低压接地系统的接地故障保护要求

低压接地系统，作为电力系统中不可或缺的一环，对于保障电力安全、稳定运行起着至关重要的作用。在电力传输与分配过程中，低压接地系统能够有效地将电气设备的金属外壳或其他导电部分与大地相连，从而实现电气安全。我们都知道低压 配电线路保护的设置除了短路保护、过负荷保护外，还应有接地故障保护，用于防止人身间接电击以及电气火灾、线路损坏等事故。下面本文将详细介绍低压接地系统的接地故障保护要求，电气设计人员可以参考学习一下。

▌TN系统接地故障保护的几种方式及要求：

1）采用过电流保护作接地故障保护

当过电流保护满足灵敏度要求时，采用断路器的过电流脱扣器的 短路瞬时保护 ，是最经济、最方便的。但当配电线路较长时，线路阻抗增大，接地故障电流 Id 较小，以致短路瞬时保护难以满足灵敏度要求。

这时，我们则可以考虑采用 带短延时过电流脱扣器 的断路器作接地故障保护。断路器的短延时保护整定值（Isd）往往只有瞬时保护整定值（Ii）的 1/5~1/3 左右，所以更容易实现保护。但这种方式需要断路器脱扣器选型是 电子脱扣器 ，其价格往往比常规的热磁脱扣器要贵很多，故很少被采用，一般用在一级配电的馈线断路器上。

这两种方式均应满足下式要求：

◆ Id ≥ 1.3 x Ii（或 Isd）

以上方式是借助了断路器本体的过电流脱扣器来提供保护，以下两种方式则是要通过带有接地故障保护功能附件的断路器来保护，我们可以二选一。

2）采用零序电流（三相不平衡电流）保护作接地故障保护

当过电流脱扣器的瞬时和短延时保护都不满足灵敏度要求时，可以采用零序电流保护，它适用于TN-C、TN-C-S、TN-S系统，但不适用于谐波电流较大的配电回路，且此方式仅能通过断路器中 电子脱扣器 的接地故障保护功能（Ig）来实现。

设计中，在低压侧总进线断路器处就采用了这种方式，断路器有四段保护功能，即长延时Ir、短延时Isd、短路瞬时Ii、接地故障保护Ig。

什么是零序电流 In ？即 In = Iu + Iv + Iw。

通常情况下，配电线路的三相负荷接近于平衡，当谐波电流又很小时，流过中性线（N）的电流很小。如发生单相接地故障时，零序电流 In 会大大增加。

所以零序电流保护整定值 Ig 必须大于正常运行时PEN或N线中流过的最大三相不平衡电流、谐波电流、正常泄漏电流之和。

这种方式应满足以下要求：

◆ Ig ≥ 2.0 x In （式1）

◆ Id ≥ 1.3 x Ig （式2）

我们具体如何操作呢？

配电干线正常运行时的零序电流值 In 一般不会超过线路计算电流的20%~25%，零序电流保护整定值 Ig 可整定在断路器长延时 Ir 的50%~60%之间，同时再满足式（2） 的要求即可。

3）采用剩余电流保护装置（RCD）作接地故障保护

当过电流保护不满足灵敏度要求时，也可以采用RCD剩余电流保护。设计中，我们通常将这种方式运用在二、三级配电中。

什么是剩余电流 Ie ？即 Ie = Iu + Iv + Iw + In。从这个公式中，我们可以看到它多增加了一个中性线电流的矢量和，这样测得的电流值将更小、更精确，实际上就是通过PE线上的接地故障电流。

因此，采用剩余电流保护比零序电流保护的动作灵敏度更高。它只适用于TN-S系统，不适用于TN-C系统。TN-C-S系统使用RCD时，RCD不应穿过PEN线，PE线与PEN线的汇合点应在RCD的电源侧，以免RCD拒动。

这种方式应满足以下要求：

◆ Ie ≥ 1.3 x Ia，Ia 为剩余电流保护动作值

但还应注意以下几个问题：

◆ 为避免保护误动作，RCD整定值应大于正常运行时所保护回路的泄漏电流总和的2.5~4倍。

◆ 对于手握式或移动式设备、插座回路应装设RCD，且其额定动作电流应小于等于30mA；用于医疗设备、游泳池、浴室照明的剩余电流保护器，其整定值应为10mA；为防电气火灾而装设的RCD，其额定动作电流不应超过300mA。

◆ 多级装设RCD时，需注意额定剩余 动作电流 和 动作时间 都应具有选择性。

◆ 严禁将PE线穿过RCD。

◆ 剩余电流保护动作时应断开所保护回路的相线和中性线。

▌TT系统和IT系统的接地故障保护要求：

（1）TT系统接地故障保护要求

对于TT系统，电源侧的系统接地（接地电阻值Rb不大于4Ω）和用电设备端的保护接地（接地电阻值Ra一般取10~30Ω）没有电气连通，当发生单相接地故障时，故障回路阻抗较大，故障电流较小，采用断路器的过电流保护常难以满足灵敏度要求， 故应采用 RCD 来进行接地故障保护 ，其注意事项与上面的TN系统相同。

（2）IT系统的接地故障保护要求

对于IT系统，发生第一次单相接地故障时，故障电流很小（毫安级），仅为另两相对地电容电流的相量和，用电设备外露导电部分的故障电压处于接触电压限值以下，不构成对人体的危害，无需切断电源， 故接地故障保护通常采取对配电系统进行绝缘监测并报警的方式 。故障发生后值班人员应在2小时内排除故障，否则建议手动切除故障回路，以避免另两相发生二次接地故障形成相间短路，引起供电中断。