居民住宅供电系统的保护性接地

居民住宅供电系统的保护性接地

    本站曾发表过有关居民住宅供电保护性接地，如《什么是TT、IN、IT系统？》等稿件。但随着强制性标准《住宅设计规范》GB50096—1999于1999年6月1日开始实施，原先合乎规范要求的TN—C系统已不再适用于住宅低压配电系统中了。现在住宅电气的设计和安装有了明确的依据。新规范是“以人为核心”，在保证“适用、安全、卫生、美观”的前提下，对住宅安全方面提出了相当严格的要求。新规范明确规定了住宅应采用IT、TN—C—S或TN—S等低压配电系统接地形式，并进行总等电位连接。
    下面介绍不宜采用TN—C系统的原因，以及新规范中的三种低压配电系统的接地形式和故障防范。
一、不宜采用TN—C系统
    用电设备的接地，一般分为保护性接地和功能性接地。保护性接地又分为接地和接零两种形式。所谓“接地”，是指用电设备外露可导电部分对地直接的电气连接。而接零则是指外露可导电部分通过保护线(PE)或PEN线与供电系统的接地点进行直接电气连接(交流系统中，接地点即为中性点)。
    TN—C系统被称为三相四线系统，整个系统的中性线(N)与保护线(四)是合一的，称四N线(图1)。由于TN—C系统中采用的是保护接零，即用电设备的外露可导电部分与PEN有良好的导线连接。当用电设备发生接地故障时，由于四N线阻抗小，较大的短路电流使保护装置迅速动作，反应灵敏度高。但由于TN—C系统需要依靠凹N线中的不平衡电流来维持三相电压的均衡，所以TN—C系统一般适用于三相负荷较平衡的场合。目前，住宅用户却绝大部分是单相用户，难以实现三相负荷的平衡，四N线中将有较大的、不稳定的不平衡电流流过，而且大量家电设备(如日光灯)使用中产生的高次谐波也叠加到中性线N上，使中性点接地电位偏移。一旦PEN线发生断路故障或PEN线接触电阻增大时，中性点电位将严重地偏移，使家电设备外露可导电的金属外壳带电，造成电击事故的发生。而且接地故障最易引发电气火灾。所以新规范中已明确规定居民住宅供电不再使用TN—C系统了。
二、规范规定采用的供电系统
    1，TT系统亦为三相四线系统系统有一点直接接地，系统无PE线。用电设备的外露可导电部分保护(PE)线接至与电力系统接地点无直接关联的接地极(图2)上。TT系统的特点是中性点N与保护接地线PE无一点电气连接，即N与PE线是分开的，适用于公共电网供电的住宅，一般每幢住宅楼各有单独的接地极和PE线。所以木管三相负荷是否平衡、中性线是否带电，PE线均不会带电，用电设备外露导电部分亦不会带电，保证了使用安全。当用电设备发生单相接地故障时，由于TT系统单相短路保护的灵敏度比Iw系统低(TT系统以大地为故障电流通路，与电源和PE线的接地电阻有关，故障电流小)，熔断器和断路器往往不能立即动作，造成设备外壳带电。所以必须采用漏电保护器来切断电源，才能提高TT系统触电保护的灵敏度，使TT系统更为安全可靠。
    2：TN—S系统，也称三相五线制系统该系统是三相四线加PE线的接地系统。整个系统的中性线(N)与保护线(PE)是分开的(图3)，用电设备外露可导电部分接到PE线上。一般当住宅楼内有独立变电站时便采用TN—S系统。由于TN—S系统中性线N与保护接地线PE除在变压器中性点共同接地外，两线从变电站低压母线处便分开了，所以与TT系统一样，不管中性线N是否带电，PE线均不带电，与跳线连接的设备外壳同样均不会带电。而且在TN—S系统，发生电气故障时，通过四线接地电流较大，一路熔断器、断路器都能动作切断电源(灵敏度高)。因此，TN—S接地系统明显提高了使用安全性。在用户配电箱内，PE线与接地线排的总接地端子板连接。
    3．TN0—C—S系统该系统有一点直接接地，用电设备的外露可导电部分通过保护线与接地点连接，系统中前一部分线路的中性线N与保护线PE是合一的，第二部分是TN—S系统，即N与PE线是分开的(图4)。采用TN—C—S系统时，当保护线与中性线分开后(通常在住宅进户处)就不能再合并(中性线N绝缘水平应与相线相同)。因此在住宅中采用TN—C—S系统，实际上就成了TN—S系统。也即PNE线在进入用户配电箱后，配电箱内分开设置了N端子板和PE端子板，N和PE线进入住宅便互相分开不再有任何电气连接了。
三、接地故障的防范
    接地故障不同于一般的电气短路故障。而是带电导体通过金属材料与大地发生的短路故障。由于接地故障比较隐蔽，经常是多次火灾发生的起因，而且往往还伴随接地故障而发生电击人身伤害事件。因此，为了住宅居住人员的安全，有必要加强对接地故障的防范。
    1．不能随意更改接地系统若原先采用的是TN—C—S系统(100kVA以上变压器，中性点接地电阻为4欧，PE四线接地电阻为10欧)改变成为TT系统。当发生用电设备金属外壳单相接地短路时，由于PE线未按TT系统的接地电阻要求接地，必将使设备金属外壳带上较高的电压(理论计算达157V)，从而发生间接电击事故。
    2．严禁PE线与N线连接若PE线与N线连接便成了TN—C系统，其不良后果前面已经讨论了。
    3．每套住宅总电源进线断路器，应具有漏电保。护功能除空调电源外，其他电源插座电路应设置漏电保护装置。通过两级保护分别起到防电气火灾和防电击的作用。住宅内家用电器通常由插座供电，电源插座上应安装额定动作电流不大于30mA的快速漏电保护器，以防止电击造成的人身伤害事故。而当发生电弧性接地故障时，由于电弧有很大的阻抗，限制了接地故障电流，使断路器、熔断器不能及时切断电源，造成火灾。所以要在住宅的电源进线处安装额定动作电流为300mA的漏电保护器，并带有O．15s的延时，可以避免电气火灾的发生(低于500mA的电弧能量尚不足以引燃起火)。
    4．作总等电位和局部等电位连接总等电位连接是将进线配电箱及PE总母线排、接地极引来的接地干线、建筑物的公共设施管道、建筑物的防雷接地汇接到进线配电箱的总接地端子板上。对特别潮湿的卫生间应作局部等电位连接措施来防止间接电击。
    通过以上的防范措施，便可以有效避免由于接地故障所造成的电气火灾和人身电击事故的发生。