本帖最后由 风平浪静02 于 2015-12-16 10:06 编辑 系统接地的型式及安全技术要求你了解多少 作者：佚名 本文对系统接地及其安全技术的原理，进行一些分析，以飨网友。如有不当，请广大网友拍砖、指正。 第一，关于系统： 由于电压等级为1000V及以下的低压，是直接进入老百姓生产、生活的用电。低压用电的安全直接关乎到老百姓的人身和财产。在保护人身和财产的基础上派生了， TN-C, TN-S, TN-C-S, TT, IT 系统。所以，系统仅仅局限于1000V及以下低压，以上五种类型。它不包括其他电力系统。比如，高压系统也有变压器中性点接地或者不接地问题。它们的作用和方法各有不同，它们也不属于上述五个系统。所以，不能用本文的系统接地给予解释。
系统接地的型式及安全技术要求你了解多少
作者：佚名
本文对系统接地及其安全技术的原理，进行一些分析，以飨网友。如有不当，请广大网友拍砖、指正。
第一，关于系统：
由于电压等级为1000V及以下的低压，是直接进入老百姓生产、生活的用电。低压用电的安全直接关乎到老百姓的人身和财产。在保护人身和财产的基础上派生了， TN-C, TN-S, TN-C-S, TT, IT 系统。所以，系统仅仅局限于1000V及以下低压，以上五种类型。它不包括其他电力系统。比如，高压系统也有变压器中性点接地或者不接地问题。它们的作用和方法各有不同，它们也不属于上述五个系统。所以，不能用本文的系统接地给予解释。
第二，系统接地作用：
我们这个低压，绝大多数是从10/0.4 kV，35/0.4 kV配电变压器，转换而来。我们一直以来，保持配电变压器低压侧中性点就近直接接地的设计施工方法。但是，很少人关注它为什么要就近直接接地。近来，由于有些专家和学者的掺和，这个问题开始变得日渐模糊起来。甚至国家标准GB50303-2002《建筑电气工程施工质量验收规范》第4.1.3说明，明确表示；“由接地装置引出的干线，以最近距离直接与变压器中性点（N端子)可靠连接，以确保低压供电系统可靠、安全地运行。”也受到质疑。
其实，配电变压器低压侧中性点的接地，也就是系统接地。是一种高低压之间的隔离防护措施。因为，高压绕组和低压绕组共同套在同一个铁芯柱上，虽然我们已经考虑了绝缘强度。但是由于变压器运行条件和维护条件的限制，还是存在高压进入低压绕组的风险。而且，变压器高低压套管距离又相对接近，高低压线路同杆架设机会较多，高压线路跨越低压线路也较为平繁。所以，必然存在高压线路坠落在低压线路上风险。所有这些都是高压可能进入低压的隐患。
下面是一张高压进入低压故障电流的示意图。（见图一）
当高压A相与低压系统发生搭接故障，接地电流（Id）就可以通过配电变压器低压绕组→中性点接地（系统接地）→大地→高压分布电容→返回到电源。
在图一的基础上，整理得到故障电压分配示意图（见图二），Eo为高压侧等效电动势10kV。（Zc）是高压系统分布电容等效成阻抗,大约为500～1000Ω。（Zr）是配电变压器低压侧绕组等效成阻抗。由于中性点不接地系统发生单相接地故障，不会产生电源短路问题，所以A相高压绕组电压基本正常。当接地电流（Id）流过低压绕组时，同样产生一个反作用电流。此时的低压绕组阻抗，应该按照短路阻抗计算，Zr＜5Ω 。（Rj）是低压系统对地绝缘电阻，一般Rj≥0.5MΩ。按照上述电压分配图，根据电压分配公式，得到变压器中性点接地（系统接地）时，低压系统绝缘电组（Rj）两端电压;Uj=Eo Zr/(Zc-Zr)＜112V 。低于低压系统额定电压，不对低压系统绝缘构成威胁。如果变压器中性点不接地，没有采用系统接地，（Zr）回路被断开，大部分电压将降落在低压系统绝缘电阻（Rj）的两端，大约为9.8kV。这时低压系统对地绝缘不能承受高电压，造成绝缘击穿，放电事故。这样的放电可能是一个点，也可能是一大片，无法事先预见。如果是在人口密集的综合商贸场所，如果是在易燃易爆大型危化品仓储企业，后果将不堪设想。
第三，高压对低压的影响：
配电系统高压侧为什么需要采用中性点不接地方式。有些人认为是为了提高供电可靠性，其实不然。当配电系统发生故障，哪怕是单相接地故障。如果我们能够迅速准确地切断故障，一定是不会拖延的。从上面分析来看，因为高压系统采用中性点不接地方式。大大地增加了高压侧对地阻抗，保证了高压进入低压时，大部分电压降落在对地分布电容两端，很好地减少了对低压系统的威胁。中性点采用不接地方式，阻断了谐波向系统扩散的路径，提高了供电质量也是其中一个原因。
