配电系统的接地方式

配电系统的接地型式主要有TN系统、TT系统和TI系统三种，如图2-25所示。其中，接地型式的第一个字母表示电源系统接地状况及对地的关系。三相供电电源系统可接地点通常是发电机或变压器的中性点。T表示直接接地，I表示不接地（所有带电部分与地隔离）或通过阻抗（电阻器或电抗器），或通过等效线路接地。第二个字母表示电气装置外壳（外露可导电部分）接地状况及对地的关系。T表示独立于电源系统可接地点，直接接地，且与电源的接地点无关。N表示直接与电源系统可接地点进行连接。第一、二个字母后面的字母，S表示中性线（N）和保护导线（PE）分别接地，C表示中性线和保护导线共同接地（PEN导线），如TN-S系统、TN-S-C系统、TN-C系统。

1.接地型式

（1）TN系统

TN系统的电源系统有一点直接接地，电气装置的外露可导电部分通过保护导体接到此接地点上，包括TN-S系统、TN-S-C系统和TN-C系统三种，分别如图2-25a～2-25c所示。

TN-S系统是在整个系统中中性线和接地线相互独立，在整个TN-S系统内，PE线和N线被分为两根平行不相交的导线。正常运行时，PE线不通过电流，也不带电位。只有在发生接地故障时，会有故障电流通过，因此电气装置的外露可接近导体，在正常运行时不带电位。该系统安全可靠性高，但需在回路全长多敷设一根导线。

TN-C系统在整个系统中中性线和接地线合并在一根PEN导线中，TN-C系统内的PEN线兼作PE线和N线的作用，可节省一根导线，比较经济，但存在一定的不安全因素。

TN-S-C系统的一部分中性线和接地线结合在单根的PEN导线中，自电源到用户电气装置之间节省了一根专用的PE线。这一段PEN线上的电压降使整个电气装置对地升高ΔU_PEN，但在电源进线点后的PE线和N线分开，而PE线并不产生电压降，整个电气装置对地电位都是ΔU_PEN，而在装置内不会出现电位差，因此不会发生TN-C系统存在的不安全因素，也不会对电子设备引起干扰。

（2）TT系统

电源系统可接地点与电气装置的外露可导电部分分别直接接地。TT系统的电气装置各有其自己的接地极，正常时装置内的外露可接近导电部分为地电位。但发生接地故障时，因故障回路内包含两个接地电阻，故障回路阻抗较大，故障电流较小，一般不能用过电流保护兼作接地故障保护，必须装用剩余电流动作保护装置来切断电源。在GB13955—2005中明确规定，在TT系统，必须装设剩余电流保护装置。

（3）IT系统

图2-25 配电系统接地型式示意图

a）TN-S系统 b）TN-C系统 c）TN-S-C系统 d）TT系统 e）具有独立接地极的IT系统 f）具有公共接地极的IT系统

电源系统可接地点不接地或通过阻抗接地，电气装置的外露可导电部分单独直接接地或通过保护导体接到电源系统的接地极上。IT系统在发生接地故障时由于不具备故障电流返回电源的通路，其故障电流仅为非故障相的对地电容电流，其值甚小，因此对地故障电压很低，不致引发事故。所以发生接地故障时，不需切断电源，但它一般不引出中性线，不能提供照明、控制等需用的220V电源，其应用范围受到限制。

