少线路损失、改善电压质量，而且可以提高用户用电设备的工作效率和为用户本身节约电能。因此，对于全国广大供电企业、特别是对现阶段全国性的一些改造后的农村电网来说，若能有效地搞好低压补偿，不但可以减轻上一级电网补偿的压力，改善提高用户功率因数，而且能够有效地降低电能损失，减少用户电费。其社会效益及经济效益都会是非常显著的。

一、影响功率因数的主要因素

首先我们来了解功率因数产生的主要原因。功率因数的产生主要是因为交流用电设备在其工作过程中，除消耗有功功率外，还需要无功功率。当有功功率P有一定时，如减少无功功率P无，则功率因数便能够提高。在极端情况下，当P无=0时，则其功率因素=1。因此提高功率因数问题的实质就是减少用电设备的无功功率需要量。影响功率因素主要是下面几个方面。

（一）异步电动机和电力变压器是耗用无功功率的主要设备

异步电动机的定子与转子间的气隙是决定异步电动机需要较多无功的主要因素。而异步电动机所耗用的无功功率是由其空载时的无功功率和一定负载下无功功率增加值两部分所组成的。所以要改善异步电动机的功率因数就要防止电动机的空载运行并尽可能提高负载率。变压器消耗无功的主要成份是它的空载无功功率，它和负载率的大小无关。因而，为了改善电力系统和企业的功率因数，变压器不应空载运行或长其处于低负载运行状态。

（二）供电电压超出规定范围也会对功率因数造成很大的影响

当供电电压高于额定值的10%时，由于磁路饱和的影响，无功功率将增长得很快，据有关资料统计，当供电电压为额定值的110%时，一般工厂的无功将增加35%左右。当供电电压低于额定值时，无功功率也相应减少而使它们的功率因数有所提高。但供电电压降低会影响电气设备的正常工作。所以，应当采取措施使电力系统的供电电压尽可能保持稳定。 （三）电网频率的波动也会对异步电机和变压器的磁化无功功率造成一定的影响 我们知道了影响电力系统功率因数的一些主要因素，因此我们要寻求一些行之有效的、能够使低压电力网功率因数提高的一些实用方法，使低压网能够实现无功的就地平衡，达到降损节能的效果。

二、低压网无功补偿的一般方法

低压无功补偿我们通常采用的方法主要有三种：随机补偿、随器补偿、跟踪补偿。下面简单介绍这三种补偿方式的适用范围及使用该种补偿方式的优缺点。 1. 随机补偿

随机补偿就是将低压电容器组与电动机并接，通过控制、保护装置与电机，同时投切。随机补偿适用于补偿电动机的无功消耗，以补偿磁无功为主，此种方式可较好地限制农网无功峰荷。

随机补偿的优点是：用电设备运行时，无功补偿投入，用电设备停运时，补偿设备也退出，而且不需频繁调整补偿容量。具有投资少、占位小、安装容易、配置方便灵活、维护简单、事故率低等特点。 2. 随器补偿

随器补偿是指将低压电容器通过低压保险接在配电变压器二次侧，以补偿配电变压器空载无功的补偿方式。配变在轻载或空载时的无功负荷主要是变压器的空载励磁无功，配变空载无功是农网无功负荷的主要部分，对于轻负载的配变而言，这部分损耗占供电量的比例很大，从而导致电费单价的增加，不利于电费的同网同价。

随器补偿的优点是：接线简单、维护管理方便、能有效地补偿配变空载无功，限制农网无功基荷，使该部分无功就地平衡，从而提高配变利用率，降低无功网损，具有较高的经济性，是目前补偿无功最有效的手段之一。 3. 跟踪补偿

跟踪补偿是指以无功补偿投切装置作为控制保护装置，将低压电容器组补偿在大用户0.4kv母线上的补偿方式。适用于100kVA以上的专用配变用户，可以替代随机、随器两种补偿方式，补偿效果好。

跟踪补偿的优点是：运行方式灵活，运行维护工作量小，比前两种补偿方式寿命相对延长、运行更可靠。但缺点是控制保护装置复杂、首期投资相对较大。但当这三种补偿方式的经济性接近时，应优先选用跟踪补偿方式。

三、采取适当措施，设法提高系统自然功率因数

提高自然功率因数是在不添置任何补偿设备，采用降低各用电设备所需的无功功率减少负载取用无功来提高工矿企业功率因数的方法，它不需要增加投资，是最经济的提高功率因数的方法。下面将对提高自然功率因数的措施作一些简要的介绍。 1. 合理使用电动机（下转第122页） （上接第199页）

合理选用电动机的型号、规格和容量，使其接近满载运行。在选择电动机时，既要注意

它们的机械性能，又要考虑它们的电器指标。若电动机长期处于低负载下运行，既增大功率损耗，又使功率因数和效率都显著恶化。故从节约电能和提高功率因数的观点出发，必须正确地合理地选择电动机的容量。 2. 提高异步电动机的检修质量

实验表明，异步电动机定子绕组匝数变动和电动机定、转子间的气隙变动时对异步电动机无功功率的大小有很大的影响。

3. 采用同步电动机或异步电动机同步运行提高功率因数

由电机原理知道，同步电动机消耗的有功功率取决于电动机上所带机械负荷的大小，而无功取决于转子中的励磁电流大小，在欠激状态时，定子绕组向电网“吸取”无功，在过激状态时，定子绕组向电网“送出”无功。因此，只要调节电机的励磁电流，使其处于过激状态，就可以使同步电机向电网“送出”无功功率，减少电网输送给工矿企业的无功功率，从而提高了工矿企业的功率因数。异步电动机同步运行就是将异步电动机三相转子绕组适当连接并通入直流励磁电流，使其呈同步电动机运行，这就是“异步电动机同步化”。因而只要调节电机的直流励磁电流，使其呈过激状态，即能向电网输出无功，从而达到提高低压网功率因数的目的。

4. 合理选择配变容量，改善配变的运行方式

对负载率比较低的配变，一般采取“撤、换、并、停”等方法，使其负载率提高到最佳值，从而改善电网的自然功率因数。

通过以上一些提高加权平均功率因数和自然功率因数的叙述，或许我们已经对“功率因数”这个简单的电力术语有了更深的了解和认识。 【参考文献】

[1]肖运新.用电监察[M].水利电力出版社，2003.

