居民住宅供電系統(tǒng)的保護性接地

??? 本站曾發(fā)表過有關居民住宅供電保護性接地，如《什么是TT、IN、IT系統(tǒng)？》等稿件。但隨著強制性標準《住宅設計規(guī)范》GB50096—1999于1999年6月1日開始實施，原先合乎規(guī)范要求的TN—C系統(tǒng)已不再適用于住宅低壓配電系統(tǒng)中了。現(xiàn)在住宅電氣的設計和安裝有了明確的依據(jù)。新規(guī)范是“以人為核心”，在保證“適用、安全、衛(wèi)生、美觀”的前提下，對住宅安全方面提出了相當嚴格的要求。新規(guī)范明確規(guī)定了住宅應采用IT、TN—C—S或TN—S等低壓配電系統(tǒng)接地形式，并進行總等電位連接。
??? 下面介紹不宜采用TN—C系統(tǒng)的原因，以及新規(guī)范中的三種低壓配電系統(tǒng)的接地形式和故障防范。
一、不宜采用TN—C系統(tǒng)
??? 用電設備的接地，一般分為保護性接地和功能性接地。保護性接地又分為接地和接零兩種形式。所謂“接地”，是指用電設備外露可導電部分對地直接的電氣連接。而接零則是指外露可導電部分通過保護線(PE)或PEN線與供電系統(tǒng)的接地點進行直接電氣連接(交流系統(tǒng)中，接地點即為中性點)。
??? TN—C系統(tǒng)被稱為三相四線系統(tǒng)，整個系統(tǒng)的中性線(N)與保護線(四)是合一的，稱四N線(圖1)。由于TN—C系統(tǒng)中采用的是保護接零，即用電設備的外露可導電部分與PEN有良好的導線連接。當用電設備發(fā)生接地故障時，由于四N線阻抗小，較大的短路電流使保護裝置迅速動作，反應靈敏度高。但由于TN—C系統(tǒng)需要依靠凹N線中的不平衡電流來維持三相電壓的均衡，所以TN—C系統(tǒng)一般適用于三相負荷較平衡的場合。目前，住宅用戶卻絕大部分是單相用戶，難以實現(xiàn)三相負荷的平衡，四N線中將有較大的、不穩(wěn)定的不平衡電流流過，而且大量家電設備(如日光燈)使用中產(chǎn)生的高次諧波也疊加到中性線N上，使中性點接地電位偏移。一旦PEN線發(fā)生斷路故障或PEN線接觸電阻增大時，中性點電位將嚴重地偏移，使家電設備外露可導電的金屬外殼帶電，造成電擊事故的發(fā)生。而且接地故障最易引發(fā)電氣火災。所以新規(guī)范中已明確規(guī)定居民住宅供電不再使用TN—C系統(tǒng)了。
二、規(guī)范規(guī)定采用的供電系統(tǒng)
??? 1，TT系統(tǒng)亦為三相四線系統(tǒng)系統(tǒng)有一點直接接地，系統(tǒng)無PE線。用電設備的外露可導電部分保護(PE)線接至與電力系統(tǒng)接地點無直接關聯(lián)的接地極(圖2)上。TT系統(tǒng)的特點是中性點N與保護接地線PE無一點電氣連接，即N與PE線是分開的，適用于公共電網(wǎng)供電的住宅，一般每幢住宅樓各有單獨的接地極和PE線。所以木管三相負荷是否平衡、中性線是否帶電，PE線均不會帶電，用電設備外露導電部分亦不會帶電，保證了使用安全。當用電設備發(fā)生單相接地故障時，由于TT系統(tǒng)單相短路保護的靈敏度比Iw系統(tǒng)低(TT系統(tǒng)以大地為故障電流通路，與電源和PE線的接地電阻有關，故障電流小)，熔斷器和斷路器往往不能立即動作，造成設備外殼帶電。所以必須采用漏電保護器來切斷電源，才能提高TT系統(tǒng)觸電保護的靈敏度，使TT系統(tǒng)更為安全可靠。
