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TN系统及保护接地的探讨

摘要：一直以来很多电气技术人员对TN系统及保护接地的概念模糊不清，工作时并没有意识到安全隐患，甚至造成了不必要的设备故障和人身伤亡事故。本文主要对TN系统及保护接地的原理以及其应用进行阐述，并对一些易混淆的概念进行了说明。

关键词：TN系统接地接零

1、引言

人身触电事故的发生，一种情况是人体直接触及电气设备的带电部分，即直接接触触电，另一种情况是人体接触平时不带电，因绝缘损坏而带电的电气设备的外露金属部分（如金属外壳、金属护罩、金属构架等），即间接接触触电。接地与接零是为进行间接接触触电的防护而采取的两项保护性接地措施，是电气安全技术中两个重要的基本概念。

2、低压配电系统的分类及定义

我国380/220V低压配电系统，广泛采用中性点直接接地的运行方式。基本供电系统中常说的三相三线制和三相四线制等，这些术语不是十分严格。国际电工委员会（IEC）对此作了统一规定，按其保护接地型式分为TN系统、TT系统、IT系统，其中TN系统分为TN-C．TN-S、TN-C-S系统。如图1—4

A

A

B

B

C

C

PEN

N

三相设备单相设备

三相设备

单相设备

PE

三相设备

单相设备

图1TN-C系统 图2TN-S系统

ABCPEN

A

BC

PEN

PE

N

三相设备

单相设备

A

BC

N

三相设备

单相设备

图3TN-C-S系统 图4TT系统

其中N表示中性线（neutralwire），其功能一是用来接采用额定电压为系统相电压的单相用电设备的，二是用来传导三相系统中的不平衡电流和单相电流，三是减小负荷中性点的电位偏移。PE表示保护线（protectivewire），是为了保障人身安全、防止发生触电事故用的接地线。系统中所有设备的外露可导电部分（指正常不带电但故障情况下可能带电的易被触及的导电部分，如金属外壳、金属构架等）通过保护线接地，可在设备发生接地故障时减小触电危险。PEN表示保护中性线（PENwire），兼有中性线保护线的功能。这种保护中性线在我国通称“零线”，俗称“地线”，因此在平常的工作中很多电气人员看到N就称“零线”，看到PE就称“地线”，这种称谓的错误的。

3、保护接地的分类

4、接地保护形式在配电系统中的局限性接地保护是为防止因电气设备绝缘损坏而使人体有遭受触电的危险，将电气设备正常情况下不带电的外露金属部分（如金属外壳）与接地体作直接的电气连接。其基本原理是限制漏电设备外壳对地电压，使之不超过安全范围。保护接地是为了保障人身安全，防止间接触电而将设备的外露可导电部分接地。形式分两种：1）设备的外露可导电部分经各自的接地线（PE线）直接接地，如在TT系统和IT系统中设备外壳的接地，这种形式称“接地保护”。2）设备的外露可导电部分经公共的PE线（如在TN—S系统）或经PEN线（如在TN-C系统）接地。这种形式的接地，我国习惯称为“保护接零”

4、接地保护形式在配电系统中的局限性

接地保护是为防止因电气设备绝缘损坏而使人体有遭受触电的危险，将电气设备正常情况下不带电的外露金属部分（如金属外壳）与接地体作直接的电气连接。其基本原理是限制漏电设备外壳对地电压，使之不超过安全范围。

电气设备的金属外壳采用接地保护

电气设备的金属外壳采用接地保护，一般仅能减轻触电的危险程度，并不能绝对保证安全。分析如下：见图5所示中性点直接接地低压电网，当一相碰壳使设备外壳带电时，若人体触及设备外壳，则有接地短路电流流经人体电阻和接地电阻，并通过中性点形成回路。通常规定中性点接地电阻R0和保护接地电阻Rd均为4Ω，而人体电阻Rr约1000Ω，在计算流经接地体的电流Id时可忽略不

计Rr的影响，则流经人体的电流Ir约为110mA。

RdRoA电源BCIdRrRo

Rd

Ro

A

电源

B

C

Id

Rr

Ro

Rd

Ir

图5

我们知道，通过人体的工频电流超过

我们知道，通过人体的工频电流超过50mA时心脏就会停止跳动，发生昏迷并出现致命的电灼伤，工频100mA的电流则会迅速致人死命。即使将人体电阻按照2000Ω计算，Ir也达55mA，对人体仍是非常危险的。另一方面Id≈Ur（/Rd+R0）

=27.5A，不足以引起中等容量以上线路的保护装置动作（或保险丝不能熔断），造成漏电设备上的危险电压（Ud=IdRd≈110V）将长期存在。为了使用电设备的保护装置可靠动作，一般规定接地短路电流不能小于自动开关保护装置动作电流的1.25倍或熔断器额定电流的3倍。也就是说用电设备用自动开关保护时，整定的动作电流不能大于27.5/1.25