由于现在10kV配电系统规模越来越大，城市采用电缆输电越来越普遍。系统分布电容越来越大，系统对地容抗就越来越小。首先，从上面分析来看，（Zc）的减小，使得变压器低压绕组内阻抗（Zr）的两端电压升高，威胁着低压系统的安全。其次，单相接地电流的增加，很有可能电弧不能自行熄灭。长时间的电弧放电使得系统发生震荡过电压，威胁系统安全运行。所以，母线接地变压器应运而生。母线接地变压器给高压系
统单相接地提供一个电流旁路，相对使得高压系统对地阻抗增加。保证了低压系统安全性。
由于科技的不断进步，数字继电保护的采用，开关设备的改进。国外开始采用高压系统中性点经小电阻接地方式。我国也开展20kV系统采用经小电阻接地试验。由于中性点经小电阻接地，使系统发生单相接地时，可以直接输出短路电流，使得保护准确、迅速地动作切断故障。也因为中性点经小电阻接地，保证了高压单相接地电流回路的阻抗值。使得高压既准确动作，又限制（Zr）两端电压，确保低压系统安全。
不管如何，配电变压器低压侧中性点直接就近接地，是不可或缺的。如果当低压线路已经发生击穿放电事故，高压保护再动作，则为时已晚。
第四，保护接地导线：
由于电器设备不断发展，用电水平日益增长。零线（PEN）上的电流不断增加，随之零线（PEN）上的电压降也越来越大，断零机率也不断上升。保护接零已经不能满足对人员和设备保护的需要。专用的保护导线（PE）应运而生。请看（图三）；我们可以在零线（PEN）上，分离出来专用保护导线（PE），并进行重复接地。由于（PE）不通过负荷电流，压降减小，断线机率减小，增强了保护接地的可靠性。这就是TN-S系统。我们可以不断地从零线（PEN）中分离出（PE）来，这就是TN-C-S系统。
第五，系统接地点的选择：
前面，我们已经讨论了系统接地和保护接地的作用。如果认为系统接地是高低压之间的一种隔离防护措施，这个接地应该离变压器越近越好。如果认为系统接地是一种电气外露可导电部分保护接地，可以离变压器远一些，甚至可以在负荷中心接地，更有利于保护效果。
我们认为，系统接地通过零线（PEN）引入配电室后接地，这样对防护措施带来隐患。如果因为零线（PEN）载流而导致接地缺失，将造成失去防护屏障。（PEN）的两点接地，负荷电流可以和大地造成分流而产生杂散电流。但就近接地与引入配电室接地相比较，没有发现杂散电流的增加或减小的证据，也缺乏导致杂散电流增加的理论依据。再说，开关柜下一点接地，是一个相对含糊的概念。有的是几米，有的十几米，甚至可以是几十米。距离长对高低压隔离不利。而且有很大一部分配电变压器后面不具备配电室和开关柜。系统接地与保护接地（PE）是两个不同作用的接地。如果需要合并，应该首先考虑系统接地的安全，这是TN系统的首要条件。
我们对利用建筑物地下构造，如地梁钢筋、钢筋地网，用作接地体，保留意见。客观上，地下钢结构可能通过一些杂散电流，但是主观地使其通过电流是不可取的。这样钢结构表面因为通过杂散电流而加剧氧化。如果通过电流较大，如接地故障电流。可能使钢结构局部发热，影响钢结构强度。也不利于接地体的日常维护。
结束语
由于缺乏对系统接地的全面了解，导致系统接地范围含糊不清。分不清什么是系统接地，什么不属于系统接地。把保护接地与系统接地混为一谈，甚至认为系统接地是工作接地。比如，低压发电机中性点接地也是系统接地。低压发电机如果并网，则高低压之间的隔离措施，应该由升压变压器中性点承担。如果低压发电机单机运行，完全有条件作为IT系统。没有理由采用中性点接地运行方式。
综上所述；我们分析系统的安全防护，不仅要关注低压系统本身，而且还要从相关的高压侧开始。只有全面地考虑整个系统的相互关联，才能全方位地，可靠地保证系统的安全。
22楼
xiamuzhixin 发表于 2015-12-18 09:39 可以说系统接地有一定的高压击穿后保护的功能，但不能说系统接地是为了防高压击穿。高压小电阻接地系 …谢谢您的回复，您说的有道理。高低压采用什么方式接地有很多考虑，可能侧重点不一样吧，既要考虑人身安全还要兼顾设备安全以及供电的可靠性，没有绝对安全的系统。
回复
23楼