2.保护接地和保护接零

为了防止人身触电事故，通常采用的技术防护措施有电气设备的接地和接零、安装漏电保护器等方式。在电气设备使用中，若设备绝缘损坏或击穿而造成外壳带电，人体触及外壳时有触电的可能。为此，电气设备必须与大地进行可靠的电气连接，即接地保护，使人体免受触电的危害。电气设备接地可分为工作接地和保护接地。工作接地是指电气设备为保证其正常工作而进行的接地，如变压器中性点接地；保护接地是为保证人身安全，防止人体接触设备外露部分（金属外壳或金属构架）触电的一种接地形式。在中性点不接地系统中，设备外露部分必须与大地进行可靠电气连接，即保护接地。接地装置由接地体和接地线组成，埋入地下直接与大地接触的金属导体，称为接地体；连接接地体和电气设备接地螺栓的金属导体称为接地线。接地体的对地电阻和接地线电阻的总和，称为接地装置的接地电阻。在中性点不接地系统中，设备外壳不接地且意外带电，外壳与大地间存在电压，人体触及外壳，将有电容电流流过人体，这样，人体就遭受触电危害。如果将外壳接地，人体与接地体相当于电阻并联，流过每一通路的电流值将与其电阻的大小成反比。人体电阻比接地体电阻大得多，人体电阻通常为600～1000Ω，接地电阻通常小于4Ω，流过人体的电流很小，这样就完全能保证人体的安全。

保护接地适用于中性点不接地的低压电网。在不接地电网中，由于单相对地电流较小，利用保护接地可使人体避免发生触电事故。在中性点接地电网中，由于单相对地电流较大，保护接地就不能完全避免人体触电的危险，而要采用保护接零。

保护接零是在电源中性点接地的系统中，将设备需要接地的外露部分与电源中性线直接连接，相当于设备外露部分与大地进行了电气连接。当设备正常工作时，外露部分不带电，人体触及外壳相当于触及零线，无危险。采用保护接零时，应注意不宜将保护接地和保护接零混用，而且中性点工作接地必须可靠。在电源中性线做了工作接地的系统中，为保证保护接零可靠，还需相隔一定距离将中性线或接地线重新接地，称为重复接地。如图2-26所示。从图2-26a可以看出，一旦中性线断线，设备外露部分带电，人体触及同样会有触电的可能。而在重复接地的系统中，如图2-26b所示，即使出现中性线断线，但外露部分因重复接地而使其对地电压大大下降，对人体的危害也大大下降。不过应尽量避免中性线或接地线出现断线的现象。

图2-26 保护接零和重复接地

a）保护接零原理图 b）重复接地作用

3.安全用电(www.xing528.com)

当人体触及带电体承受过高电压而导致死亡或局部受伤的现象称为触电。触电伤害程度可分为电击和电伤两种。电击是电流通过人体而使内部器官受到损害，这是最危险的触电事故。当电流通过人体时，轻者使人体肌肉痉挛，产生麻电感觉，重者会造成呼吸困难，心脏麻痹，甚至导致死亡。电伤是由于电流的热效应、化学效应、机械效应及在电流作用下使熔化或蒸发的金属微粒等侵入人体皮肤，使皮肤局部发红、起泡、烧焦或组织破坏，严重时也可危及人命。

当人体触电时，流过人体的电流与人体电阻有关，人体电阻并非恒定值，当人体皮肤干燥、洁净且无损伤时，电阻可达40～100kΩ，如果皮肤潮湿，如出汗时、受到损伤或者沾有导电粉尘，人体电阻会迅速下降到1kΩ左右，甚至更低些。在同一电压下，流过人体的电流值在很大程度是决定于皮肤状态。通常，流过人体的电流达1mA时，人已能察觉，但只要不超过10mA，人尚能自主，若电流达到20mA，人就难以摆脱。一旦电流大到50mA及以上时，则会发生肌肉收缩、脉搏和呼吸中枢神经失调乃至心室纤维性颤动等现象，严重威胁人的生命。但是，人触电时的危害程度不完全取决于电流值，还与流经人体的途径、作用时间、电源频率以及人的健康状况有关。当电流系从人的一手到另一手或由手至脚时，触电电流会流过心脏，情况最为严重。反之，若电流系自一脚到另一脚或自同一手（或脚）的一指（趾）到另一指（趾），一般无致命危险。从电源频率来看，以50～60Hz为最严重，低或高于此频率，伤害程度将轻一些。

