电气设备接地种类及原理

1 、接地类型

（1）概述

接地是为了保证电气设备的可靠运行和人身、设备的安全，把电气设备的某一部分通过接地装置和大地相连接，或是把电气设备与某一基准点做电气连接既接基准点地。

接地类型可以划分为：功能性接地、保护性接地和二者合一的接地。

  （2）功能性接地

在正常工作情况下，为保证电网和电气设备可靠运行而进行的接地。例如：变压器的中心点接地，发电机的中性点接地。

（3）保护性接地

在电网和电气设备发生故障的情况下，为保证人身和电气设备的安全而进行的接地称为保护性接地。保护性接地又可以分为接地和PEN线接地。

1 ）保护接地

电气装置外露导电部分和装置以外的导电部分在发生故障时可能会带有电压，为了降低此电压，减少对人体的危害，对其进行电气接地。例如：电气设备的金属外壳接地，母线的金属支架接地等。

2 ）过电压保护接地

为了防止过电压对人身和电气设备的危害而进行的接地。例如;电气设备、电气线路以及建筑物的防雷接地等。

3 ）防静电接地

为了消除静电对人身和电气设备的危害而进行的接地。例如：计算机房采用导静电地板做接地。

（4）功能性和保护性合一的接地

屏蔽接地就是功能性和保护性合一的接地。例如：仪表的屏蔽线缆接地。

2 、接地的作用

接地系统在正常工作和事故运行的情况下，为保证电力系统、信息数据系统与电子设备的正常可靠的运行，以及防止人身受到电击危害，减少财产损失等方面起到重要的作用。

电气装置保护接地的范围：

（1）下列电气设备外漏可导电部分，除另有规定外，都应做保护接地。

1 ）电机、变压器、电器，手握式及移动式电器的底座和外壳

2 ）电气设备的传动装置

3 ）互感器的二次绕组

4 ）发电机的中性点柜外壳，发电机出线柜外壳等

5 ）气体绝缘全封闭式组合电气（GIS）的接地端子

6 ）配电柜（屏）、控制柜（屏）等的金属框架

7 ）电缆的金属外皮、穿导线的钢管和电力电缆的接线盒、终端盒的金属外壳

8 ）室内外配电装置的金属框架、钢筋混凝土构架的钢筋和靠近带电部分的金属围栏等

9 ）电力线路的金属保护管、各类金属接线盒,敷线的钢索以及重运设备（起重机）的轨道

10 ）装有避雷线的电力线路杆塔

11 ）在非沥青地面的居民区内，无避雷线的小接地短路电流架空电力线路的金属杆塔和钢筋混凝土杆塔

12 ）安装在电力线路杆塔上面的电气设备及其支架

13 ）封闭式组合电气和箱式变电站的金属箱体

14 ）金属电缆桥架、线槽和各类金属构架和支架

（2）下列电气设备的外漏导电部分，除另有要求外，可不做保护接地

1 ）正常环境干燥场所交流电压50V以下、直流120V以下的电气设备的金属外壳，但是爆炸危险环境除外

2 ）安装在电气柜、屏已接地的金属框架上的电器、仪表的金属外壳，以及发生绝缘损坏时，在支持物上不会引起危险电压的绝缘子金属底座等

3 ）安装在已接地的金属框架上的设备（要保证具有良好的电气连续性）

4 ）在木质、沥青等不良导电地面的干燥房间内，交流电压380V以下，直流电压220V以下的电气设备金属外壳。但当维护人员可能同时触到电气设备技术外壳和接地物件除外

5 ）电压220V以及以下的蓄电池室内的支架

三、接地装置要求

（1）接地系统组成

接地系统由接地极，接地线与总接线端子（总接地母排）构成：

1 ）接地极分为人工接地极和自然接地极。

兼作接地极使用的直接与大地接触的各种金属构件、金属井管、钢筋混凝土建（构）筑物的基础，金属管道，设备等成为自然接地极

人工制作的接地极称为人工接地极

人工接地极水平敷设可采用圆钢、扁钢。垂直敷设可采用角钢、钢管等

人工垂直接地体长度宜为2.5m。人工垂直接地体与水平接地体间距宜为5m，受条件的限制时，可适当的调整。

四、交流低压供电系统的接地形式

根据现行的国家标准《低压配电设计规范》（GB50054）的定义，将低压配电系统分为三种，即ＴＮ系统、ＴＴ系统、ＩＴ系统三种形式。其中，第一个大写字母Ｔ表示电源变压器中性点直接接地；Ｉ则表示电源变压器中性点不接地（或通过高阻抗接地）。第二个大写字母Ｔ表示电气设备的外壳直接接地，但和电网的接地系统没有联系；Ｎ表示电气设备的外壳与系统的接地中性线相连。

