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【摘 要】 低压系统系指1kV以下交流电源系统，我国低压变配电系统接地制式，等效采用国际电工委员会（IEC）标准。本文就针对电气设计中低压接地故障保护进行了分析。
【关键词】 电气；低压接地；故障；保护
前言：
为防止因低压配电线路接地故障所发生的人身间接电击、电气火灾及线路的热稳定性，现行的设计和施工中均提出在低压配电线路中需设置接地故障保护。在《低压配电设计规范》中分别详细的规范了几种不同接地型式的系统，明确指出所应采用的不同接地故障保护方式及条件。
一、低压配电系统的接地方式
根据现行的国家标准《电压配电设计规范》，低压配电系统有三种接地形式，即IT系统、TT系统、TN系统。
1、IT系统（图1）
IT系统就是电源中性点不接地、用电设备外露可导电部分直接接地的系统。IT系统可以有中性线。但IEC强烈建议不设置中性线。IT系统中，连接设备外露可导电部分和接地体的导线，就是PE线。对于短距离供电线路，系统在设备或线路漏电时，单相对地漏电电流较小，不会破坏电源电压的平衡；接地故障电压一般也不会超过50V，不会引起间接触电的危险。
2、TT系统（图2）
TT系统就是电源中性点直接接地、用电设备外露可导电部分也直接接地的系统。TT系统的特点：共用接地线与工作零线没有电的联系；正常运行时，工作零线可以有电流，而专用保护线没有电流。TT系统的使用：TT系统由于接地装置就在设备附近，因此PE线断线的几率小，且容易被发现。TT系统设备在正常运行时外壳不带电、故障时外壳高电位不会沿PE线传递至全系统。
3、TN系统
TN系统即电源中性点直接接地、设备外露可导电部分与电源中性点直接电气连接的系统。TN系统主要是靠单相碰壳故障变成单相短路故障，并通过短路保护切断电源来实施电击防护的。TN方式供电系统中，根据其保护零线是否与工作零线分开而划分为TN-S系统、TN-C系统、TN-C-S系统三种形式。
（1）TN-C系统（图3）
将PE线和N线的功能综合起来，由一根称为PEN线的导体同时承担两者的功能。在用电设备处，PEN线既连接到负荷中性点上，又连接到设备外露的可导电部分。由于它所固有的技术上的种种弊端，现在已很少采用，尤其是在民用配电中已基本上不允许采用TN-C系统。
（2）TN-S系统（图4）
TN-S系统中性线N与TT系统相同。与TT系统不同的是，用電设备外露可导电部分通过PE线连接到电源中性点，与系统中性点共用接地体，而不是连接到自己专用的接地体，中性线（N线）和保护线（PE线）是分开的。TN-S系统的最大特征是N线与PE线在系统中性点分开后，不能再有任何电气连接，这一条件一旦破坏，TN-S系统便不再成立。
（3）TN-C-S系统（图5）
TN-C-S系统是，TN-C系统和TN-S系统的结合形式，在TN-C-S系统中，从电源出来的那一段采用TN-C系统，因为在这一段中无用电设备，只起电能的传输作用，到用电负荷附近某一点处，将EN线分开形成单独的N线和PE线。从这一点开始，系统相当于TN-S系统。
二、接地线路故障的“快速排除”
当发生短路故障时、应迅速切断发生故障的线路，从而达到确保设备和人身安全、消除火灾隐患的目的。按IEC364-41标准：对采用220V的TN制供电系统的设备而言，为确保供电线路的热稳定性，应满足下述要求：对固定式设备供电的线路而言，要求断路器开关/熔断器的切断时间<5秒。对手握式/移动式设备供电的线路而言，要求断路器开关/熔断器的切断时间<0.4秒。要求：Z’s<220V/I’d；Zs<220V/Id；I’d和Id：按“反时限、过电流特性”工作的“断路器开关”分别在0.4秒和5秒内断开时所需的最小电流（实际工作中、这个工作电流应≧1.3倍“脱扣跳闸电流”）。Z’s和Zs：发生短路故障/过载故障时的故障线路的接地阻抗。当采用断路器开关作“短路”保护时、要求接地系统的接地电阻尽可能地小，以便断路器开关能尽快地“跳闸”。