[2]靳龙章，丁毓山.电网无功补偿实用技术[M].中国水利水电出版社，2004.

低压供电系统及接地方式的实际应用

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(1)供电系统通常由交流分系统、直流分系统两部分组成 交流分系统通常由高压和低压两部分组成。

直流分系统通常由交Z直流变换部分、蓄电池组部分组成。负载部分由低压交流负载、直流负载设备组成。\负载\通俗地讲也就是\用电设备\。 (2)低压供电系统的基本特点

①并联冗余方式是提高可靠性的主要方式，无论是交流供电系统，还是直流供电系统。

②一次电源对于低压供电系统来讲，主要是市电或发电，是低压供电系统的核心，是供电系统可靠性的关键。其它电压变换型电源对其有依赖性。直流供电系统依靠交流供电系统提供电源。但直流供电系统可以对交流供电系统做适当的补充。

③不间断电源(UPS)广泛应用，对负载的可靠供电有极为重要的作用。 ④应用自动切换(ATS)技术控制负载。 (3)G代电源低压供电系统类型

常见的各种低压交流(220/380V,50Hz)供电系统有:IT、TN一C、TN一S、TN一C一S、TT供电系统。 供电的安全性指供电配电时不能伤害人或损坏设备。可靠性指在一定条件和时间内连续供电的能力。这是电源系统中的一对矛盾，当人身与设备安全性受到危险时，需要切断电源;而切断电源又对用电设备连续供电产生影响。以下对供电系统常用的五种交流电源系统及接地方式进行介绍，并在安全性与可靠性分析进行比较。

2 IT供电系统及接地方式

IT系统是三相三线式供电及接地系统，该系统变压器(或发电机组三相输出)中性点不接地或经高阻抗接地，无中性线(俗称零线)N，只有线电压(380V)，无相电压(220V)，电器设备保护接地线(PE线)各自独立接地力口图士所示。图中电容C1、C2、C3为供电线路对地的分市电容。

IT系统在供电距离不长时，供电可靠性高，安全性好。电源侧也可采取中性点经高阻抗接地。 IT系统在一相接地时，单相对地漏电电流小，不破坏电源的电压平衡。一般用于不允许停电的场所，或是严格要求连续供电的地方。

如果一相发生接地故障，通过熔断器F等可以切断该相，其它两相可以供电。而且，用电设备有接地保护，当单相绝缘损坏碰到外壳，使金属外壳呈带电状态时，人员触及带电金属外壳可以避免触电事故的发生。这是因为电流经过两条并联电路流通，一路通过接地线、大地，另一路是通过人体、大地。由于接地电阻(要求不超过4Ω，最大不超过10Ω)比人体电阻(最小l000Ω)小得多，所以大部分电流通过接地体入地，只有很小部分电流通过人体，即通过人体的电流不超过人体安全电流，从而保护了设备和人员安全。 此时中性点漂移，另外两相对地电压将升高为380V，也就是说，另外两相原来对地电压为220V,一相接地故障发生时，另外两相对地电压升高为380V。但各相间电压(线电压)仍然对称平衡，因此，三相用电设备仍可以继续运行。为防止非接地相再有一相发生接地，造成两相短路，所以规程规定单相接地时继续运行时间不得超过2小时。如果不及时排除故障，绝缘设施长时间承受过高电压将导致事故。

当中性点不接地系统单相接地电流超过规定值时，为了避免产生断续电弧，避免引起过电压或造成短路，减小接地电弧电流并使电弧容易熄灭，中性点应经消弧线圈接地。消弧线圈实际上就是电抗线圈。 假设，C相对地短路，由于中性点接地电抗的存在，感性对抗电流滞后90。，而线路分布电容电流超前90°，从而有效减小了短路电流的电弧，如图2所示。

TT供电系统由于没有配中性线N，不适台于有单相用电的通信设备。这种设备只适合有特殊要求的场所，如电力炼钢、重要的手术室、重要的实验室、地下矿井或坑道指挥所、重要通信枢纽特定设备等，该供电系统对用电设备的耐压要求较高。

另外，中性点直接接地的情况又是怎样的呢?

中性点直接接地系统发生单相接地时，通过接地中性点形成单相短路，产生很大的短路电流，保护单元动作切除故障线路，使系统的其他部分正常运行。

由于中性点直接接地，发生单相接地时，中性点对地电压为零，非接地的相对地电压不发生变化。 3 TN-C供电系统及接地方式

TN系统的电源中性点直接接地，拜引出有中性线N线、保护线PE线或保护中性线PEN线，属于三相四线制系统。

如果系统中N线与PE线金部合为PEN线，则系统称为TN一C系统。 如果系统中N线与PE线全部分开，则系统称为TN一S系统。

如果系统中前一部分N线与PE线合为PEN线，而后一部分N线与PE线全部分开则称为TN一C一S系统。

TN系统中设备发生单相碰壳漏电故障时，会形成单相短路回路，因该回路内不包含任何接地电阻，整个回路内阻抗很小，短路电流很大，足以保证在最短的时间内熔断熔丝，保护装置或自动开关跳闸，从而切除故障设备的电源，保障人身及设备安全。

TN一C供电系统常称为三相四线制供电系统，该系统中性线N与保护接地线PE合二为一，即其工作零线兼作保护线，通称为PEN线，如图3所示。极不稳定，造成中性线接地电位漂移。不但使设备外壳带