xiamuzhixin 发表于 2015-12-17 15:59 若只是为了防止高压击穿可以采用隔离变压器，双重绝缘之后可认为无高低压击穿可能，而并不是一定要系统接 …首先，请不要看作是我的理论。因为配电变压器低压侧中性点就近接地我们做了几十年，现在还在做，以后一段时间还要继续做。其次，没有必要把个别现象看作普遍问题。隔离变压次级可以有TN系统形式，但不是隔离变压器次级一定也需要系统接地。配电变压器采用低压侧中性点不接地运行方式有。但是，这是特定环境，特殊条件。不能代表普遍的企业，人们生活的用电。没有必要把个别不按照规矩做的现象，看作我国的普遍问题。再次，我们不可能因为避免IT需要监测系统对地绝缘，而采用系统接地方式。因为就是系统接地才增加了相地事故。我们不可能因为可以降低中性线对地绝缘水平，而采用系统接地方式。因为系统接地以后带来的相地电流问题实在太大。我们不可能因为取得大地参考电位，而采取系统接地。因为系统运行本不需要大地作为参考点。我们也不会因为电源与负荷之间中性点电压的位移，而采取系统接地。因为限制中性点位移电压是靠中性线来维系的。改进变压器的供电方式是可以采用IT系统。但是，三相三芯柱高低压绕组套在同一个铁芯上，按照当前的情况不行。以后如果可以，那是以后的事情了。至于系统接地如何隔离防护高压对低压系统的影响，我想应该已经交待清楚了。注意！不是防止高压击穿，而是击穿以后的一种隔离防护措施。这与我们有了断路器还需要隔离开关，有了隔离开关还需要接地闸刀的保护，理念是相近的。（另外，IT系统里是没有剩余电流概念的。高压系统也没有。）关于系统接地与保护接地的界定，大家一定很清楚了。无需我再重复了。如何是混淆系统接地与保护接地的问题，在文章里已经说了。不过还是可以再说一些。系统接地或者保护接地的丢失，应该是与PEN线先接PE排，或者先接N排，没有关系。而是与接地有没有在正确位置相关。两者合一，是一种混淆系统接地和保护接地的典型例子，因此而丢失保护接地或者系统接地，则是必然的。保护接地可以借用系统接地，系统接地移用系统接地是不应该的。因为系统接地优先于保护接地。系统接地形式字母，系统接地在前，保护接地在后充分表达了这层意义。说到小电阻接地系统，我想我也交待得是清楚的。就是因为小电阻，高压系统单相接地故障时，线电压变成相电压，大部分电压将降落在小电阻上。何来抬高低压系统电压问题呢？有些人，对于小电阻接地系统没有正确的认识，把母线上的“Z” 型变压器当作小电阻接地系统，则肯定与实际情况不相符合了。
回复
24楼
本帖最后由 xiamuzhixin 于 2015-12-18 15:13 编辑 风平浪静02 发表于 2015-12-18 11:59 首先，请不要看作是我的理论。因为配电变压器低压侧中性点就近接地我们做了几十年，现在还在做，以后一段 …首先，为了防高压击穿，才要有系统接地，这是您的理论。而我的观点是，系统接地是根据不同系统的保护理念和供电要求所采用的一种做法。因为需要对整个系统采取某种保护方式和供电方式，所以才有了对应的系统接地。其次，欧洲国家，IT系统民用化很普遍。北欧国家，接地极不好打，接地电阻不能满足系统接地的要求，所以IT系统用于住宅也比较普遍。这是各种系统适用性导致的差异，而不是是否要防止高压击穿。再次字数太多，我就不一一举例了。光说IT系统单相接地时，另外两相的故障电压可达380V，相较TN系统单相故障时，各相电压不平衡度更高，对设备及人身的威胁更大。系统接地和相地故障的说法，并不存在必然联系，即使系统不接地，相地故障就不会发生了么？无系统接地，相地故障会更多抑或更少（系统接地和相地故障为独立事件，两者无必然的直接联系）？无系统接地下，相地故障更危险（IT单相故障，另两相对地可达380）抑或更安全（一次故障下，IT系统可不切断电源）？再谈系统接地对电压漂移的影响。无系统接地，当有雷电流或者各种上端影响时，UPS输出会有波动，对地1000和1220V的UPS输出，依然是合格的220V，但这个220V能用于正常的设备么？整个低压系统也一样，如果没有给系统一个基准电位，若雷电流击中，十万零380V和十万V，一样是380V输出，这样的380能用么？至于，高压小电阻系统高压击穿的分析，如下图5415687对整个低压系统的电压抬升，可按Rd*Un/（Rz+Rl+Rd）计算，这个电压依然可以达到几K伏的程度，即使有系统接地，这个几K伏的电压就安全了？高低压击穿属于变压器故障，自有相应的变压器保护，灯具也有故障的可能，是否系统接地是为了防止灯具故障？（若对灯具故障进行分析，一样能发现系统接地在其中有相应的作用。）