（1）ＴＮ系统

电力系统的电源变压器的中性点接地，根据电气设备外露导电部分与系统连接的不同方式又可分三类：即ＴＮ-Ｃ系统、ＴＮ-Ｓ系统、ＴＮ-Ｃ-Ｓ系统

1） TN—C 系统

其特点是：整个系统保护零线（ＰＥ）与工作零线（Ｎ）合一。

（１）它是利用中性点接地系统的中性线（零线）作为故障电流的回流导线，当电气设备相线碰壳，故障电流经零线回到中点，由于短路电流大，因此可采用过电流保护器切断电源，ＴＮ—Ｃ系统一般采用零序电流保护

（２）ＴＮ—Ｃ系统适用于三相负荷基本平衡场合，如果三相负荷不平衡，则ＰＥＮ线中有不平衡电流，再加一些负荷设备引起的谐波电流也会注入ＰＥＮ，从而中性线Ｎ带电，且极有可能高于５０Ｖ，它不但使设备机壳带电，对人身造成不安全，而且还无法取得稳定的基准电位

（３）ＴＮ—Ｃ系统应将ＰＥＮ线重复接地，其作用是当接零的设备发生相与外壳接触时，可以有效地降低零线对地电压

由上可知，TN-C系统存在以下缺陷：

（1）当三相负载不平衡时，在零线上出现不平衡电流，零线对地呈现电压。当三相负载严重不平衡时，触及零线可能导致触电事故。

（2）通过漏电保护开关的零线，只能作为工作零线，不能作为电气设备的保护零线，这是由于漏电开关的工作原理所决定的。

（3）对接有二极漏电保护开关的单相用电设备，如用于TN-C系统中其金属外壳的保护零线，严禁与该电路的工作零线相连接，也不允许接在漏电保护开关前面的PEN线上，但在使用中极易发生误接。

（4）重复接地装置的连接线，严禁与通过漏电开关的工作零线相连接。

2 ）TN—S系统

其特点是：整个系统保护零线（ＰＥ）与工作零线（Ｎ）是分开的。

（１）当电气设备相线碰壳，直接短路，可采用过电流保护器切断电源；
（２）当Ｎ线断开，如三相负荷不平衡，中性点电位升高，但外壳无电位，ＰＥ线也无电位；
（３）ＴＮ—Ｓ系统PE线首末端应做重复接地，以减少PE线断线造成的危险。
（４）ＴＮ—Ｓ系统适用于工业企业、大型民用建筑。

目前单独使用独一变压器供电的或变配电所距施工现场较近的工地基本上都采用了ＴＮ—Ｓ系统，与逐级漏电保护相配合，确实起到了保障施工用电安全的作用，但ＴＮ—Ｓ系统必须注意几个问题：

（1）保护零线绝对不允许断开。否则在接零设备发生带电部分碰壳或是漏电时，就构不成单相回路，电源就不会自动切断，就会产生两个后果：一是使接零设备失去安全保护；二是使后面的其他完好的接零设备外壳带电，引起大范围的电气设备外壳带电，造成可怕的触电威胁。因此在《JGJ46-2005施工现场临时用电安全技术规范》规定专用保护线必须在首末端做重复接地。
（2）同一用电系统中的电器设备绝对不允许部分接地部分接零。否则当保护接地的设备发生漏电时，会使中性点接地线电位升高，造成所有采用保护接零的设备外壳带电。

（3）保护接零PE线的材料及连接要求：保护零线的截面应不小于工作零线的截面，并使用黄/绿双色线。与电气设备连接的保护零线应为截面不少于2.5mm ² 的绝缘多股铜线。保护零线与电气设备连接应采用铜鼻子等可靠连接，不得采用铰接；电气设备接线柱应镀锌或涂防腐油脂，保护零线在配电箱中应通过端子板连接，在其他地方不得有接头出现。

2 ）TN—C-S系统

其特点是：整个系统有一部分保护零线（ＰＥ）与工作零线（Ｎ）是合一的。

它由两个接地系统组成，第一部分是ＴＮ—Ｃ系统，第二部分是ＴＮ—Ｓ系统，其分界面在Ｎ线与ＰＥ线的连接点。

（１）当电气设备发生单相碰壳，同ＴＮ—Ｓ系统；
（２）当Ｎ线断开，故障同ＴＮ—Ｓ系统；
（３）ＴＮ—Ｃ—Ｓ系统中ＰＥＮ应重复接地，而Ｎ线不宜重复接地。
  ＰＥ线连接的设备外壳在正常运行时始终不会带电，所以ＴＮ—Ｃ—Ｓ系统提高了操作人员及设备的安全性。施工现场一般当变台距现场较远或没有施工专用变压器时采取ＴＮ—Ｃ—Ｓ系统。

(2)TT 系统

电源中性点直接接地，电气设备的外露导电部分用ＰＥ线接到接地极（此接地极与中性点接地没有电气联系）

（3）ＩＴ系统

电源变压器中性点不接地（或通过高阻抗接地），而电气设备外壳采用保护接地