居民住宅供電系統(tǒng)的保護(hù)性接地

??? 本站曾發(fā)表過(guò)有關(guān)居民住宅供電保護(hù)性接地，如《什么是TT、IN、IT系統(tǒng)？》等稿件。但隨著強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)《住宅設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50096—1999于1999年6月1日開(kāi)始實(shí)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?，F(xiàn)在住宅電氣的設(shè)計(jì)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(duì)住宅安全方面提出了相當(dāng)嚴(yán)格的要求。新規(guī)范明確規(guī)定了住宅應(yīng)采用IT、TN—C—S或TN—S等低壓配電系統(tǒng)接地形式，并進(jìn)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(shè)備的接地，一般分為保護(hù)性接地和功能性接地。保護(hù)性接地又分為接地和接零兩種形式。所謂“接地”，是指用電設(shè)備外露可導(dǎo)電部分對(duì)地直接的電氣連接。而接零則是指外露可導(dǎo)電部分通過(guò)保護(hù)線(PE)或PEN線與供電系統(tǒng)的接地點(diǎn)進(jìn)行直接電氣連接(交流系統(tǒng)中，接地點(diǎn)即為中性點(diǎn))。
??? TN—C系統(tǒng)被稱為三相四線系統(tǒng)，整個(gè)系統(tǒng)的中性線(N)與保護(hù)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(hù)接零，即用電設(shè)備的外露可導(dǎo)電部分與PEN有良好的導(dǎo)線連接。當(dāng)用電設(shè)備發(fā)生接地故障時(shí)，由于四N線阻抗小，較大的短路電流使保護(hù)裝置迅速動(dòng)作，反應(yīng)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(lái)維持三相電壓的均衡，所以TN—C系統(tǒng)一般適用于三相負(fù)荷較平衡的場(chǎng)合。目前，住宅用戶卻絕大部分是單相用戶，難以實(shí)現(xiàn)三相負(fù)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(guò)，而且大量家電設(shè)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(diǎn)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(shí)，中性點(diǎn)電位將嚴(yán)重地偏移，使家電設(shè)備外露可導(dǎo)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(zāi)。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(diǎn)直接接地，系統(tǒng)無(wú)PE線。用電設(shè)備的外露可導(dǎo)電部分保護(hù)(PE)線接至與電力系統(tǒng)接地點(diǎn)無(wú)直接關(guān)聯(lián)的接地極(圖2)上。TT系統(tǒng)的特點(diǎn)是中性點(diǎn)N與保護(hù)接地線PE無(wú)一點(diǎn)電氣連接，即N與PE線是分開(kāi)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(dú)的接地極和PE線。所以木管三相負(fù)荷是否平衡、中性線是否帶電，PE線均不會(huì)帶電，用電設(shè)備外露導(dǎo)電部分亦不會(huì)帶電，保證了使用安全。當(dāng)用電設(shè)備發(fā)生單相接地故障時(shí)，由于TT系統(tǒng)單相短路保護(hù)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(guān)，故障電流小)，熔斷器和斷路器往往不能立即動(dòng)作，造成設(shè)備外殼帶電。所以必須采用漏電保護(hù)器來(lái)切斷電源，才能提高TT系統(tǒng)觸電保護(hù)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(gè)系統(tǒng)的中性線(N)與保護(hù)線(PE)是分開(kāi)的(圖3)，用電設(shè)備外露可導(dǎo)電部分接到PE線上。一般當(dāng)住宅樓內(nèi)有獨(dú)立變電站時(shí)便采用TN—S系統(tǒng)。由于TN—S系統(tǒng)中性線N與保護(hù)接地線PE除在變壓器中性點(diǎn)共同接地外，兩線從變電站低壓母線處便分開(kāi)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(shè)備外殼同樣均不會(huì)帶電。而且在TN—S系統(tǒng)，發(fā)生電氣故障時(shí)，通過(guò)四線接地電流較大，一路熔斷器、斷路器都能動(dòng)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(diǎn)直接接地，用電設(shè)備的外露可導(dǎo)電部分通過(guò)保護(hù)線與接地點(diǎn)連接，系統(tǒng)中前一部分線路的中性線N與保護(hù)線PE是合一的，第二部分是TN—S系統(tǒng)，即N與PE線是分開(kāi)的(圖4)。采用TN—C—S系統(tǒng)時(shí)，當(dāng)保護(hù)線與中性線分開(kāi)后(通常在住宅進(jìn)戶處)就不能再合并(中性線N絕緣水平應(yīng)與相線相同)。因此在住宅中采用TN—C—S系統(tǒng)，實(shí)際上就成了TN—S系統(tǒng)。也即PNE線在進(jìn)入用戶配電箱后，配電箱內(nèi)分開(kāi)設(shè)置了N端子板和PE端子板，N和PE線進(jìn)入住宅便互相分開(kāi)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(dǎo)體通過(guò)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(zāi)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(qiáng)對(duì)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(diǎn)接地電阻為4歐，PE四線接地電阻為10歐)改變成為T(mén)T系統(tǒng)。當(dāng)發(fā)生用電設(shè)備金屬外殼單相接地短路時(shí)，由于PE線未按TT系統(tǒng)的接地電阻要求接地，必將使設(shè)備金屬外殼帶上較高的電壓(理論計(jì)算達(dá)157V)，從而發(fā)生間接電擊事故。
??? 2．嚴(yán)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(jìn)線斷路器，應(yīng)具有漏電保。護(hù)功能除空調(diào)電源外，其他電源插座電路應(yīng)設(shè)置漏電保護(hù)裝置。通過(guò)兩級(jí)保護(hù)分別起到防電氣火災(zāi)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(yīng)安裝額定動(dòng)作電流不大于30mA的快速漏電保護(hù)器，以防止電擊造成的人身傷害事故。而當(dāng)發(fā)生電弧性接地故障時(shí)，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(shí)切斷電源，造成火災(zāi)。所以要在住宅的電源進(jìn)線處安裝額定動(dòng)作電流為300mA的漏電保護(hù)器，并帶有O．15s的延時(shí)，可以避免電氣火災(zāi)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(jìn)線配電箱及PE總母線排、接地極引來(lái)的接地干線、建筑物的公共設(shè)施管道、建筑物的防雷接地匯接到進(jìn)線配電箱的總接地端子板上。對(duì)特別潮濕的衛(wèi)生間應(yīng)作局部等電位連接措施來(lái)防止間接電擊。
??? 通過(guò)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(zāi)和人身電擊事故的發(fā)生。