三、接地故障保护措施
1、充分利用线路设计中的过电流作为接地保护
采用这样的方式，充分利用所控制的断路器，不用增加其他任何设备，便可以简单的实现了电气设计中低压接地保护，但是这种方法需要有严格的技术执行，和规范的运行时间，以便于在故障发生的第一时间，断路器有可以切断故障电流的缓冲时间。
2、充分利用零序电流，让其成接地故障保护的关键
在基尔霍夫定律中，任何节点的复电流的代数和加起来为零。假设没有出现接地故障，电气设备或者电气系统也没有发生电力泄露，如此，在三相电流中，当矢量和在三相负荷中达到真正平衡时候，Io=0.而三相负荷难以平衡时候，Io=TN，如果有一个地方发生了基地故障，那么此地一定会产生一个接地故障的电流，且为单相接地电流。Id在这种情况下，零序电流等于三相不平衡电流和接地故障时候产生的故障电流之和。以此，可以用零序电流来完成对接地故障保护的目的，但是，在这里需要注意的是，其中的动作电流小于等于三相不平衡电流。
3、在TN系统中多发生金属性的故障短路，故障电流相对很大
因此，要利用过负荷保护和短路保护，安装相关过电器，但特殊情况下，要采用漏电起保护。而相对来讲，IT系统中的故障电流则很难以精确计算，并且，TT系统中故障电流相对也比较小，因此采用过电流的保护措施很难以适应其灵敏度的高要求，故而，这个系统可以采用漏电保护器来完成对接地故障的保护工作。IT系统中，一般第一次接地发生故障时候，故障电流量会相对很小，外边露出的导电部分故障电压也将会被限制在50V以内，不用断电，仅仅设置绝缘体的监控装置，并进行声光自动报警，便可以尽快排出故障。
四、典型错误实例分析
1、TN系统中TN-C-S、TN-S接地形式混淆
某厂区采用TN系统配电，低压电缆从变电所引出至各厂房，采用了TN-S接地形式，即引出五线，各单体建筑的进线处未设重复接地。这种做法违反了《民规》JGJ16-2008第12.4.9款的规定。也有的设计同样采取TN-S系统，在单体进线处设PE线重复接地，虽然没有违反规范，但是从设计合理性上讲，笔者认为不可取，多用了一根线，应该采用TN-C-S形式，即三相四线，单体进线处作PEN线重复接地。
2、剩余电流保护器（RCD）接线错误
若保护线PE接在漏电保护的负载侧，当发生接地故障时，因整个回路均穿过漏电保护装置，检测不出剩余电流，漏电保护装置不动作。同时漏电保护装置的负载侧不能设置重复接地，如有重复接地，部分正常负荷电流将流经大地，对剩余电流动作保护器形成剩余电流而使其在无故障情况下发生误动作。
3、低压配电系统前、后接地形式不一致
某住宅小区，住宅楼内系统设计均采用TN-C-S形式，而小区变电所是由供电部门设计建造，按TT系统供电，则变电所TT系统的安全保护措施难以适应，系统不能正常工作。
五、结论
综上所述，可以看出采用哪种接地故障保护要根据电气装置的电气危险性质、场所环境、用电设备特点、选择一种适合的接地故障保护方式，但是无论是采用过电流保护兼接地故障保护，还是零序电流保护或剩余电流保护，它们都是我国现行规范允许的接地故障保护措施之一，在实施过程中都必须与等电位连接，降低人体接触电压，才能更加完善保护作用。
参考文献：
[1]殷红军.浅析低压配电线路的保护[J].科技致富向导，2012，第13期，61-62页.