电，对人身不安全，而且由于在电位基准点上叠加了这个漂移电位，从而使以其为基准电位的电子设备受到噪声电压的干扰，增加了话音的噪声电平，使设备工作不稳定。因此，TN-C系统不应作为通信枢纽的供电及接地方式。

4 TN-S供电系统及接地方式

TN一S供电系统有五根线，即三根相线U、V、W，一根中性线N和一根保护接地线PE，电力系统仅一点接地，用电设备的外露可导电部分(如外壳、机架等)接PE线，如图4所示。

这种供电系统对接地故障灵敏度高，线路经济简单。在一般情况下，只要选用适当的开关保护装置和足够的导线截面积，就能满足安全要求。目前，采用这种供电系统的比较多，适用于三相负荷比较平衡且单相负荷容量较小的场所。

使用该系统时不能有些设备接零保护、有些设备接地保护，这是非常危险的。因为一旦接地设备发生相线绝缘损坏时，而保险丝熔断电流叉较大，不能及时切断故障部分电器，接零设备的外壳将带危险电压。所以，应特别注意不能接地、接零混用。

在通信枢纽中由于存在一定数量的单相负载，难以实现三相负载平衡。PEN线上的不平衡电流，加上线路中存在着开关电源或整流器产生的三次谐波电流及荧光灯等引起的高次谐波电流，在非故障情况下，会在中性线N上叠加，且电流时大时小。

TN一S供电系统的特点是，中性线N与保护接地线PE除在变压器中性点共同接地外，两线不再连接。中性线N在三相负载不平衡时有电流流过，而PN线在正常情况下没有电流流过。该供电系统接地后完金具备安全性和可靠性。在建筑物或军事设施内设有独立变配电所时常用该系统。只是多了一根PE线，增加了工程投资费用。另外因PE线上不流过电流，该系统有较强的电磁适应性。TN一S系统可以作为通信枢纽等优选供电及接地系统。

5 TN-C-S供电系统及接地方式

TN一C一S供电系统由两个接地系统组成，前部分有四根线，是TN一C供电系统;后部分有五根线，是TN一S供电系统。分界点在N线与PR线的连接点处，分开后就不允许再合并。

这种供电系统一般用在民用建筑物的供电由区域变电所引来的场所。迸户前采用TN-C供电系统，迸户后变成了N-S供电系统。目前，新建通信及其它设施中也常见。

由于该系统PEN线上正常工作时有电流，使系统的PE线上和接于PE线上的电气设备金属外壳有对地电压存在，只是该系统PEN线多是系统干线，阻抗小，对地电压较低。因此，这种系统接地方式不适宜作为通信枢纽最佳供电系统及接地方式。 6 TT供电系统及接地方式

通常称TT供电系统属于三相四线制供电接地系统。该系统常用于设备供电来自于公用电网的地方，民用郊区较常见。

TT供电系统的特点:中性线N与保护地线PE无电气连接，即中性点接地与PE线接地是分开的，因此设备的外壳与电源的接地无直接联系。即设备的外露可导电部分均与系统接地点无关，各自的接地装置单独接地。

设备外壳是地电位，不会产生火花或电弧，因此较为安全。但当接地发生故障时，接地电流需流过设备接地电阻Re和电源中性线接地电阻Rn，回路阻抗较大，故障电流比TN供电系统小，降低了线路保护装置的动作灵敏度。

该系统在正常运行时，不管三相负载是否平衡，在中性线N带电的情况下，PE线均不带电，如图6所示。

当设备发生一相(线)绝缘损坏，将导致设备外壳上带有电压。此时如有人员触接中性点连接线或与此中性线相连的设备外壳都不安全，并且其余两相对地电位也将上升超过300V，所以，这种供电系统必须特别注意合理配置高灵敏度的过流保护装置。

当相线与外壳相碰时，因为线路电阻很小，W相电压就几乎全部加在两个接地电阻电源中线点接地电阻Rn，保护接地电阻Re)上，按照接地电阻规程规定，这两个电阻都不得超过4Ω(有些地区实际上要求不超过10Ω)，所以，接地短路电流值可由下式求得 I1=U/(Re+Rn)=220/(4+4)=27.5(A) I2=U/(Re+Rn)=220/(10+10)=11(A)

对应单相的电功率为P=Ulcosφ=220×11×0.8=1936(W)

27.5A电流可以使额定电流10A的熔丝熔断(熔丝通过大于额定电流3倍以上才能迅速熔断)，切断电源,IIA电流可以使额定电流4A的熔丝熔断切断电源，从而防止触电事故发生。

但是对于熔丝额定电流大于10A的用电设备，这个短路电流就不能便其迅速熔断，这样Rn和Re上都有110V的电压，即所有与该接地装置相连的电气设备的金属外壳，对地郡有110V电压。当人体与设备金属外壳接触时，会发生触电。所以这种系统可以在小功率范围使用，如不超过1kW时是可靠的。 另外，该系统故障电流较小时可以通过加装漏电保护开关来弥补，以完善保护接地的功能。 由上述可见，保护接地适用于中性点没有接地的电源供电系统中的电气设备，对于电源中性点接地的供电电网中，保护接地有局限性。为了保护电气设备，使熔断器等保护设备可靠动作，避免触电危险，+性点接地时采用保护性接零，如TN供电系统。

值得注意的是，在一个地区应使用同一种供电系统，不可同时混用多种供电系统，以确保用电设备安全可靠运行。 7 结束语

通过对目前多种交流供电系统的详细介绍，对指导供电系统设计与日常维护具有重要意

城市道路照明配电系统接地方式和配电线路保护的探讨

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[编辑日期:2010-2-3 ] [文章编号：028251] [页面浏览 中国航空工业规划设计研究院 任元会 1 概述