??? 2：TN—S系統(tǒng)，也稱三相五線制系統(tǒng)該系統(tǒng)是三相四線加PE線的接地系統(tǒng)。整個系統(tǒng)的中性線(N)與保護線(PE)是分開的(圖3)，用電設備外露可導電部分接到PE線上。一般當住宅樓內(nèi)有獨立變電站時便采用TN—S系統(tǒng)。由于TN—S系統(tǒng)中性線N與保護接地線PE除在變壓器中性點共同接地外，兩線從變電站低壓母線處便分開了，所以與TT系統(tǒng)一樣，不管中性線N是否帶電，PE線均不帶電，與跳線連接的設備外殼同樣均不會帶電。而且在TN—S系統(tǒng)，發(fā)生電氣故障時，通過四線接地電流較大，一路熔斷器、斷路器都能動作切斷電源(靈敏度高)。因此，TN—S接地系統(tǒng)明顯提高了使用安全性。在用戶配電箱內(nèi)，PE線與接地線排的總接地端子板連接。
??? 3．TN0—C—S系統(tǒng)該系統(tǒng)有一點直接接地，用電設備的外露可導電部分通過保護線與接地點連接，系統(tǒng)中前一部分線路的中性線N與保護線PE是合一的，第二部分是TN—S系統(tǒng)，即N與PE線是分開的(圖4)。采用TN—C—S系統(tǒng)時，當保護線與中性線分開后(通常在住宅進戶處)就不能再合并(中性線N絕緣水平應與相線相同)。因此在住宅中采用TN—C—S系統(tǒng)，實際上就成了TN—S系統(tǒng)。也即PNE線在進入用戶配電箱后，配電箱內(nèi)分開設置了N端子板和PE端子板，N和PE線進入住宅便互相分開不再有任何電氣連接了。
三、接地故障的防范
??? 接地故障不同于一般的電氣短路故障。而是帶電導體通過金屬材料與大地發(fā)生的短路故障。由于接地故障比較隱蔽，經(jīng)常是多次火災發(fā)生的起因，而且往往還伴隨接地故障而發(fā)生電擊人身傷害事件。因此，為了住宅居住人員的安全，有必要加強對接地故障的防范。
??? 1．不能隨意更改接地系統(tǒng)若原先采用的是TN—C—S系統(tǒng)(100kVA以上變壓器，中性點接地電阻為4歐，PE四線接地電阻為10歐)改變成為TT系統(tǒng)。當發(fā)生用電設備金屬外殼單相接地短路時，由于PE線未按TT系統(tǒng)的接地電阻要求接地，必將使設備金屬外殼帶上較高的電壓(理論計算達157V)，從而發(fā)生間接電擊事故。
??? 2．嚴禁PE線與N線連接若PE線與N線連接便成了TN—C系統(tǒng)，其不良后果前面已經(jīng)討論了。
??? 3．每套住宅總電源進線斷路器，應具有漏電保。護功能除空調(diào)電源外，其他電源插座電路應設置漏電保護裝置。通過兩級保護分別起到防電氣火災和防電擊的作用。住宅內(nèi)家用電器通常由插座供電，電源插座上應安裝額定動作電流不大于30mA的快速漏電保護器，以防止電擊造成的人身傷害事故。而當發(fā)生電弧性接地故障時，由于電弧有很大的阻抗，限制了接地故障電流，使斷路器、熔斷器不能及時切斷電源，造成火災。所以要在住宅的電源進線處安裝額定動作電流為300mA的漏電保護器，并帶有O．15s的延時，可以避免電氣火災的發(fā)生(低于500mA的電弧能量尚不足以引燃起火)。
??? 4．作總等電位和局部等電位連接總等電位連接是將進線配電箱及PE總母線排、接地極引來的接地干線、建筑物的公共設施管道、建筑物的防雷接地匯接到進線配電箱的總接地端子板上。對特別潮濕的衛(wèi)生間應作局部等電位連接措施來防止間接電擊。
??? 通過以上的防范措施，便可以有效避免由于接地故障所造成的電氣火災和人身電擊事故的發(fā)生。