[2]李树新.浅析低压配电线路的保护[J].科技致富向导，2012，第7期，95-96页.
【关键词】 电气；低压接地；故障；保护
前言：
为防止因低压配电线路接地故障所发生的人身间接电击、电气火灾及线路的热稳定性，现行的设计和施工中均提出在低压配电线路中需设置接地故障保护。在《低压配电设计规范》中分别详细的规范了几种不同接地型式的系统，明确指出所应采用的不同接地故障保护方式及条件。
一、低压配电系统的接地方式
根据现行的国家标准《电压配电设计规范》，低压配电系统有三种接地形式，即IT系统、TT系统、TN系统。
1、IT系统（图1）
IT系统就是电源中性点不接地、用电设备外露可导电部分直接接地的系统。IT系统可以有中性线。但IEC强烈建议不设置中性线。IT系统中，连接设备外露可导电部分和接地体的导线，就是PE线。对于短距离供电线路，系统在设备或线路漏电时，单相对地漏电电流较小，不会破坏电源电压的平衡；接地故障电压一般也不会超过50V，不会引起间接触电的危险。
2、TT系统（图2）
TT系统就是电源中性点直接接地、用电设备外露可导电部分也直接接地的系统。TT系统的特点：共用接地线与工作零线没有电的联系；正常运行时，工作零线可以有电流，而专用保护线没有电流。TT系统的使用：TT系统由于接地装置就在设备附近，因此PE线断线的几率小，且容易被发现。TT系统设备在正常运行时外壳不带电、故障时外壳高电位不会沿PE线传递至全系统。
3、TN系统
TN系统即电源中性点直接接地、设备外露可导电部分与电源中性点直接电气连接的系统。TN系统主要是靠单相碰壳故障变成单相短路故障，并通过短路保护切断电源来实施电击防护的。TN方式供电系统中，根据其保护零线是否与工作零线分开而划分为TN-S系统、TN-C系统、TN-C-S系统三种形式。
（1）TN-C系统（图3）
将PE线和N线的功能综合起来，由一根称为PEN线的导体同时承担两者的功能。在用电设备处，PEN线既连接到负荷中性点上，又连接到设备外露的可导电部分。由于它所固有的技术上的种种弊端，现在已很少采用，尤其是在民用配电中已基本上不允许采用TN-C系统。
（2）TN-S系统（图4）
TN-S系统中性线N与TT系统相同。与TT系统不同的是，用電设备外露可导电部分通过PE线连接到电源中性点，与系统中性点共用接地体，而不是连接到自己专用的接地体，中性线（N线）和保护线（PE线）是分开的。TN-S系统的最大特征是N线与PE线在系统中性点分开后，不能再有任何电气连接，这一条件一旦破坏，TN-S系统便不再成立。
（3）TN-C-S系统（图5）
TN-C-S系统是，TN-C系统和TN-S系统的结合形式，在TN-C-S系统中，从电源出来的那一段采用TN-C系统，因为在这一段中无用电设备，只起电能的传输作用，到用电负荷附近某一点处，将EN线分开形成单独的N线和PE线。从这一点开始，系统相当于TN-S系统。
二、接地线路故障的“快速排除”
当发生短路故障时、应迅速切断发生故障的线路，从而达到确保设备和人身安全、消除火灾隐患的目的。按IEC364-41标准：对采用220V的TN制供电系统的设备而言，为确保供电线路的热稳定性，应满足下述要求：对固定式设备供电的线路而言，要求断路器开关/熔断器的切断时间<5秒。对手握式/移动式设备供电的线路而言，要求断路器开关/熔断器的切断时间<0.4秒。要求：Z’s<220V/I’d；Zs<220V/Id；I’d和Id：按“反时限、过电流特性”工作的“断路器开关”分别在0.4秒和5秒内断开时所需的最小电流（实际工作中、这个工作电流应≧1.3倍“脱扣跳闸电流”）。Z’s和Zs：发生短路故障/过载故障时的故障线路的接地阻抗。当采用断路器开关作“短路”保护时、要求接地系统的接地电阻尽可能地小，以便断路器开关能尽快地“跳闸”。
