根據國家標準《低壓配電設計規范》(GB50054),低壓配電系統接地方式分為三種:IT系統、TT系統、TN系統,TN系統又分為TN-C、TN-S、TN-C-S。它的字母含義:第一個字母表示電源端與地的關系:I-電源變壓器中性點不接地,或通過高阻抗接地。(Isolation)隔離。T-電源變壓器中心點直接接地。(Terre) earth地。第二個字母表示電氣裝置的外露可導電部分與地的關系:T-電氣裝置的外露可導電部分直接接地,此接地點在電氣上獨立于電源端的接地點。N-電氣裝置的外露可導電部分與電源端接地點有直接電氣連接。下面結合具體標準和實例講解一下TN-C,TN-S,TN-C-S系統應用。
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一、 TT系統(接地保護系統)
這是與TN系統并列的另一種常用系統,尤其在中國農村和部分戶外場所廣泛應用。
核心原理:電源端(變壓器中性點)直接接地(第一個T),而電氣設備的外露可導電部分(金屬外殼)則通過獨立的接地極直接接地(第二個T)。這兩個接地極在電氣上是相互獨立的。
結構特點:系統有4根線:L1, L2, L3, N。設備外殼的PE線不與來自電源的N線相連,而是直接連接到一個本地專設的接地體上。
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核心安全要求與作用:
1.必須裝設剩余電流動作保護器(RCD/漏電開關)
這是TT系統的生命線。因為故障電流流經大地返回電源,回路阻抗大,故障電流小,不足以使過電流保護器(斷路器、熔斷器)快速動作。RCD通過檢測N線與相線電流的矢量差(剩余電流)來靈敏切斷電源。
2.接地電阻要求嚴格
必須滿足公式Ra × Ia ≤ 50V。其中,Ra是設備接地電阻,Ia是使RCD動作的電流。例如,若RCD動作電流為30mA,則要求Ra ≤ 50V / 0.03A ≈ 1667Ω。實際施工中要求通常更嚴(如≤100Ω)。
3.N線不得重復接地
系統中性點接地后,N線在用戶側不能再接地,否則會破壞RCD的工作條件。
優點
故障電壓不蔓延:
由于每個設備(或每組設備)有自己的獨立接地,當某臺設備發生碰殼故障時,其危險電壓不會通過PE線傳導到其他設備上,限制了故障影響范圍。
適用于分散供電
當用電設備分散、距離電源遠時,拉設專用的PE線成本過高,TT系統更經濟。
缺點:
完全依賴RCD,若RCD失效則失去保護。
在土壤電阻率高的地區,做合格的接地體較困難。
典型應用舉例
農村低壓電網
DL/T 499-2001明確規定“農村低壓電力網宜采用TT系統”。因為用戶分散,從變壓器拉專線PE不現實。
戶外照明(路燈、廣場燈)
JGJ 310-2013《教育建筑電氣設計規范》建議“校園道路照明及其他戶外用電設備,宜采用TT系統”。每根燈桿做獨立接地。
施工現場臨時用電(當無專用變壓器時)
若從社區電網接電,可采用局部TT系統。
聯合站的非危險區域戶外設備
如圍墻照明、獨立的水泵等。
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二、 IT系統(隔離接地系統)
這是一種以供電連續性為最高優先級的系統,主要用于不允許輕易停電的特殊場所。
1.核心原理
電源端(變壓器中性點)不接地或通過高阻抗(約1000Ω)接地(第一個I)。電氣設備的外露可導電部分則集中或分組連接到接地極上(第二個T)。
2.結構特點
系統通常只有3根相線(L1, L2, L3),也可引出N線。
電源與大地“隔離”,正常運行時,系統對地阻抗極高。
3.核心安全要求與作用
裝設絕緣監測裝置(IMD):
這是IT系統的核心監護設備。它持續監測系統對地絕緣電阻,當發生第一次接地故障時(例如L1相碰殼),由于構不成回路,故障電流極小,系統可以繼續運行,但IMD會立即發出聲光報警,提示管理人員在計劃停機時排除故障。這保證了供電的連續性。
快速切除第二個故障:
