摘要：本文简单介绍低压接地系统的三种方式，从安全用电角度分析了农村低压配变台区接地方式适宜采用TT系统，并结合实际工作，简要介绍TT系统单相接地故障处理的一种方法。
关键词：农村台区；低压TT系统；单相接地故障；处理方法
0 引言
农村低压台区数量多、分布广，普遍存在线路长、分支多、用户分散等情况，如何选择合理的接地方式，确保用电安全需要优先考虑。以肇庆市为例，目前绝大部分农村低压台区采用TT系统作为接地方式，受南方地区多雨潮湿的气候影响，或者涉及有鱼塘用电等恶劣运行条件，部分台区易产生泄露电流，迫使漏电总保护无法运行而人为退出，因而造成该类台区在发生单相故障接地时难以发现，存在安全隐患，造成台区线损增加，需要及时发现和处理。本文试从安全用电的角度简单分析各种接地系统在农村台区应用影响，从而为农村台区选取接地方式提供参考意见，并根据肇庆市实际情况，对应用TT系统的农村台区提出一种简单可行的处理单相接地故障的方法。
1 低压接地系统简介
对于低压电网，接地的目的有两个。一是工作接地，保证电力设备达到正常工作要求；二是保护接地，保障人身安全、防止间接触电，将设备的外露可导电部分进行接地。保护接地的形式有两种：一种是设备的外露可导电部分经各自的接地保护线分别直接接地；另一种是设备的外露可导电部分经公共的保护线接地。目前接地系统主要可分为TT、TN、IT三种系统。具体如下：
1.1 IT系统：变压器低压侧中性点不接地或经高阻抗接地，系统内所有受电设备的外露可导电部分用保护接地线（PEE）单独的接至接地极上，如图1所示。
图1 IT系统
1.2 TN系统：变压器低压侧中性点直接接地，系统内所有受电设备的外露可导电部分均接公共的保护线（PE线）或公共的保护中性线（PEN线）。这种接公共PE线或PEN线的方式，通称为“接零”。TN 方式供电系统中，国际标准IEC60364规定，根据中性线与保护线是否合并的情况，TN系统分为如下三种：TN－C系统、TN－S系统和TN－C－S系统。分别见图2、图3、图4。
图4 TN—C—S系统，系统有一部分中性线与保护线是合一的
1.3 TT系统：变压器低压侧中性点直接接地，系统内所有受电设备的外露可导电部分用保护接地线（PEE）接至电气上与电力系统的接地点无直接关连的接地极上，如图5所示。
图5 TT系统 整个系统中性线与保护线是分开的
2 农村低压配变台区接地系统探讨
按照肇庆市目前的实际情况，农村低压电网通常有以下特点：
（1）普遍存在三相、单相用户混合用电，且用户分散，单相分支线路较多；
（2）低压线路普遍采用绝缘导线架空式架设和利用农村房屋墙体架设，容易受外力破坏断线，易发生线路与用户的构筑物（如雨篷、招牌等）接触造成导线绝缘失效；
（3）受用户房屋新建和改造影响，低压电网局部结构变化频繁；
（4）用电时间不连续，低压台区三相实际负荷难以确保平衡。
采用能适应农村电网特点的接地系统，对于保证电网的安全运行尤为重要。下面从安全用电的角度探讨以上各种接地系统在农村电网的适用情况。
2.1 IT系统的适用情况分析
根据《农村低压电力技术规程》（DL/T499—2001）规定IT系统“不得从变压器低压中性点配出中性线作220V单相供电”，IT系统不具备中性线，显然不能满足农村需要单相供电的需求，因此不能应用于农村电网。
2.2 TN系统的适用情况分析
采用接零保护的系统，必须采用措施防范零线电压升高。TN系统属于接零保护系统，用户电器设备外壳全部接在零线上面，需要采用措施确保零线电压处于安全电压以下。否则，零线电压过高，将造成接零保护的电器设备外壳带上电压，可能造成人身触电事故。因此TN系统要求保护线均匀分配地重复接地，如果条件许可，宜在每一接户线、引线接线处接地。