三、接地故障保护措施
1、充分利用线路设计中的过电流作为接地保护
采用这样的方式，充分利用所控制的断路器，不用增加其他任何设备，便可以简单的实现了电气设计中低压接地保护，但是这种方法需要有严格的技术执行，和规范的运行时间，以便于在故障发生的第一时间，断路器有可以切断故障电流的缓冲时间。
2、充分利用零序电流，让其成接地故障保护的关键
在基尔霍夫定律中，任何节点的复电流的代数和加起来为零。假设没有出现接地故障，电气设备或者电气系统也没有发生电力泄露，如此，在三相电流中，当矢量和在三相负荷中达到真正平衡时候，Io=0.而三相负荷难以平衡时候，Io=TN，如果有一个地方发生了基地故障，那么此地一定会产生一个接地故障的电流，且为单相接地电流。Id在这种情况下，零序电流等于三相不平衡电流和接地故障时候产生的故障电流之和。以此，可以用零序电流来完成对接地故障保护的目的，但是，在这里需要注意的是，其中的动作电流小于等于三相不平衡电流。
3、在TN系统中多发生金属性的故障短路，故障电流相对很大
因此，要利用过负荷保护和短路保护，安装相关过电器，但特殊情况下，要采用漏电起保护。而相对来讲，IT系统中的故障电流则很难以精确计算，并且，TT系统中故障电流相对也比较小，因此采用过电流的保护措施很难以适应其灵敏度的高要求，故而，这个系统可以采用漏电保护器来完成对接地故障的保护工作。IT系统中，一般第一次接地发生故障时候，故障电流量会相对很小，外边露出的导电部分故障电压也将会被限制在50V以内，不用断电，仅仅设置绝缘体的监控装置，并进行声光自动报警，便可以尽快排出故障。
四、典型错误实例分析
1、TN系统中TN-C-S、TN-S接地形式混淆
某厂区采用TN系统配电，低压电缆从变电所引出至各厂房，采用了TN-S接地形式，即引出五线，各单体建筑的进线处未设重复接地。这种做法违反了《民规》JGJ16-2008第12.4.9款的规定。也有的设计同样采取TN-S系统，在单体进线处设PE线重复接地，虽然没有违反规范，但是从设计合理性上讲，笔者认为不可取，多用了一根线，应该采用TN-C-S形式，即三相四线，单体进线处作PEN线重复接地。
2、剩余电流保护器（RCD）接线错误
若保护线PE接在漏电保护的负载侧，当发生接地故障时，因整个回路均穿过漏电保护装置，检测不出剩余电流，漏电保护装置不动作。同时漏电保护装置的负载侧不能设置重复接地，如有重复接地，部分正常负荷电流将流经大地，对剩余电流动作保护器形成剩余电流而使其在无故障情况下发生误动作。
3、低压配电系统前、后接地形式不一致
某住宅小区，住宅楼内系统设计均采用TN-C-S形式，而小区变电所是由供电部门设计建造，按TT系统供电，则变电所TT系统的安全保护措施难以适应，系统不能正常工作。
五、结论
综上所述，可以看出采用哪种接地故障保护要根据电气装置的电气危险性质、场所环境、用电设备特点、选择一种适合的接地故障保护方式，但是无论是采用过电流保护兼接地故障保护，还是零序电流保护或剩余电流保护，它们都是我国现行规范允许的接地故障保护措施之一，在实施过程中都必须与等电位连接，降低人体接触电压，才能更加完善保护作用。
参考文献：
[1]殷红军.浅析低压配电线路的保护[J].科技致富向导，2012，第13期，61-62页.
[2]李树新.浅析低压配电线路的保护[J].科技致富向导，2012，第7期，95-96页.