城市道路照明是关系城市安全和交通安全的重要因素，也是提升城市形象的标志之一。近十多年来越来越受到关注和重视。新修订的《城市道路照明设计标准》（CJJ45-2006）的发布和实施，将进一步提高城市道路照明水平；特别是新标准制订的节能指标——“照明功率密度”（LPD）最大限值，必将成为提高道路照明能效的重要保证。

在关注道路照明水平和能效的同时，还有一个关系到用电安全和可靠性的重要课题，即照明配电问题，往往不为人们重视。本文将重点探讨道路照明配电系统的接地方式和配电线路保护两个问题。

2 城市道路照明配电系统采用TN接地方式存在的问题

2.1 TN-C接地方式的应用状况和存在的问题

回顾历史，在上世纪50年代到70年代，工厂和民用建筑以及道路照明的本电系

86 次]

统，绝大多数采用了TN-C接地方式。对于道路照明，TN-C方式存在着严重的不安全因素；由于道路照明开灯条件，有可能在实际运行中出现三相电流严重不平衡；另外，当今道路照明大多使用气体放电灯，存在一定量的3次谐波和3的奇次倍数谐波，这两个因素可能使配电线路的中性线流过很大电流。而构成TN-C接地方式的PEN线与灯具外壳和金属电杆等外露导电部分相连接，致使这些外露导电部分在正常运行条件下（不只是故障条件下）就存在对地电位。此电位可能很高，这在人员通行的城市道路将带来间接电击的危险，因此是不允许的。

2.2 TN-S接地方式存在的问题

当前大多数城市道路照明配电系统采用TN-S接地方式，和过去的TN-C接地方式相比，是一个很大的进步。由于PE线与N线分开，而与PE线相连接的灯具及电杆的外露导电部分，基本上接近于地电位，在正常运行条件下不会有电击危险。但是城市道路照明配系统采用TN-S接地方式仍然存在一定的缺陷，这和建筑物（包括工业和民用建筑）的使用条件存在很大差异，其主要缺陷有以下两点。

（1）城市道路照明的配电线路一般比较长（和建筑物内配电线路相比），线路末端（按最不利因素考虑）发生接地故障时，其接地故障电流比较小；而采用TN-S方式，配电线路首端的保护电器通常是使用熔断器或断路器的瞬时过电流脱扣器兼作接地故障保护。此时，很难保证按《低压配电设计规范》（GB50054-95）的规定，在5s内切断故障电路。

（2）道路照明处于户外环境，很难象建筑物内那样作完善的等电位联结，在发生某些接地故障时，有可能导致电击危险（不是必然出现，而是有可能出现）。

新颁布的《城市道路照明设计标准》（CJJ45-2006）第6.9.1条规定，配电系统宜采用TN-S或TT接地方式。笔者认为采用TT接地方式的合理性是勿庸置疑的（后文再分析），而采用TN-S接地方式则是有条件的，而且也并非最佳选择。

3 道路照明配电系统采用TN接地方式时接地故障保护的分析

3.1道路照明配电线路接地故障保护要求

道路照明配电线路接地故障保护应符合GB50054-95的规定。当发生接地故障时，保证电器切断故障电路的时间不宜大于5s。即符合以下两式的要求。

式中Id—配电线路末端接地故障电流；

Ir—熔断器熔体额定电流；

Kr—切断接地故障电路时间不大于5s时，Id与Ir的最小比值；

Iset3—断路器的瞬时过电流脱扣器整定电流.

注：按GB50054-95的规定，上式之Kr值如下：

熔体额定电流为12~63A时，Kr=5；

熔体额定电流为80~200A时，Kr=6。

鉴于GB50054正在修订之中，新修订的规范，对式（1）、式（2）不会改变，但Kr值可能有变化。

3.2 配电线路及保护电器的设定

这里，不针对某一条具体道路，来设计其线路和电器参数，而是按常用的情况来设定几种参数进行通用分析。

（1）配电线路参数

①配电线路长度设定为400~1000m，分为6档。

②线路设定为铜芯聚氯乙烯绝缘及护套电缆（VV型）或交联聚乙烯电缆（YJV型），截面为16mm2、25 mm2、35 mm2三种五芯缆（包括N线、PE线），并假定N线和相线同截面，而PE线取相线截面的50%和同截面两种。

（2）保护电器参数

①用熔断器时，Ir值取63A、50A、40A、32A、25A五级。

②用断路器时，其长延时过电流脱扣器整定值（Iset1）取63A、50A、40A、32A、25A五级，而瞬时过电流脱扣器整定值Iset3可取Iset1的5倍，即取315A、250A、200A、160A、125A等。

（3）变压器设定为10/0.4kV、630kVA，油浸式，D，yn11接线，10kV侧短路容量为300MVA。

3.3 线路末端接地故障电流计算

按照《工业与民用配电设计手册》（第三版）提供的计算方式，按上述线路参数计算的接地故障电流（Id）值列于表1。

3.4 接地故障保护灵敏性分析

（1）使用熔断器时，根据表1中所列的Id值，符合公式（1）的熔断体电流Ir之最大允许值列于表2。

（2）使用断路器时，根据表1中所列的Id值，符合公式（2）的Iset3值及相应的Iset1（按Iset3=5Iset1算出）的最大允许值列于表3。

（3）分析

① 用熔断器时，按表2，线路长度在500m以下时，可以满足接地故障保护灵敏性要求；线路长度大于800m左右时，基本上不能满足保护要求，除非进一步加大电缆截面。

② 用断路器时，按表3，线路长度在500m以下时，可以满足接地故障保护要求；线路长度在800m以上时，基本上不能满足保护要求。

③ 从表2、表3可看出，能满足保护要求的，也是靠加大电缆截面才能达到。

④ 从表1、表2、表3可看出，加大电缆的PE线截面，比加大相线截面更有效，如用5×25mm2电缆比4×35+1×16 mm2电缆的接地故障电流（Id）明显要大。

4 道路照明配电系统采用TT接地方式的分析

（1）TT接地方式的优点：前面曾分析，TN-S接地方式存在的问题正是TT方式优越之处。处于户外的道路照明配电系统在难以作等电位联结的条件下，用TT方式更为安全；当配电线路较长时，如前分析，用熔断器或断路器作接地故障保护都难以达到规范的要求。因此，采用剩余电流动作保护器（俗称漏电保护器）就容易达到规范的要求了。因为漏电保护器的动作电流一般都整定在1A以下，再长的线路也可以保证动作。

