摘 要：

　　本文简述了当前我国低压配电网中存在的各类保护接地与保护接零系统的线路模式，对IT、TT、TN系统的安全作用原理进行了分析和计算，介绍了这几种安全保护系统的特点和适用范围。指出了当前我国低压配电网中接地与接零保护系统存在的安全问题，并提出了低压配电网正确选择保护接地与保护接零系统的方法及应注意的问题，对正确使用各类保护接地与接零系统提出了详细的要求。本文对规范使用保护接地与保护接零系统，提高低压配电网的本质安全化水平及安全用电工作具有重要的指导作用。

　　关键词：

　　保护接地;保护接零;低压配电网;IT系统;TT系统;TN系统;剩余电流保护器(RCD)

　　1. 引言

　　在实际生产和生活中人们接触最多的是线电压为380V、相电压为220V的低压配电网，所以低压配电网最易发生人身触电事故或设备事故，而保护接地与保护接零是低压配电网防止人身触电事故、保证电气设备正常运行的重要安全技术措施，应用十分广泛。但是在实际生产和生活中，保护接地与保护接零的应用存在着许多不规范或错误之处，有可能危及人身或设备安全，下面就这方面的问题作一探讨。

　　2.

　　保护接地与保护接零在本质上都是为了防止电气设备金属外壳意外带电而造成人身或设备事故，但两者的保护原理有所不同。保护接地的基本原理是限制漏电设备对地的泄漏电流，使其不超过某一安全范围，一旦超过某一整定值保护器就能自动切断电源;保护接零的原理是借助接零线路，使设备在绝缘损坏后碰壳形成单相金属性短路时，利用短路电流促使线路上的保护装置迅速动作，断开电源。根据低压配电网线路结构的不同、接地接零保护方式的差异可将低压配电网的保护接地与保护接零系统分为以下三个类型：

　　2.1 IT系统

IT系统是三相三线式接地系统，该系统变压器中性点不接地或经高阻抗接地，无中性线N，只有线电压(380V)，无相电压(220V)，保护接地线PE各自独立接地。该系统适用于各种不接地电网。如图1，其作用原理是当设备金属外壳意外带电时，将其对地电压限制在安全范围以内，消除或减少触电的危险。该系统的优点是当一相接地时，不会使外壳带有较大的故障电流，系统可以照常运行。缺点是不能配出中性线N 。因此它是不适用于拥有大量单相设备的场所的。IT系统主要用于各种不接地配电网,其安全作用原理如下:

　　如图2(A)所示，在不接地配电网中，如电气设备金属外壳未采取任何安全措施，则当外壳故障带电时，通过人体的电流经线路对地绝缘阻抗构成回路。绝缘阻抗是绝缘电阻和分布电容的并联组合。当各相对地绝缘阻抗相等，即Z1=Z2=Z3=Z时，运用电工学的方法可求得漏电设备对地电压(人体承受的电压)和流过人体的电流分别为UE=和IP==

　　式中 UE和IP一漏电设备对地电压和流过人体的电流;

　　U——电网相电压;

　　RP——人体电阻;

　　Z——电网每相对地绝缘复数阻抗。

　　如电网对地绝缘良好，可将对地绝缘电阻看作无限大，则以上两式可简化为

　　UE==

　　IP==

　　尽管故障电流必须经过高值的绝缘阻抗才能构成回路，但在线路较长、绝缘水平较低的情况下，即使是低压配电网，电击的危险性仍然是很大的。例如，当配电网相电压为U=230V、频率为=50Hz、各相对地绝缘电阻均可看作无限大、各相对地电容均为C=0.5μF、人体电阻为RP=2000Ω时，可求得漏电设备对地电压为UE=135.4V，流过人体的电流为IP=67.7mA。这一电流远远超过人体所能承受的安全电流(一般情况下，30mA是相对安全的电流)，足以使人致命。在配电网各相对地绝缘阻抗不对称的情况下，定量分析略为繁琐一些，但电击的危险与以上结论基本一致。

　　以上分析表明，即使在低压不接地配电网中，也必须采取防止间接接触电击的措施。这种情况下最常用的安全措施是保护接地，即把在故障情况下可能出现危险的对地电压的导电部分同大地紧密地连接起来的接地。

　　图2(B)表示设备上装有保护接地，构成IT系统。在这种情况下，当外壳故障带电时，保护接地电阻RA与人体电阻RP处在并联状态。由于RA(一般RA≤4Ω或RA≤10Ω)比RP小得多，并联后的阻值与RA近似相等。应用同样方法可求得设备金属外壳对地电压(即人体可能承受的电压)和流过人体的电流为

　　UE=和IP==

　　如对地绝缘电阻可看作无限大，则以上两式可简化为

　　UE=3URAωC=和IP==

　　对于前面列举的例子，如有保护接地，且RA=4Ω，其他条件不变，可求得漏电设备对地电压为0.44V、流过人体的电流为0.22mA。显然，这一电流不会对人身构成危险。这就是说，保护接地的作用是当设备金属外壳意外带电时，将其对地电压限制在规定的安全范围以内，消除或减小电击的危险。保护接地还能等化导体间电位，防止导体间产生危险的电位差以及消除感应电的危险。

　　2.2 TT系统

　　通常称TT系统为三相四线接地系统。该系统常用于建筑物供电来自公共电网的地方，即用于未装备配电变压器，从外面引进低压电源的小型用户。TT系统的特点是中性线N(工作零线)与保护接地线PE无一点电气连接，即中性点接地与PE线接地是分开的。如图3，该系统在正常运行时，不管三相负荷平衡不平衡，在中性线N带电情况下，PE线不会带电。TT系统的安全作用原理:在这种系统中，当某一相线直接连接设备金属外壳时，其对地电压为UE=

　　式中，RN为工作接地的接地电阻，该电压UE低于相电压，但由于RN 与RA在同一个数量级，对地电压几乎不可能被限制在安全范围内，对于一般的过电流保护，实现速断也是不可能的，所以一般情况下不能采用TT系统。如确有困难，不得不采用TT系统，则必须采取措施，装设能自动切断电源的装置，将故障持续时间限制在安全范围内。从目前的情况来看TT系统较少被采用。但随着各种漏电保护器的出现和广泛应用，该系统也会越来越作为用电场所的接地系统。

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