回复
25楼
本帖最后由 风平浪静02 于 2015-12-18 15:50 编辑 xiamuzhixin 发表于 2015-12-18 14:56 首先，为了防高压击穿，才要有系统接地，这是您的理论。而我的观点是，系统接地是根据不同系统的保护理念 …再次说明，不是我的理论，抬举老朽了。类似变压器二次接地，我们不但在配电变压器上做。而且，所有高压与低压变换的互感器中也要做。这个不是理念问题，是安全规程必须、严格、一定要做到的。某种说不清楚的保护方式和供电方式，不具有可论证性。希望不要有猜想的成份。你认为IT系统比TN系统更具有相地事故可能性，而且相地事故与系统接地无关，我无话可说。小电阻接地系统，你把所有的电阻都加上了，唯独把正真限制压降的小电阻给忽略了。希望不要把没有根据的猜想、理念，没有分析过程的结论（灯具故障）带到回帖中，这样会引起混乱。我看、回帖也很费劲。
回复
26楼
学习了:victory:
回复
27楼
本帖最后由 xiamuzhixin 于 2015-12-18 18:29 编辑 风平浪静02 发表于 2015-12-18 15:47 再次说明，不是我的理论，抬举老朽了。类似变压器二次接地，我们不但在配电变压器上做。而且，所有高压与 …大地才是0电位，您把高压小电阻算上？当然，若您说的是准确计算，那电流自然不只是Un（这里的Un是高压系统标称电压）/Rz+Rl+Rd，这点上，我同意您的说法。小子比较懒，有点偷工减料，把Rz前端电位定为Un而已。为防止大家犯我一样的错误，现把公式补全，故障电流=Un（高压标称电压）/Rz+Rl+Rd+Rg（高压接地电阻）电压就是故障电流*Rd。最简易的计算，高压小电阻接地，故障电流几百到一千A，低压系统系统接地电阻以4欧姆计，整个系统承受400~4000V的电压。您拿出您的图来，然后按您自己的算法来算，能把这个故障电压算到100V？空口无凭是说服不了别人的，您画个分析图，然后列个公式自然一目了然。
回复
28楼
如果我没有理解错的话。你认为，假如有20A的电流通过接地体，会有80V的电压。假如1000A电流经过系统接地的接地体，产生4000V的电压降。对吧？
那么没有系统接地呢？你想证明什么呢？是不是希望高压通过低压系统对地放电呢？
我想我已经把电流回路图，等效电路图，分析说明，公式原理，回路大约参数，应该说的很清楚了。应该不是空口白话了。至于服不服别人，对我没有关系。
回复
29楼
xiamuzhixin 发表于 2015-12-18 18:09 大地才是0电位，您把高压小电阻算上？当然，若您说的是准确计算，那电流自然不只是Un（这里的Un是高压系统 …5416022像 Uj 方向为什么指向向上，这样的问题。我真的不知道怎样回答你。要么从克希荷夫第二定律说起。
回复
30楼
xiamuzhixin 发表于 2015-12-18 18:09 大地才是0电位，您把高压小电阻算上？当然，若您说的是准确计算，那电流自然不只是Un（这里的Un是高压系统 …系统接地和相地故障的说法，并不存在必然联系，即使系统不接地，相地故障就不会发生了么？无系统接地，相地故障会更多抑或更少（系统接地和相地故障为独立事件，两者无必然的直接联系）？无系统接地下，相地故障更危险（IT单相故障，另两相对地可达380）抑或更安全（一次故障下，IT系统可不切断电源）？像这样的问题，我也真的不好回答。了解TN系统的人绝不是如此的认识。起码的认识还是要的吧。不然在这样论坛上很难表达清楚的。是不是个别辅导一下。
回复
31楼
本帖最后由 xiamuzhixin 于 2015-12-19 19:01 编辑 风平浪静02 发表于 2015-12-19 09:46 像 Uj 方向为什么指向向上，这样的问题。我真的不知道怎样回答你。要么从克希荷夫第二定律说起。电压方向都反了还第二定律？电源外部的电压方向都是从正到负，图上从0到+，您也真说得出来。把您的高压小电阻接地的故障分析图发出来，自然一目了然。该说的我都说了，若您想继续讨论，那么发分析图和公式，大家坐而论道，用逻辑和分析来说话。若您只想口水，那么，您还是继续您认为对的那套理论。至于违规后不小心出现事故的后果，成达事故就在前面放着。
回复