（2）有人提出用TN-S方式，也可以用漏电保护器，可满足保护要求。应该说，既然使用了漏电保护器（实际上增加了漏电保护器），为什么不用TT方式呢？用TT更为安全，而且城市道路照明绝大多数采用金属杆，已有较好接地条件，何必还要用TN-S方式，再增加一条PE线呢？多花了钱，还没有任何益处，甚至还多了缺点。

5 漏电保护器动作电流的整定

用漏电保护器作接地故障电流保护，其动作电流整定值（IΔn）应符合以下要求：

（1）发生接地故障时，漏电保护器一定能保证可靠动作。

（2）正常运行时，不应发生误动作。因为正常运行中，线路对地电容将产生漏泄电流，不同类型、不同敷设条件的电缆，其漏泄电流大小也不同。一般说，每公里塑料绝缘和护套电缆可达几十毫安，如果整定的IΔn太小，正常运行时，就有可能动作。有人说道路照明用漏电保护器容易误动作，因此不宜采用，就是因为IΔn 整定值太小的缘故。有的甚至按照室内插座回路IΔn取30mA搬到道路照明配电线路，显然是不妥的。应该知道，必须使正常漏泄电流小于漏电保护器的“不动作电流”（IΔno），并留有必要的余地；而产品规定：IΔno = IΔn，也就是说，如果漏泄电流超过整定值IΔn的1/2时，就有可能使之动作。所以，设计中IΔn整定值应等于或大于正常漏泄电流的2.5~3.0倍。按此原则，道路照明配电线路应按其长短，将IΔn整定为100~500mA为宜。

（3）漏电保护断路器动作应有延时，以避免瞬时性接地故障造成断路，影响道路交通。

6 采用TT接地方式时的接地和对接地电阻要求

（1）接地要求：TT接地方式应将用电设备单独接地，和配电变压器中性点工作接地分开。在建筑物内的多个设备用PE连接一起接地；道路照明灯杆分散，应

每基灯杆单独接地，利用金属杆接地条件，增加一、二根接地极即可，不必将各电杆用PE连接到一起接地。

（2）接地电阻要求：按GB500554-95规定，TT接地方式时接地故障保护应符合式（3）要求：

RA·Ia ≤ 50V （3）

式中RA—外露可导电部分的接地电阻和PE线电阻（Ω）；

Ia —保证保护电器切断故障回路的动作电流（A）.

按式（3）要求，如果漏电保护器的IΔn整定为100~500mA时，则可计算出RA不应大于500~100Ω。为可靠起见，留有必要余地，通常接地电阻不大于50~100Ω即可。和TN-S相比，甚至比TN-S的PE线重复接地电阻要求还低。

7 结束语

（1）城市道路照明配电系统应采用TT接地方式。

（2）如线路不很长，用熔断器或断路器兼作接地故障保护，经计算能符合GB50054-95规定时，也可以采用TN-S接地方式。

（3）道路照明配电系统严禁采用TN-C接地方式。

（4）采用TT方式和漏电保护时，其动作电流IΔn应大于正常漏泄电流的2.5～3.0倍；根据线路长短，IΔn宜整定为100~500mA。

低压配电系统接地型式与保护配置

2005-2-3 12:31:49 未知来源 供稿

摘 要】 概述了各种接地制式的低压配电系统，通过对其在各种故障状态下的分析，指出了它们的应用范围，提出了各自的保护方式，以及如何设计和选择剩余电流保护器(RCD)。

在《民用建筑电气设计规范》(JGJ/T16－92)、《低压配电设计规范》(GB50054－95)以及IEC/TC64标准中，按接地制式将低压配电系统划分为IT、TN、TT。在现实的生活中，特别是在偏远的县乡级等基层供电单位的供电施工中，仍然存在接地型式错乱，接地、接零混用、剩余电流保护器(以下简称：RCD)选择错误的现象，且时有发生。如我设计的一住宅小区，50栋住宅楼内电源系统均采用TN－C－S电源，而当地电业部门在小区设计建造的低压配电室，仍按TT系统供电，在配电柜的调试中，RCD无法工作，系统不能正常送电，最后只得拆除改造配电柜，造成了不应有的经济损失和工期延误。由此可知，基层的供电系统的个别技术人员，对低压配电接地制式缺乏应有的认识及了解。另一方面，据近几年的有关统计数据看，农村触电死亡人数逐年上升，电气火灾占火灾总数的比例也逐年递增。在纺织、煤炭、面粉、奶粉、制糖等行业的多尘车间里因电气引起的粉尘爆炸，造成的损失也较为严重。基于以上情况，为防止发生伤亡、火灾事故，杜绝因选择接地制式错误而造成的损失，笔者认为很有必要对低压配电系统接地型式以及发生各种故障状况进行系统地分析。

1 IT系统

电源端带电部分对地绝缘或经电阻接地，而用电设备外露导电部分直接接地，见图1所示。图1a为配电系统中性点与地绝缘；图1b为配电系统中性点经阻抗接地；图1c为配电系统中性点经阻抗接地，设备外露导电部分接到电源的接地体上。

