湛江市第四建筑工程有限公司
摘要：本文主要针对电气安装工程中常用的几种接地保护型式作出说明，并就各种接地保护型式的特点及使用要求作出了详细的分析，同时介绍了在接地保护施工过程中应注意的问题以及防范措施。
关键词：电气接地；接地装置；接地极；接地导体
1.接地保护的概念及种类
接地是电气安装工程中非常重要的组成部份，未系统地了解过接地理论的人，会认为接地是比较简单的，只需把接地极打入地下，用电设备通过接地线与接地极相连就可以达地接地保护的效果，事实上，接地并不是这么简单的，下面对接地保护的概念及在电气工程中常用的几种接地保护型式作出简要说明。
1.1接地保护的概念
接地保护通常又被称为保护接地，也就是将电力系统或电气设备的某一部份经过接地线与专门的接地体连接成一体。在电力系统中接地的部份一般是中性点；电气设备的接地部份则是正常情况下不带电的金属导体，一般是金属外壳。
为了保护安全的需要，把不属于电气系统或装置的导体，例如：水管、风管及建筑物的金属构件（如钢结构或玻璃幕墙的金属立柱）和接地体相连也可称为接地保护。
1.2哪些电气设备要进行接地保护？
由于触电对人体造成的极大危害，必须对电气设备的金属外壳进行接地保护，因此，按 国家相关规范的要求，下列电气设备的外露可导电部份必须进行接地保护：
－电机、变压器、电器、携带式及移动式用电器具等的底座和外壳；
－电气设备传动装置；
－互感器的二次绕组；
－配电屏（箱）、控制屏（箱）、各类配电箱体、操作台等金属的框架；
－户内、外配电装置的金属构架和钢筋混凝土构架以及靠近带电部分的金属围栏和金属门等；
－封闭式组合电器和箱式变电站的金属箱体；
－电力电缆和控制电缆的金属护套，穿线的金属管；
－电气用各类金属构架、支架等；
－电缆桥架、电缆线槽及金属支架；
－电涌保护器；
－发电机中性点及外壳、发电机出线柜和封闭式母线（包括密集型或空气绝缘型）的金属保护层；
－装有避雷线的电力线路杆塔；
－在非沥青地面的居民区，无避雷线小接地电流架空电力线路的金属杆塔和钢筋混凝土杆塔；
－安装在配电线路杆塔上的开关设备、电容器等电力设备；
－室外照明灯具的金属外壳及金属杆体。
1.3接地保护装置的构成
接地保护装置一般是由接地极、接地导体和总接地端子（总接地母排）等构成的。总接地端子（总接地母排）通过接地导体与接地极连接，实现电气装置需接地部分与地的连接，又可通过保护导体、保护联结导体与电气装置内外露可导电部分、电气装置外可导电部分的联结，实现总等电位联结。
1.4接地保护的几种制式
1.4.1 IT接地保护制式
IT接地保护制式指电源中性点不接地或经阻抗（消弧线圈或大电阻的接地设备）接地，而电气设备的金属外壳经各自的PE保护线直接接地的三相三线制低压配电系统，也称小电流接地系统。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，系统还可以正常运行，缺点是没有中性线N，只有线电压，无相电压，因此，不适用于拥有大量单相用电设备的系统
1.4.2 TT接地保护制式
TT接地保护制式指电源中性点直接接地，而电气设备的外露可导电部分经各自的PE保护线直接接地的三相四线制低压配电系统。其特点是中性线N与保护接地线PE是分开的，没有互相连接，即中性点接地与PE接地是分开的。
1.4.3 TN接地保护制式
TN接地保护制式指电源的中性点直接接地，负载设备的外露可导电部分，通过保护线连接到电源接地点的接地系统。依据零线N和保护线PE不同的安排方式TN系统又可以分为TN—C接地保护制式、TN—S接地保护制式、TN—C—S接地保护制式。
