（上海明申建筑设计有限公司，200030）
【摘 要】低压供电系统使用较为广泛，但是在使用过程中不可避免的出现一定危害的情况，因此在今后的工作中需采取一定的措施将危险进行预防，尽量保证供电系统安全运营。本文通过实例计算故障发生后的间接接触电压，分析各接地系统故障中接触电压的不同，以及为避免间接触电防护上采取的对应防护措施。
【关键词】接地系统；接触电压；安全电压；相保电流
工程中常用的低压配电系统分为TN、TT和IT系统，其中TN系统又可分为TN-C、TN-S、TN-C-S三种形式。由于各系统的不同性质，其在故障时的，接触电压不同，采取的保护方式不尽相同，虽然在总等电位的设计和漏电设计中已能避免触电危险，但是在同个项目中有两个系统时还是存在触电危险。本文仅分析在TN系统、TT系统、及两系统合用时的间接触电防护。[1]
一、单系统分析1（TN系统实例分析）
IT系统是三相三线式供电系统，一般其系统是接地系统。变压器的中性点是不接地的，但是中性线接地，这样的方式可以尽量保证安全，一旦出现短路现象，可以通过零线将电流进行导流，从而降低危害的发生。TN系统在供电距离较短时期，供电可靠性较高，如果在使用中一个位置发生接地故障，熔断器就会将该相进行切，这样可以保证其他两相正常供电，维护整个系统运作。同时，将电器设备进行接地保护，可以避免单项电绝缘外壳出现毁坏，避免出现以为漏导致的人员伤害，将线路绝缘性进行保护，保证线路使用的安全性。毕竟电在进行使用过程中，如果电流经过并联电路流通时，一路是接通地线，一路将通过人体或者是大地，但是接地电阻相较于人体来讲较小，所以大部分电流会入地，只有一部分很小的电流通过人体，对人体伤害相对较小，从而保证人身和设备安全。
图一、低压供电系统
如图一所示，某建筑物采用低压供电，系统形式为TN-C-S，建筑物本体采用总等电位接地，接地电阻按1Ω，PEN线进户后即分为PE线和N线，并在分开处做重复接地。变电站系统接地电阻为4Ω。各段线路的电阻如图（为简化计算，忽略线路导体电抗和变压器电抗）。[2]
对图一做接触电压Ut1分析：
发生故障后，相保回路电流由相线L（0.1Ω）流经建筑物PE线（0.1Ω），再流经PEN线与大地的并联回路（1Ω+4Ω）返回至变压器中性点，全回路电阻、短路电流Id和接触电压Ut1为：
R=0.1+0.1+（0.1//5）=0.3Ω
Id=220/0.3=733A
Ut1=0.1x Id=0.1x733=73.3V
此接触电压即为故障点至总配电箱直接PE线上的电压降。
实例中接触电压虽然高于50V的安全电压值，但由于短路电流值很大，前端断路器能能迅速切除故障；并且建筑本体采用联合接地，接触电压与地面处于同一电位水平，不构成触电危险。在实施总等电位的TN系统中，间接接触电压虽然不是安全电压，但相对电压为零，无人身触电危险。由此可见，通过TN系统，在设备出现漏电过程中，会形成单项回路，但只回路中不包含任何的接地电阻，从而保证整个回路内部电阻较小，短路电流较大，在短时间内可以将电流熔断，自动保护系统将整个系统电路切断，切断电源，保证人身安全。
二、单系统分析2（TT系统实例分析）
这种供电系统在对于接地故障反映非常灵敏，线路设计也较为简单实用，在一些电量符合较小的场所，保证整个供电系统的安全管理。使用这种系统如果不进行接地和接零保护是较为危险的，一旦绝缘边缘出现毁坏，电流直接通过线路漏电，对于人身造成伤害，因此需要进行一定的接零和接地设计，将线路进行规整和管理。一般来讲在通信中枢上进行线路设计，较容易出现单项负载，在使用中难以实现系那个相互之间负载平衡，这样就会将不平衡电路和开关电源以及整流器相互作用，产生谐波电流，造成整个电路系统出现电流不稳定状况。
TN系统中，中性线N和保护线PE除了在变压器中共同接地以外，其余两线路之间是不进行关联的，这样可以将三项负载中不平衡电流情况避免，使得PN线在日常情况下不会通过电流，增加了使用安全性。