1.1 当发生单相短路故障时

因IT有三种接线方式，故单独分析。当发生第一次接地故障时：

1.1.1 在图1a中，当电气设备发生第一次单相接地故障时(如图中L1相)，故障电流Id为另外两个非故障相对地电容电流的向量和。如供电线路不长，电容电流很小，不会引起保护装置的动作，碰壳处的故障电压Uf=IdRA(式中RA为设备接地电阻Ω)，远小于人体接触电压限值UL(在干燥场所为50V)，不会发生人体被电击或其它事故。IEC364－4－41(1992)中第413·1·5·1条规定，如果满足Id·RA≤UL，则可不需切断电源，但须设置绝缘监视装置，当发生第一次接地故障时，绝缘监视装置检测出故障，使报警设备动作，发出声光报警信号，维修人员应立即采取措施，消除故障，防止再次发生第二次短路故障使供电中断。如供电线路较长，应考虑故障电压的安全性。

1.1.2 在图1b中，第一次接地故障电流Id= ，

式中Z为配电系统中性点的阻抗；RB为配电系统中性点的接地电阻，一般RB≤4Ω；RA为用电设备的接地电阻，在JGJ/T16－92中，不具体要求数值，为量化计算，在此可取RA≤4Ω；U为电源相电压，220V；ZL为相线阻抗；Zf为相线与外壳之间接触电阻。其中ZL、Zf数值很小，可忽略不计，对Z的阻值，IEC标准推荐采用5倍于相电压的数值，可取Z=1000Ω，则 ，则电气设备外露导电部分呈现的接触电压Uf=Id·RA≤0.218×4=0.872V。如此小的接触电压是不会造成电击伤害。因此发生第一次接地故障也无须切断电源，只须发出声光报警。该系统可用于供电线路较长的场合，如矿井中，配电变压器设于地面，用电设备设于地下。

1.1.3 在图1c中，L1相发生第一次接地故障，因相线和保护线阻抗相对较小，可忽略不计。则接地电流，接触电压Uf数值很小，

可忽略不计，故障电压主要分配在阻抗Z上。

1.1.4 配出中性线的IT系统。根据JGJ/T16－92第8·6·6·6“IT系统不宜配出N线，如有N线配出时，需要在N线装设过电流保护器，并用来使包括N线在内的所有导线断电”，如图2所示。同时，IEC标准[IEC364－4－473(1997)第473·3·2·2条>也强烈建议不引出中性线。因为如N线对地短路，线路绝缘监视装置不能发出信号，无法发现其故障，IT系统已按TT系统运行，如再发生相线接地，线路保护装置将切断电源(此保护原用以切断两相

接地短路故障)，造成所供重要负荷中断供电的后果。因此如确需配出N线，必须在三相电源中采用四极断路器，在单相电源中采用两极断路器，确保连N线在内的所有导线断电。

1.1.5 发生第一次接地故障时的安全措施。据JGJ/T16－92第“8·6·14条IT系统配电线路的接地故障保护应满足下式要求：RA·Ia≤50V，式中RA为外露可导电部分的接地电阻(Ω)；Ia为相线和外露可导电部分间第一次接地故障电流(A)，它计及泄漏电流和电气装置全部接地阻抗值的影响”。由于Ia为电容电流，属mA级，数值很小，极易满足RA·Ia≤50V的规定。只须在IT电源系统中，设置绝缘监视装置、声光报警设备，线路保护装置采用能切断N线和相线的四极断路器或两极断路器。当发生第一次接地短路故障时，只发出声、光报警，不须切断供电电源。

1.2 当发生第二次接地故障时

第二次接地故障如发生在与第一次故障同相的线路，则仍属第一次接地故障；如发生在异相线路中，则形成短路故障，表现为相间短路或相、零(当配出N线时)短路。其短路电流与用电设备的外露导电部分单独接地或共同接地有关，现分别分析如下：

1.2.1 电气设备的外露导电部分各自单独接地，如图3所示。当电气设备M1的L3相接地，M2的L2相接地时，据JGJ/T16－92第8·6·4·14条规定：必须满足：RA·Ia≤50V、RA·Ic≤50V，式中Ia、Ic分别为M1、M2保护电器自动切断电源的动作电流(A)。采用熔断器时，对于固定设备和配电干线为5s内熔断的熔体电流；对于手握式及手移式设备为在熔体未熔断前相应接触电压所允许时间内熔断的熔体电流。当采用空气断路器时为瞬时动作整定电流。当采用RCD时为额定剩余动作电流IΔn。

一般情况下，取RA=RC≤4Ω，则Ia=Ic≤=12.5A，由此可计算出电气设备最大允许容量，同时可以看出，当采用空气断路器或熔断器作为保护电器时，此种接线方式的IT系统只能供给小容量的负荷，当负荷量较大时，则必须采用RCD。

1.2.2 电气设备的外露导电部分与电力系统共同接地，见图4所示。当M1中L1相与M2中的L3相接地时，与TN系统相间短路相同，短路电流很大，但为了防止间接电击的

目的，JGJ/T16－92第8·6·4·17条“当IT系统配电线路发生第二次接地故障时，应由过电流保护电器或漏电电流动作保护电器切断故障回路，并应符合下式要求：当不配出N线时，Zs·Ia≤Uo；当配出N线时，Z′s·Ia≤，式中Z′s为包括相线、N线和PE线在内的故障回路阻抗(Ω)；

Ia为保护电器切断故障回路的动作电流(A)。当线路标称电压为220/380V时，如不配出N线，为在0.4s内切断故障回路的动作电流；如配出N线则为在0.8s内切断故障回路的动作电流”。当采用空气断路器作为保护电器时，Ia为瞬时动作整定电流；当采用RCD时，Ia为额定剩余动作电流IΔn；当采用熔断器时，对于220/380V配电干线和固定电气设备，为5s内熔断的电流，对于手握式或移动式电气设备，如不配出N线，为0.4s内熔断的电流，如配出N线，为0.8s内熔断的电流。