1）TN—C接地保护制式：该系统中性线N与保护接地线PE合二为一，统称为PEN线。所有设备的外露可导电部分均与PEN线连接。该系统特点是：对接地故障灵敏度高戡路经济简单。在一般情况下．只要保护装置和PEN线截面选择适当，是能够满足供电可靠性和用电安全性的，但当三相负载不平衡或只有单相设备时，PEN线有电流通过，当PEN线断开时，在断线后的设备外壳上，由于负载中性点偏移，可能出现危险电压，因此它只适合用于三相负荷较平衡的场所。
2）TN—S接地保护制式：该系统N线和PE线是分开设置的，中性线N与保护接地线PE除在变压器中性点共同接地外两线不再有任何的电气连接。适合建筑物内设有独立变配电所时所使用，其特点是：一旦N线断开，只影响用电设备的正常工作，不会导致在断线点后的设备外壳上出现危险电压，既使负载电流在零线上产生较大的电位差，与PE线相连的设备外壳上仍能保持零电位，不会出现危险电压，在用电设备之间不会产生电磁干扰。
3）TN—C—S接地保护制式：由TN-C、TN—S两个接地保护制式相组而成，前面是TN-C接地保护制式，后面是TN—S接地保护制式，分界面在N线和PE线的连接点，兼有TN-C、TN—S两者的优点，保护性能介于两者之间，适用于建筑物的供电由区域变电所引来的系统使用，进户前采用TN—C接地保护制式，进户处重复接地，进户后变成TN—S接地保护制式。
2.常用接地制式的使用及技术要求
2.1几种接地保护制式的使用要求
2.1.1 对IT接地保护制式的使用要求
IT接地保护制式特别适用于防爆区域的配电系统使用，因为IT接地保护制式当发生一相碰触到外壳或碰地故障时，由于故障电流较小，不会产生电火花，此时，配电系统设置的报警设备会发出报警信号，可通过检查来排除故障；
IT接地保护制式相对于其他接地制式来讲，在工程中使用得较少。
2.1.2 对TT接地保护制式的使用要求。
TT接地制式中的配电系统必须有一点直接接地，称为工作接地，接地点一般设置在变配电所内，接地点可以是变压器的中性点，也可以是变配电所内的低压配电柜的N排。
2.1.3 对TN-C接地保护制式的使用要求。
1）采用TN-C接地保护制式时，如果PEN线因意外而断开，那么断开点后面的用电设备必然失去了保护，而且如果断开点后面用电设备中有单相用电设备，断开点后的N线可通过单相负荷与相线相连而同电位，会造成断开点后面的用电设备外壳出现220V的电压，对操作人员的人身安全构成致命的威胁。解决PEN线的意外断开可以采取两项较为有效的预防措施：其一、从提高PEN线的机械强度考虑，当采用铜导线时，截面不得小于10mm2；采用铝导线时，截面不得小于16mm2。其二、对用电设备采取重复接地也是一种有效的方法，可在PEN线的中途或末端进行重复接地，但重复接地的接地电阻要求不能大于10Ω。
2）电源线路小于10mm2的用电设备的PE线与N线必须分开，只能在PEN线上并接分别引入设备。
2.1.4 对TN-S接地保护制式的使用要求。
TN-S接地保护制式有其优点：不论是N线还是PE线因意外断开，电气设备的外壳均不会带电。N线断开，只是使单相用电设备无法工作；PE线断开，只是使用电设备失去了接地保护。
采用TN-C接地保护制式时，N线与PE线在用电设备端是不准接反及相互短路的。
2.1.5 对TN-C-S接地保护制式的使用要求。
在TN-C-S接地保护制式中，设置重复接地是十分重要的，一般人会以为电气设备外壳接了地后，电气设备外壳的电位就是零电位，但不要忘记了，接地装置也存在有接地电阻。如图12所示，用电设备设置了重复接地，在与外壳相接的PE线中无漏电电流时，不论电源处的接地R1或重复接地R2的电阻值是大还是小，设备外壳对地的都是零电位；但如果电源处的接地R1或重复接地R2中有漏电电流时，漏电电流会在接地极上产生一个电压降，于是设备外壳的电位就不是零电位，而是等于接地极上的电压降。
