卜洪涛

摘要：在同一供电范围内，低压配电系统可不可以存在不同的接地方式？即在同一供电范围内，不同接地方式是否可以兼容？这一命题一直困扰着电气设计人员。本文将就此问题展开分析探讨。

关键词：低压配电系统;接地系统

引言：低压配电系统中，无论配电系统的正常运行还是对人员和设备的保护都离不开接地系统，而接地系统包含TN-C、TN-C-S、TN-S、TT和IT系统，在设计中如果能合理选择接地系统，即能保护供电系统的安全又能节约材料。

1. TN系统

首先看下规范对TN系统的定义：电力系统有一点直接接地，电气装置的外露可导电部分通过保护线与该接地点相连接，其中TN-C是整个系统N、PE线合一，TN-C-S是系统中有一部分线路的N、PE线是合一的，TN-S整个系统的N、PE线是分开。电力系统有一点直接接地，通常是电源的中性点，即为图中Rb处。A段即为TN-C系统，用电设备的不带电金属提等会直接连接在PEN线上，当三相负荷不平衡时会有电流经过PEN线，若PEN线接触不良或.发生相地接地故障，对地接地故障电压会较高，且会通过PEN线传导到系统的其它部位。但TN-C系统所有导线为四根，相对其它系统来说节约成本。因此TN-C系统适用三相负荷平衡，有专业人员管理的场所，一般是工业项目。TN-S系统中N线、PE线分开，如图B段，正常工作时三相不平衡的电流只通过N线，PE线没有工作电流也就没有对地电压，专门做为保护导体使用，安全性大大提高，为此TN-S系统被大量应用在民用场所中。A段与B段的合称为TN-C-S系统，是一种过渡性系统，把TN-C和TN-S连接。TN系统能被大量应用，主要是由于其安全性、适用性较高，能在各种场所使用，且TN系统中三种方式的转换容易实现。

2. TN系统和TT系统

还是看下规范对TT系统的的定义：电力系统有一点直接接地，电气装置的外露可导电部分通过保护线接至与电力系统接地点无关的接地极。TN和TT系统，相同的是电力系统有一点直接接地如图Rb点，不同的是TT系统中PEN线变成了专门的工作导体，三相不平衡时有电流经过，而设备的金属外壳等不带电体，通过专门的接地点接地，这样保证了不会有电弧，且发生接地故障后，故障电压不会像TN系统一样在PE线上沿PEN线传导。对于TT系统来说对电源中性点接地电阻没有过多要求，只需用电设备就近直接做接地即可，这是TT系统的保护接地和系统接地分开设置相对TN系统的优点，在《低压配电设计规范》5.2.12条也给出了这样的说明。但TT系统的缺点也很明显：由于直连大地，发生接地故障时，故障电流需通过设备接地电阻和电源接地电阻，回路阻抗大，故障电流比TN系统小，故对线路保护电器的灵敏度要求较高。TT系统中地过故障电压很大，易发生击穿，还要求保护电器的绝缘耐受等级较高。从中能够看出TT系统适用范围：用电设备分散且距离较远的场所，如户外照明、施工现场用电等。

3. IT系统和TN＼TT系统

对IT系统规范对其定义：电力系统与大地间不直接连接，电气装置的外露可导电部分通过保护接地线与接地极连接。TT系统利用隔离变压器对其二次侧的设备提供电源，才能做到电源中性点不直接接地。而二次侧馈出的L1、L2也与一次侧引入L1、N线无关联，因为这是一个新的系统，此处保护电器需要同时切除L1、L2。电力系统电源不直接接地，带来最大的好处就是，即使发生接地故障产生电流、电流也很小，故障电压一般不会超过50V，即不会对人身安全造成影响也不会破坏电源电压的平衡，对电源的稳定性有保障，所以其比电源中性点接地的TT＼TN系统安全。这种稳定只是发生在第一次接地故障时，第二次发生故障时，当两异相接地极分别独立时便与TT系统相同，当两异相接地极为同一接地极时便与TN系统相同，会产生大的漏电流，过电流保护电器便会动作，切断故障。因此IT系统需要设置绝缘检测，在第一次接地故障产生后，只要能够能够及时修复故障，就使整个系统正常运行。利用IT系统这一特点，可以用在对供电要求较高的场所，如医院的手术室、潮湿的场所等。TN/TT系统变为IT系统中的隔离变压器的变比是可以依据实际需要调整的，如果是需要安全低压的场所可以直接采用230V/24V或230V/36V的变比。另外，需要指出的是低压配电系统中各接地系统的适用范围也不是一成不变，例如当保护电器的灵敏度、绝缘耐受等级随着技术工艺进步，变得灵敏、可靠时，可以取代TN-C系统;又如隔离变压器变得更经济、小巧时低压配电系统的末端如住户、办公等场所也可以使用IT系统等。

4. 不同接地方式的兼容是建筑技术及各类技术不断发展，以及相应工艺要求的必然和需要

有人认为没有必要去考虑不同接地系统兼容问题，因为这样会将接地方式搞得很复杂，还是用单一的接地方式为好。实际上由于建筑技术及各类技术不断发展，以及相应工艺要求，像建筑综合体这类建筑越来越多，其占地面积大、功能繁多，单一的接地方式往往满足不了要求。例如有的建筑单体修在半山腰处，用电量不大;有的则修在一般的地形。这时如若都采用TN-S系统，半山腰处的建筑单体的防电击设计很难满足：ZsIa≤U0的要求;如果该单体采用TT系统，采用RCD装置后极易满足：RaIa≤50V要求。对于其他的单体建筑也不需要采用TN-S系统，只要采用TN-C-S系统就行。其优点是可以节约一根线，避免施工中将N线及PE线接反，造成将TN-S系统变成TN-C系統的弊病。在建筑电气设计中，业主经常提出：同一供电范围内的单体建筑应采用TN-C-S或TT接地方式，原因如上所述。业主似越来越聪明，设计人员却越来越被动。还有，在机房内采用直流系统，其后则要采用IT系统等等。有人也许会问，在同一供电范围内，由TN-S系统是否能分别引出TT、TN-C-S系统？答案是肯定的。为达到此目的，TN-S系统应采用一点接地即可。一点接地属另一课题，本文中不予讨论。特别需要说明的是，一点接地的TN-S系统只能引出第一个字母为T的接地系统，例如TT、TN-C-S，是不能引出IT系统的。如若同一供电范围内，不同建筑物其内有需要采用IT接地方式的负荷（或设备），只能先将TN-S接地系统的电源线路引至该建筑物，而后再根据设备工艺要求，选用适宜的“另起的系统”设备装置，向有需要的负荷（或设备）提供IT接地系统需求。除了对不同接地方式兼容的内涵加深学习和理解，还要对不同接地方式的外网设计给予足够重视，千万不要马虎外网设计，否则会造成不同接地方式兼容设计的全功尽弃。

结论：

简而言之，各类接地系统兼容后，应按各自的特点所要求的间接接触防护电器的保护动作特性进行设计，并对各自外网的设计给予重视。同时，设计人员应熟识、理解不同接地方式兼容的内涵，在建筑技术和各类技术不断发展的今天，对不同接地方式兼容的要求也会越来越多，这是发展的必然和需要。

参考文献：

[1]国家卫生和计划生育委员会规划和信息司，中国医院协会医院建筑系统研究分会.GB51039-2014综合医院建筑设计规范[S].北京：中国计划出版社，2014

[2]中机中电设计研究院.GB/T16895.1-2008/IEC60364-1：2005低压电气装置第1部分：基本原则、一般特性评估和定义[S].北京：中国标准出版社，2019