为了降低接触电压，上式虽然按相线与N线或PE线间短路考虑，如能满足，对于相间短路则更能满足。因此根据上式，只要确定了电气设备的容量，就可计算出保护电器自动切断电源的瞬时过电流脱扣器整定值，从而确定出环路阻抗，根据供电回路导线的规格、型号，便确定出电气设备供电回路的允许长度。此种接地方式，供电回路长度受到限制。设备容量与供电回路长度的数值计算在此省略。

IT系统适用于环境不良，易发生一相接地或火灾爆炸的场所，如煤矿、化工厂、纺织厂，也可用于农村地区。近几年逐步应用于重要建筑物内的应急电源系统，以及医院手术室等重要场所的动力和照明系统。

2 TT系统

电源中性点直接接地，电气设备的外露导电部分用保护线接至与电源中性点接地无电气联系的接地板上，简称保护接地或接地制，如图5所示。

2.1 电气设备的L1相发生碰壳接地

当电气设备M的L1相发生碰壳接地时，环路阻抗Z=ZL＋ZPE＋Zf＋RA＋RB，式中ZL为相线阻抗；ZPE为PE线阻抗；Zf为相线与外壳间的接触阻抗；RA为用电设备接地电

阻(Ω)；RB为电源中性点接地电阻(Ω)。由于ZL、ZPE、Zf数值较小，可忽略不计。接地故障电流

2.1.1 RA的选择。据JGJ/T16－92第8·6·4·10条：RA·Ia≤50V——(8·6·4·10)，Ia为保证保护电器切断故障线路的动作电流(A)，且符合表1规定的最大切断故障时间。当采用低压断路器作为接地故障的保护装置时，据JGJ/T16－92第8·6·2·6知：——(8·6·2·6)，Id为单相短路电流(A)；

IZd为低压断路器瞬时或延时过电流脱扣器整定值(A)；

取代入（8·6·4·10）式中，得出

据JGJ/T16－92第14·5·2条知：RB≤4Ω，代入式

（2），则。

2.1.2 对RA≤2.07Ω，这个要求比较苛刻，较难实现，在JGJ/T16－92中不具体要求RA的数值，只要求保护电器在表1规定的时间内切断故障线路即可。一般RA

取值4～10Ω，如RA=10Ω，据(8·6·4·10)式可得出：。将低压断路器瞬时动作整定电流整定值为5A，在实际工程中没有实际意义。

2.1.3 根据以上分析，采用低压断路器做为TT系统接地故障保护时，对RA要求苛刻(不大于2Ω)，或对整定值Ia过小，因此，当负载容量较大时不能将其作为保护电器，可采用RCD。如果用反时限特性的过电流保护电器时，必须满足表1规定的时间。

2.2 发生相线直接触地

当发生相线直接触地，造成直接对地短路故障，在一般情况下，导线落到地面，对地接触电阻都大于10Ω，根据(8·6·4·10)式可知：低压断路器瞬时整定电流值Ia<5A，因此也不能采用低压断路器，而采用RCD作为相线直接对地短路的保护电器。如不能切除故障回路，

由于中性点电位升高，非故障相电压大于220V小于380V，对单相负荷有危害，且接地点有危险电位。因此供电线路首端应装设RCD。

2.3 注意事项

综合以上所述，TT系统应采用RCD做保护电器，但应注意以下几点：

(1)在供电干线首端装设RCD，其后面线路中N线不重复接地。

(2)如在干线首端不装设RCD，则零线(N)可在线路适当地点重复接地。N线上不允许安装熔断器和自动空气开关。

(3)TT系统的N线断开后，三相负荷如不平衡，中性点电位将升高，使个别相线相电压升高，单相设备可能被烧毁。可安装断零开关，但缺点是：当某一用电设备单相碰壳而保护装置不灵敏时，由于中性点电位升高，会使所有断零开关动作，扩大了事故停电范围，故TT系统更要求装设RCD，以弥补此缺点。

(4)TT系统装设RCD，须采用四极和二极(单相)，切断相线的同时切断中性线。

TT系统可适用于农村居住区、市电用户和分散的民用建筑以及对接地要求高的电子设备场所。

3 TN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与接地点连接。按中性线与保护线组合情况，又可分为以下三种型式：

3.1 TN－C系统

工作零线(N)与保护零线(PE)共用，如图6所示。

3.1.1 当电气设备相线碰壳，直接短路，短路电流较大，可采用一般过电流保护电器切断电源。TN－C系统不宜采用RCD，因为如相、零导线错接，220V接触电压通过PEN

传到所有接零设备的外壳，同时因PEN不允许通过RCD而无法装设RCD，一般采用零序过流保护。

3.1.2 当工作零线断开时，如三相负荷不平衡，使中性点电位升高(极有可能高于50V)，使在断裂点以前与PEN相连的电气设备的金属外壳带有危险电压；同时相电压升高，可烧毁单相设备。