目前由于投资和线路架设方式限制，农村采用单相分支线对多户共同供电的情况十分普遍。在采用TN－C系统情况下，如果单相分支线路发生零线断线时，会出现两种情况：
（1）单相分支线零线断线点后具有重复接地时，则断线点后端单相用户的电流路径为：“相线—用电设备—零线—重复接地电阻—大地—变压器中性点接地电阻—变压器中性点—变压器绕组—相线”，形成电流回路。由于有电流流过重复接地电阻和变压器中性点接地电阻，因而会造成断线地点后端单相用户零线和变压器中性线都将对大地产生电压差，也就是说，接零保护的所有电器设备外壳会因此出现对地电压，电压的数值大小取决于电流和接地电阻的数值。当电流较大时，很可能造成设备外壳对地电压超过安全电压。
（2）单相分支线路零线断线点后无重复接地时，由于断线点后的用户同相，无法构成电流回路。但对于断线点后端用户，相电压会通过用电设备、零线直接加在与零线连接的设备外壳上，造成外壳对地电压为相电压，严重威胁人身安全。
另外，由于农村线路局部结构变化频繁，重复接地措施难以落实到位。
鉴于以上分析，在具有架空单相分支线路和结构变化频繁的农村电网中，因此，TN－C系统不适合应用。
TN－C系统属于中性线与保护线是合一的系统不适宜应用于农村电网，但对于中性线与保护线分开的TN－S系统或TN－C－S系统是否适用于农村电网？从理论上分析，用电设备的外壳电压只与保护线有关，当保护线与中性线分开设置时，在不发生相线碰壳的情况下，设备外壳不会带上电压，可保证用电安全。但是，由于农村电网局部结构变化频繁的特点，TN－S系统或TN－C－S系统的系统稳定性难以保证。目前部分农村电工素质较低，且农村电网私拉乱接的情况难以杜绝，当有人误将保护线互换中性线进行接线后，整个低压电网将由TN－S系统或TN－C－S系统变成TN－C系统，当发生单相分支线零线断线时，也会出现电器设备外壳带上电压的危险。另外，在TN系统内，当有用户接地保护采用直接接地方式时，将造成同一个系统出现接零保护和接地保护混用情况，构成安全隐患。
综上所述，鉴于目前农村电网架设方式落后、用户分散、管理水平仍滞后的状况，TN系统不适宜应用于农村电网。
2.3 TT系统的适用情况分析
TT系统采用三线四线制，以大地回路作为保护线，系统稳定性强，用户的接线方式不会造成整个接地系统接线发生变化，在发生用户新增或者私拉乱接的情况下，系统仍保持为TT系统。由于采用大地回路作为保护线，在发生中性线断线的情况下，不会出现设备外壳带上电压的情况，适宜应用于农村电网。
综上所述，由于农村用户分散、电网架设方式落后以及网络结构经常发生变化，为确保人身安全，目前适宜采用TT系统。不过，TT系统存在以下两个问题，一是当三相负荷不平衡时，如果发生中性线断线，会造成零线电压偏移，从而造成某相电压升高，可能烧毁接到该相的电器设备；二是当用户侧发生用电设备相线碰壳时，可能造成电器外壳电压超出安全电压范围，对人身安全构成威胁。因此，采用TT系统必须尽量保证三相负荷平衡，同时应在用户侧安装漏电保护装置。
3 低压TT系统单相接地情况分析和处理
按照《农村低压电力技术规程》（DL/T499—2001）规定，采用TT系统方式运行的，应装设剩余电流总保护和剩余电流末级保护。供电企业采用TT系统时，变压器的低压总开关一般会选用漏电保护开关，并要求每个用户安装漏电开关，确保发生接地故障时能动作，实现剩余电流总保护。但是，由于农村电网比较落后，运行条件较差，维护不足，导致线路绝缘水平较差，很多农村低压台区会不时出现泄露电流，造成总漏电保护开关频繁跳闸。为保证连续供电，总漏电保护开关会被迫退出运行。因此，在发生单相接地的情况下，低压台区难以自动保护跳闸，需要加强人工检测。