2.2 接地保护装置各组成部份的技术要求
2.2.1接地极
（1）对接地极的材料和尺寸的选择，应使其既耐腐蚀又具有适当的机械强度。
（2）任何一种接地极，其功效都取决于当地的土壤条件。对给定的土壤条件和所要求的接地电阻值，应选择一个或多个接地极以满足接地的要求。
（3）在选择接地极类型和确定其埋地深度时，应考虑到当地的条件和相关规程，以便在土壤干燥和冻结的情况下，接地极的接地电阻不致增加到会有损电击防护措施的阻值。
（4）应注意在接地配置中采用不同材料时的电解腐蚀问题。
（5）用于输送可燃性液体或气体的金属管道，不应用作接地极。
2.2.2 接地导体
（1）对于埋入土壤里的接地导体，其截面积应按表-2确定。
（2）接地导体与接地极的连接应牢固，且有良好的导电性能。这种连接应采用热熔焊、压力连接、夹具或其它的机械连接。机械接头应按厂家的说明书安装。若采用夹具，则不得损伤接地极或接地导体。
2.2.3 总接地端子（总接地母排）
（1）在采用保护联结的每个装置中都应配置有总接地端子（总接地母排），并应将下列导体与其连接：
—保护联结导体；
—接地导体；
—保护导体；
—功能接地导体（如果适当的话）。
（2）接到总接地端子上的每根导体，都应能被单独地拆开。这种连接应当牢固可靠，而且只有用工具才能拆开。
2.2.4 保护导体
（1）保护导体最小截面积
保护导体的截面积都应满足关于自动切断电源所要求的条件，而且能承受预期的故障电流。在电气工程中保护导体的截面积可按表-3进行选择。
其中：
①．k1是线路导体的k值，它是导体的材料、绝缘和其它部件以及初始和最终温度决定的系数。
②．k2是保护导体的k值，它是导体的材料、绝缘和其它部件以及初始和最终温度决定的系数。
③．对于PEN导体，其截面积仅在全部符合以下确定原则的前题下，才允许减小。
－中性线导体预期电流（包括谐波电流）小于减小中性线导体的载流量；
－中性线导体设置过电流保护；
－中性线导体截面不小于16 mm2（铜）或25 mm2（铝）。
但是不属于电缆的一部分或不与线路导体共处于同一外护物之内的每根保护导体，其截面积不应小于下述相应尺寸：
－有防机械损伤保护，则铜，2.5 mm2；铝，16 mm2；
－没有防机械损伤保护，则铜，4 mm2；铝，16mm2。
（2）保护导体类型
保护导体由下列的一种或多种导体组成：
－多芯电缆中的导体；
－与带电导体共用的外护物的绝缘的或裸露的导体；
－固定安装的裸露的或绝缘的导体；
3.结论
电击人身伤害事件的发生，是由于出现了危险的间接接触电压。电气工程中接地目的就是为了减少接触电压，而建筑施工中，须按规范要求进行等电位联结，这样便获得了相当低的接触电阻，极大地降低了接触电压。进行等电位联结后，还消除了建筑物外沿PE线窜入的危险故障电压，消除电磁场干扰，减少保护器动作不可靠所带来的危害以及防雷电等。
参考文献：
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[4]解广润 电力系统接地技术 水利电力出版社 1985
[5]吕雅琴 电气设备接地装置及其运行维护 职业技术 2006
论文作者:陈勇
论文发表刊物:《基层建设》2015年21期供稿
论文发表时间:2016/4/7
标签：制式论文; 导体论文; 设备论文; 外壳论文; 截面论文; 电流论文; 电位论文; 《基层建设》2015年21期供稿论文;