3.1.3 TN－C应将PEN线重复接地，能降低中性点及用电设备的外壳电位，但不能消除触电危险。

根据以上所述，TN－C系统不安全因素较多，在民用建筑中不应采用，可用于仅有单相(220V)携带式、移动式用电设备(不必接零)场合。

3.2 TN－S系统

整个系统的中性线(N)与保护线(PE)是分开的，如图7所示。

3.2.1 当电气设备相线碰壳，直接短路，可采用一般过电流保护电器切断故障线路。如线路较长，可在线路首端装设RCD切除故障线路。

3.2.2 当N线断开，如三相负荷不平衡，中性点电位升高，但外壳无电位，PE线也无电位，这是区别于TN－C的重要特点。

3.2.3 TN－S系统的N线不宜重复接地，因重复接地后对断N线后保护设备不明显，且干线首端便不能装设RCD，但必要时PE线也可以重复接地。

TN－S系统适用于工业企业，大型民用建筑。

3.3 TN－C－S系统

当PE线与N线从某点(一般为进户处)分开后就不能再合并，且N线绝缘水平应与相线(L)相同，如图8所示。

3.3.1 当电气设备发生单相碰壳，同TN－S系统，但PEN段不能装设

RCD，PE与N线分开段可采用RCD。

3.3.2 当N线断开，故障同TN－S系统。

3.3.3 TN－C－S中的PEN应重复接地，N线不宜重复接地。

TN－C－S系统适用于工业企业，当负荷端装设RCD，干线末端装有断零保护，也可用于住宅小区。

3.4 TN系统相线直接接地故障分析

据JGJ/T16－92第8·6·4·6条规定：TN系统接地故障保护电器动作特性应符合：ZS·Ia≤Uo——(8·6·4·6)，式中ZS为接地故障回路阻抗(Ω)；Ia为保证保护电器自动切断故障线路的动作电流(A)，且符合表2规定的时间。Uo为相线对地标称电压(V)，取Uo=220V。当采用低压断路器作为接地故障的保护电器时，据JGJ/T16－92第8·6·2·6规定：式中Id为接地故障电流(A)；IZd为低压断

路器瞬时或延时过电流脱扣器整定值(A)。

据JGJ/T16－92第14·2·5条规定：相线直接触地，除约定保护线和与之连接的外露可导电部分的

电压值不超过50V，还应满足下式：——(14·2·5)，式中RB为并联接地体的接地电阻(Ω)；RE为不与保护线连接的外部导电部分的最小对地接触电阻(Ω)，当RE未知时，可假定为10Ω。将相电压Uo=220V，RE=10Ω代入(14·2·5)式，则：

在一般情况下，RB≤2.94Ω是可以做到的，但必须注意：出现RE小于10Ω的情况，主要发生在相线落至具有良好导电的金属材料(如金属屋面、金属栏杆、钢材堆放处)上，或落在江河水面上，否则如RE=1Ω，则RB≤0.294Ω，实施是很难的。所以架空线跨越上述地段，必须加强架空线强度或采取隔离方法。

以上分析了各种接地型式的优、缺点、适用范围、RCD适用型式以及过电流保护的配置，下面再谈一下如何选用RCD。

4 RCD的选择

4.1 RCD的分类、型式、参数

RCD分为电子式、电磁式，其产品名称有：漏电断路器——漏电保护＋断路器(带过载短路保护)；漏电开关——漏电保护＋接触器(有过载保护)；触电保护器——漏电保护＋单投开关。

其主要参数：(1)额定电压Ve：380V、220V，额定电流15～200A；(2)极数：二极(单相)、三极(三相)、四极(三相)；(3)额定动作电流IΔn：高灵敏度IΔn=6～30mA，中灵敏度IΔn=50～500mA，低灵敏度IΔn=200～1000mA、>1000mA；(4)漏电动作时间：快速型t≤0.1s，t≤0.2s，延时型t=0.2、0.4、0.6s，长延时型t<1～2s。

4.2 RCD的正确选择

4.2.1 确定在配电系统末端选用RCD的电击能量(电能×时间)的安全界限为30mA·s。

(1)仅有一级漏电保护时：，式中Ur为安

全接触电压，干燥场所取56V，潮湿场所取25V，特别潮湿场所取2.5V；RS为设备外壳接地电阻(Ω)。

(2)有几级漏电保护时：IΔn1≥3IΔn2、t1≥tfd，式中IΔn1为上一级RCD额定动作电流，mA；IΔn2为下一级RCD额定动作电流，mA；t1为上一级RCD可返回的时间，s；tfd为下一级RCD合、分断时间,s。

4.2.2 系统正常泄漏电流Ig要小于RCD额定动作电流IΔn，且IΔn≥4Ig。

实际设计时，(1)对于民用单相线路：IΔn≥Imax/

3000，(A)；(2)对于照明总干线或友干线，

(A)；(3)对于三相或三相四线制动力系统：

(A)。式中Imax为线路最大供电电流，A。

4.3 RCD动作电流的选择

可按JGJ/T16－92第14·3·11条选择，在此只增加一条：为防止电气火灾，除在电气设备侧装设RCD外，应在电源进线装设RCD，作为后备保护，RCD三级选择原则为：

(1)分支线及线路末端用电设备选择RCD，取IΔn=30mA，t≤0.1s；

(2)支线选择RCD：取IΔn=300mA，t≤0.3s；

(3)干线选择RCD，取IΔn<1000mA，t≤1s。

4.4 装设RCD，必须辅以等电位联结

固定设备外壳上的故障电压可沿PE线传至手握式、移动式设备外壳上，而手握式、移动式设备回路上安装RCD末检测出剩余电流，不动作。因此必须按照IEC60364－4－41(电击防护)标准，装设RCD时，必须实施等电位联结，可按《等电位联结安装》(97SD567)具体实施。

3000，(A)；(2)对于照明总干线或友干线，

(A)；(3)对于三相或三相四线制动力系统：

(A)。式中Imax为线路最大供电电流，A。

4.3 RCD动作电流的选择

可按JGJ/T16－92第14·3·11条选择，在此只增加一条：为防止电气火灾，除在电气设备侧装设RCD外，应在电源进线装设RCD，作为后备保护，RCD三级选择原则为：

(1)分支线及线路末端用电设备选择RCD，取IΔn=30mA，t≤0.1s；

(2)支线选择RCD：取IΔn=300mA，t≤0.3s；

(3)干线选择RCD，取IΔn<1000mA，t≤1s。

4.4 装设RCD，必须辅以等电位联结

固定设备外壳上的故障电压可沿PE线传至手握式、移动式设备外壳上，而手握式、移动式设备回路上安装RCD末检测出剩余电流，不动作。因此必须按照IEC60364－4－41(电击防护)标准，装设RCD时，必须实施等电位联结，可按《等电位联结安装》(97SD567)具体实施。

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