3.1 单相接地故障判别方法
当TT系统发生单相接地故障时，故障点电流的途径为“相线—大地—变压器接地装置—中性点—变压器绕组—相线”，因此，可通过测量流经变压器接地装置是否存在电流来判断单相接地故障。
3.2 单相接地故障点查找方法
3.2.1 线路巡视法
对台区线路全面巡视查找故障点。但是由于农村线路复杂，架设不规范，维护欠缺，部分线路沿墙敷设，甚至部分线路被招牌等构筑物覆盖遮挡，花费人力大，时间长。
3.2.2 电流对比法
TT系统正常运行时，三条相线和零线电流之和为零。发生单相接地故障时，故障点前端线路仍保持三条相线和零线电流之和为零。由于故障相电流在故障点分流一部分到大地，故障点后端线路的三条相线和零线电流之和不为零。因此，可利用钳形电流表分段测量三条相线和零线电流之和来判别故障点在测量点的前端或后端。如果在某测量点测出三条相线和零线电流之和为零，则故障点在测量点后端，需要在后端线路继续测量；否则故障点在测量点前端，需要在前端线路继续测量。通过不断更改测量点位置，可逐步缩少故障点收缩范围，从而找出故障点。
合理选取测量点，能尽量减少故障查找时间。对于一条线路，应从线路中间位置开始测量，判别故障点在前端线路（或后端线路后），再从前端线路（或后端线路后）中间位置进行测量，如此类推。对于一条长L的线路，如果要缩短故障范围到L0，按照上述方法，需要测量的次数N=LOG2（L/L0）。
由于测量钳形电流表难以同时夹住三条相线和零线测量其电流之和，在实际测量中，可通过分相送电测量地网是否存在电流来判别故障相，然后再对该相按照上述方法进行测量。
4 低压TT系统单相接地故障处理案例
在日常用电检查中，或多或少总会发现部分变压器接地极经测量存在电流。经向有关运行人员了解，部分运行人员在日常巡视和测量中无对变压器接地极的电网电流进行测量，部分人员虽然有测量，但不知如何处理，因此造成单相接地故障未能及时发现和及时处理。TT系统单相接地故障通常发生在公用线路，因为如果发生在用户内部，对于安装漏电开关的用户，会造成跳闸；对未安装漏电开关的用户，电费会出现异常增加，所以用户会及时进行处理。TT系统单相接地故障处理不及时，一方面会造成中性线对地电压升高，存在安全隐患；另一方面造成台区线损增加，需要及时处理。针对该种情况，我们组织了肇庆下属基层供电所部分运行人员，选取了一台农村配电变压器进行了现场检查。该台区低压主线路有800米左右，经测量接地电网电流为3安，存在单相接地情况。我们首先进行分相送电，发现当B相单独送电时，出现电网电流，其余两相没有出现，因此判别B相出现接地情况，之后经过12次测量，将故障点锁定到某一单相分支线约20米范围，经过详细检查，发现一个用户的进户线碰到雨棚铁皮，线路绝缘层已被铁皮刮破，造成单相接地。经过故障处理，送电后测量地网电流数值为0.05安，整个过程约2小时，顺利消除了低压TT系统单相接地故障。
5 结论
对于单相用户多、分布较散、线路采用架空方式的农村低压台区，为保障安全用电，适宜采用TT接地系统。对于TT接地系统的配电变压器，应定期测量地网电流，发现存在单相接地故障应及时处理，确保安全用电，减少台区线损。电流对比法简单、容易操作，能快速发现TT系统单相接地故障点，提高故障处理效率，是处理TT系统单相接地故障的一种有效办法。
参考文献：
[1] DL/T499—2001 《农村低压电力技术规程》
论文作者:苏日洲
论文发表刊物:《基层建设》2018年第36期
论文发表时间:2019/2/13
标签：系统论文; 单相论文; 低压论文; 电流论文; 农村论文; 故障论文; 电网论文; 《基层建设》2018年第36期论文;