实例同上，采用TT低压供电系统，建筑本体也采用总等电位接地，各参数如下图。
对做接触电压Ut1分析：发生故障后，相保回路电流由相线L（0.1Ω）流经建筑物重复接地点后PE线（0.1Ω），再流经建筑物总等电位接地电阻（1Ω）与变压器接地电阻（4Ω）返回变压器中性点。
Id=220/（0.1+0.1+1+4）=42.3A
Ut1=Idx0.1=4.23V
等同与TN系统，接触电业即为PE线上的分压。在实施总等电位的TT系统中，间接接触电压已是安全电压，无人身触电危险。
三、合用系统分析1（TT与TN并列）
通常TT供电系统属于三相四线相互牵制供电系统，这种系统因为本身布线较为复杂，一般在线路要求较高的公共区域使用较多，这种线路主要的特点是中性线N和保护地线PE之间是不存在电气连接的，中性点接地与PE线之间是没有关联的，这样就使得供电设备结合电源的接地没有之间关系，各自接地装置进行接地。供电设备外壳是地电位，不会产生明火或者是电弧，因此在使用中较为安全。当设备出现故障时，接地线和中性线之间出现一定的电阻回流现象，回流抗阻较大，故障产生电流相较于TN供电系统相对较小，对线路灵敏度造成一定影响。
该系统在正常运营过程中，不会出现三线相负情况，中性线和PE线均不带电。当设备配电系统发生故障，就会导致设备外壳带有电压，造成危险发生，因此需要将这个系统和TN系统进行并列，增加电路反映灵敏度，出现故障可以及时进行反映，将电路中电流自动切断，保证人身安全。
图二、TN和TT合并系统
低压供电系统中TN系统和TT系统合用会经常碰到，如下图：
对右图分析，负载一为TT系统，负载二为TN系统，如负载一发生故障，短路电流流经相线L（0.1Ω）和负载一接地电阻（4Ω）后，一部分经变压器接地电阻（4Ω）返回变压器中性点，另一部分经负载二接地电阻（1Ω）和PEN（0.1Ω）串联电阻，返回变压器中性点。[3]
短路电阻：R=0.1+4+4//（1+0.1）=4.97Ω;
短路电流：Id=220/R=220/4.97=44.33A;
负载一接触电压：Ut1=1xId=4x44.33=177.3V；
负载二接触电压：Ut2=220-Idx（0.1+4）=42.7V；
负载一故障后，设备外壳接触电压为非安全电压，且如负载一前端保护开关大于50A，就不能切断电源。负载二接触电压虽然是安全电压，但由于不是在本身配电系统内的故障，即不能查到，也不能排除。
分析发现，造成这种现象的主要原因是负载一的接地电阻，《低压配电设计规范》GB50054-2011和《民用建筑电气设计规范》JGJ16-2008都对TT系统接地电阻做了明确规定：“Ra*Ia≤50V；其间接接触防护的保护电器应采用剩余电流动作保护电器或过电流保护电器。”但接地电阻受季节影响很大，工程中不能保证测试电阻都是最小电阻。此时最理想的间接接触防护方式是采用剩余电流动作保护方式（RCD）和过电流保护方式合用。单独的保护方式都不能完全排除故障。
结束语
民用工程中常用TN-C-S系统、TN-S系统以及TT系统等在单独使用时，采用总等电位联结后已经能很好的间接接触防护，即使保护电器的不可靠动作也不会在故障时，产生间接触电危险。在TN系统与TT系统合用时，为防止接地电阻的季节性变化，必须在TT系统的受电点采用过电流保护和剩余电流保护一体化的保护电器。这样不仅能对本系统做到触电保护，且能避免对同一供电线路上其他负载产生触电危险。
参考文献：
[1]《工业与民用配电设计手册》第三版，中国航空工业规划设计研究院，中国电力出版社。
[2]《民用建筑电气设计规范》JGJ 16-2008
[3]《低压配电设计规范》 GB50054- 2011.
论文作者:王小鑫
论文发表刊物:《工程建设标准化》2016年5月总第210期
论文发表时间:2016/7/14
标签：系统论文; 电流论文; 电阻论文; 电压论文; 负载论文; 供电系统论文; 故障论文; 《工程建设标准化》2016年5月总第210期论文;