由于绝大多数触电伤亡事故为心室纤维性颤动所致，而这种颤动的发生又与流经心脏的电流值有关，目前国内外大都是从防止心脏发生上述颤动出发而规定一个安全电流范围，再考虑安全电流作用时间，取两者之积为衡量安全与否的尺度。即人体触电伤害程度主要取决于流过人体电流的大小和电击时间长短等因素。因此，将人体触电后最大的摆脱电流，称为安全电流。我国规定安全电流为30mA/s，即触电时间在1s内，通过人体的最大允许电流为30mA。人体触电时，如果接触电压在36V以下，通过人体的电流就不致超过30mA，故安全电压通常规定为36V，但在潮湿地面和能导电的厂房，安全电压则规定为24V或12V。

触电事故总是突然发生的，触电者一般不会立即死亡，往往是“假死”，现场人员应该当机立断，迅速使触电者脱离电源，立即运用正确的救护方法加以抢救。

人体触电主要分为单相触电、两相触电和跨步电压触电三种。

（1）单相触电

单相触电是指人在地面或其他接地体上，人体的某一部位触及到三相电源线中的任意一根裸露导线，电流从带电导线经过人体流入大地而造成的触电。单相触电又可分为中性线接地和中性线不接地两种情况。在中性点接地的低压动力和照明线路中，发生单相触电的情形如图2-27a所示。这时，人体所触及的电压是相电压220V。电流经相线、人体、大地和中性点接地装置而形成通路，触电的后果往往很严重。在中性点不接地的电网中，发生单相触电的情形如图2-27b所示。当站立在地面的人手触及某相裸露导线时，由于相线与大地间存在电容，所以，有对地电容电流从另外两相流入大地，并全部经人体流入到人手触及的相线。一般说来，导线越长，对地的电容电流越大，其危险性越大。

（2）两相触电

两相触电（相间触电）是人体两处同时触及两相带电裸露相线，或者同时触及到电气设备的两个不同相的带电部位时的触电。触电时，电流由一根相线经过人体到另一根相线，形成闭合回路，此时加在人体上的是线电压。因为，两相触电比单相触电更危险。如图2-28所示。

（3）跨步电压与接触电压

跨步电压触电是指人进入接地电流的散流场时的触电。由于散流场内地面上的电位分布不均匀，人的两脚间电位不同，这两个电位差称为跨步电压。跨步电压的大小与人和接地体的距离有关。当人的一只脚跨在接地体上时，跨步电压最大，人离接地体愈远，跨步电压愈小，与接地体的距离超过20m时，跨步电压接近于零。

当电气设备绝缘损坏或线路的一相断线落地时，电流就会从落地点（或绝缘损坏处）流入地中。离落地点越远，电位越低。导线断线接地后，如果接地装置布置不合理，接地设备发生碰壳时会造成电位分布不均匀而形成一个电位分布区域。在此区域内，人体与带电设备外壳相接触时，便会发生接触电压触电。接触电压等于相电压减去人体站立地面点的电压。人体站立离接地点越近，接触电压越小，反之就越大。当站立点距离接地点20m以外时，地面电压趋近于零，接触电压为最大，约为电气设备的对地电压。

图2-27 单相触电示意图

a）中性点接地系统的单相触电 b）中性点不接地系统的单相触电

图2-28 两相触电示意图

图2-29 跨步电压和接触电压触电示意图

a）跨步电压触电 b）接触电压触电

如果有人走近导线落地点附近，由于人的两脚间电位不同，则在两脚间出现电位差，这个电位差叫作跨步电压。离电流入地点越近，跨步电压越大；离电流入地点越远，跨步电压越小；一般在离导线落地点20m以外的地方，地面的电位近似等于零。跨步电压触电情况如图2-29a所示。当发现跨步电压威胁时，应赶快把双脚并在一起，或赶快用一条腿离开危险区，否则，因触电时间长，也会导致触电伤亡。导线接地后，不但会产生跨步电压触电，还会产生接触电压触电，如图2-29b所示。