如果在第一個故障未排除時又發生第二個異相接地故障(例如L2相再碰殼),則形成相間短路,此時過電流保護器必須迅速動作切斷電源。
接地電阻要求:
設備外殼接地電阻需滿足Ra ≤ 50V / Id,其中Id為第一次故障時的對地電容電流,此值通常很小,因此Ra允許值較大,較易滿足。
優點:
供電連續性極高:
發生第一次接地故障時不停電。
電擊風險低:
正常運行時,由于對地阻抗高,人手觸及單相時,通過人體的電流(電容電流)極小。
缺點:
成本高,需要專門的絕緣監測設備和受過培訓的人員維護。
不適合擁有大量分布電容的長線路系統,因為電容電流過大會使第一次故障電流增大,失去優勢。
典型應用舉例:
礦山井下:GB 16423-2020《金屬非金屬礦山安全規程》規定“有爆炸危險的礦山應采用IT系統”。因為井下環境惡劣,連續供電對排水、通風至關重要,且IT系統能防止漏電火花引爆瓦斯。
醫院手術室、ICU的醫療場所配電
為保證生命支持設備、手術照明不同斷供電。
石油化工企業的某些不停車關鍵控制回路
玻璃、冶金行業的熔爐供電
突然停電會導致熔液凝固,造成巨大損失。
三、 其他特殊防護方法(輔助或局部措施)
這些方法通常不作為一個獨立的總系統,而是作為TN、TT、IT系統的補充,或在局部范圍內使用。
1. 特低電壓(ELV)
原理:將電壓限制在安全特低電壓(SELV)或保護特低電壓(PELV)等級(交流不超過50V,直流不超過120V),使人身電擊風險從根本上降低。
要求:必須由安全隔離變壓器、蓄電池或獨立發電機等電源供電,確保與較高電壓回路在電氣上隔離。
舉例:聯合站手持式便攜照明燈(如防爆手電)、儀表檢修電源(24V或12V)。在潮濕場所(如水泵房、衛生間)使用的電動剃須刀插座(提供220V/110V轉安全電壓的隔離插座)。
2. 電氣隔離
原理:為單臺設備提供由隔離變壓器、發電機組等構成的獨立電源,使該設備回路與大地及其他回路隔離。
要求:隔離變壓器二次側出線必須短且絕緣良好,且該回路不得接地。
舉例:手持式電動工具(如角磨機、電鉆)的供電,通過一個1:1的隔離變壓器,即使工具漏電,人觸及也不會形成回路觸電。
3. 等電位聯結
原理:將所有可同時觸及的外露可導電部分(設備外殼)和外部可導電部分(金屬管道、結構)用導體連接起來,使它們之間的電位相等或接近,即使出現故障電壓,也不會產生足以致傷的電位差。
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分類:
總等電位聯結(MEB)
在建筑物電源進線處,將PE干線、接地干線、金屬管道、建筑鋼筋等連在一起。
輔助等電位聯結(SEB/Local)
在局部高風險區域(如浴室、爆炸危險場所設備區)做更細致的連接。
要求
聯結導體截面有嚴格要求(如銅線不小于6mm2),連接必須可靠、永久。
舉例
這是爆炸危險場所的強制性要求。在聯合站的壓縮機房、泵棚內,所有設備外殼、金屬管線、電纜橋架、鋼結構欄桿都必須用銅編織線可靠連接,形成等電位網絡,防止因電位差產生火花。
四、總結與決策流程圖
選擇何種系統或方法,是一個綜合決策過程。下圖清晰地展示了這一邏輯:
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給您的核心建議:在防爆區域這個特定場景下,您必須建立以下清晰認知:
1.危險區域(0區、1區、2區)
2.無條件執行TN-S系統。這是《GB 3836.15》和《AQ 3009》的強制條款,是防爆安全的基礎。
3.非危險區域
4.可根據實際情況選擇TN-C-S或TT系統。例如,辦公樓用TN-C-S,站區外圍路燈用TT。
5.等電位聯結
6.是全站通用的、至關重要的基礎性安全措施,必須與接地系統同步設計、施工和檢驗。
7.特低電壓和電氣隔離
8.是用于特定設備或局部環境的有效補充防護手段。
來源:網絡
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