配电网络的接地型式及其保护在配电线路设计中的作用探讨
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摘要：在使用低压电的过程中，偶然会因为用电不当引发触电事故甚至引起火灾。在电压超过人体安全触电电压时，人接触就会发生危险；当用电设施或线路漏电或短路时，就会因为这些问题导致火灾同时损毁设备。文章针对不同情况下在配电线路设计中对漏电保护的配合和保护进行了探讨，分析了常规用电时如何安全准确地进行接地使用。
关键词：配电网络；接地型式；配电线路设计；触电事故；用电设施 文献标识码：A
中图分类号：TM625 文章编号：1009-2374（2016）07-0134-02 DOI：10.13535/ki.11-4406/n.2016.07.068
低压配电中的重要环节就是良好的接地，使用低压电时为了避免各种用电事故，需要在低压用电的设计中全面考虑安全保护问题，严格按照配电网络要求的接地型式，达到防火防触电的目标，这对保障设备安全运行和保障人身安全具有重要意义。
当前有三种配电系统主要使用的接地方式：TT系统、TN-C-S以及TN-S系统。
1.1 TT系统
电源中性点直接接地，各用电设备的外壳部分和中性线用保护线接地，如图1所示：
在TT系统中，设备工作时电位为低电位，即使漏电发生时电压也不会太高，此外用电设备使用单独的接地线与地板相连，因此大大提高了安全性。但是也有负面效应，当接地发生故障的时候，电流需要通过地面电阻和电源接地的电阻，电阻抗性较大，极大地降低了电流的流经率，因此用不到过电流保护，这时需要使用剩余电流保护器进行漏电保护。在使用RCD保护时需要注意三个方面：（1）若在供电前面部分的火线已经装RCD，那么后面线路的N线就不允许重复接地；（2）若前部分的供电主线不装RCD，那么零线部分能够允许多次进行接地使用，注意在零线N线上不能装上熔断器和开关；（3）安装在TT系统中的RCD不能是除了两极及四极以外的产品，切断相线时不要忘记同时切断零
线N。
1.2 TN-C-S系统与TN-S系统
电源的中性点直接接地，各用电设备的外壳用保护线接地。按中性线N与保护线PE的不同组合，较常见的有TN-C-S系统与TN-S系统。TN-S方式一般使用工作零线的同时也可作为接地的保护线，这样在节省成本的同时又便于对布局的规划。而TN-C-S系统在工地中比较常见，但有前提条件，上一部分采用的是TN-C的方式供电，但是施工要求必须采用TN-S用于施工中，这样做能够从配电箱里面分出PE线路用于漏电保护。
两种系统图示如图2和图3所示：
1.2.1 TN-S系统。TN-S系统要求必须分离中性线N和保护线PE，然后分别和中性点连接之后再接地。用这种方式一旦发生了相线漏电，会发生短路现象，瞬间导致了提高电流，同时这需要切断故障线路的方式保护电流。但若是保护的线路过长，在增大阻抗的同时也会导致电流保护失效，因此在线路前端装上RCD是非常有必要的，这可以进行二次保护。此系统中对RCD有如下要求：如果防火需求较高时，为了避免火灾的发生，要把RCD作为重点保护对象并在第一时间切断线路处理好故障；中性线不能多次重复接地，不然不能充分发挥切断中性线后保护设施的保护作用。尤其是在干线前面部分安装了RCD时，更应该注意避免这一点，但是PE线是例外，它可以重复接地。
1.2.2 TN-C-S系统。电源干线中PE线与N线共同使用一条PEN线，这条导体线是有接中性线点功能的。进户处的接地线和中性线分开分别作为两条独立的线路，接地线就直接接到设备的外壳处。一旦出现漏电事故的时候，它的特点与TN-S系统是一样的。此系统同样有值得关注的方面：不能安装RCD到PEN部分，接地线和中性线分开之后即可以安装RCD；为了避免PEN断线后危险电压扩散至电设备金属外壳中，此系统中接中性线点功能导体线应该重复接地。大多数情况下，PEN线应当进行多次接地，中性线不宜重复接地处理。
2 RCD的选择
要检测电路中发生的漏电问题，就会在低压配电系统中设置RCD，RCD安装地点越靠近电源侧，保护范围越大，同时故障切断的选择性就变差。如果在末端支线上安装RCD，则可防止大范围停电情况。
2.1 RCD的装设方式
实际应用中，根据RCD的配备位置，可分为三种装设方式：
第一种方式：在支线上装设RCD。最容易发生漏电事故的是分支线上的电气设备，这是因为这是用户最常接触和进行操作地方；在每条分支线上都装设上RCD，一旦发生漏电现象，可以及时对部分电源进行切断，这种方式造成的停电范围较小，方便查找故障，除此之外，RCD后面的线路较短，泄漏电流较小，不易发生失误导致
事故。
第二种方式：在干线上安装RCD。这种方式能够保护RCD后的干、支线电路，但这种方式所造成的停电影响范围大，并且因为泄漏电流较大，容易发生误动作。
第三种方式：在干线及分支线均装设RCD。分支线安装小电流型RCD，避免人身触电，而在干线上安装带延时的RCD，不仅能用于防止电气火灾，还能用于确保主路的安全。整体安全角度来看，这种方式采用把系统分解成多个单独受保护的子系统的方法，既能快速灵敏地切断故障电路，还能保障无故障电路部分的正常供电，是一种较理想的保护方式。
2.2 RCD的选择原则
2.2.1 动作灵敏性原则。漏电保护的目的就是为了保障人身以及财产安全。一般来讲，在设计切断电流时，为了能在线路出现故障的第一时间及时切断电流，电流应当越小越安全，由此可避免直接触电事故的发生。干燥地方的RCD设定电压设定为50V，而在湿润地方应设定为一半的值。作为尾部保护最低电流值则设定为30mA。此外考虑到火灾隐患，一般设定为1vn，在部分通风不好且容易发生火灾的地点，则应该设置在100～200mA这个范围以内。根据相关条例中的规定，一些规定的电流值如下：手持式用电设备为15mA，环境湿度大的地区最高为10mA，医疗设施规定值为6mA，建筑施工工地规定值在20mA左右，家庭普通用电为30mA，防火地区为300mA。
2.2.2 供电可靠性原则。RCD最终目标是保障保护人身财产的安全，因此不要因为防漏电设施过度灵敏的反应而带来负面的效应，如果RCD发生误操作则会导致对生产生活产生不利影响。在实际应用中，对用户数量较多的分支线会出现负荷增加而导致的线路超载运行，为避免这种现象，需要严格遵循关于配电网络的规定。此外需要注意的是RCD设置的不反应电流不应该比正常泄露电流小，为了避免越级误操作，运行设备时除了动作电流之间的层级配合还应在时间上有配合。
3 结语
近年来，低压配电网络的发展势头迅猛，但其暴露的安全用电问题也越来越突出，在实际运用中，需要严格按照配电网络的接地型式进行配电线路设计。只有采取合理的保护配合方式，才能尽可能避免低压用电中的漏电情况和电气火灾事故，保证安全供电和保障用户的人身安全。
参考文献
[1] 尹倩，王禹存.低压配电系统接地型式与保护配置[J].黑龙江科技信息，2014，（12）.
[2] 刘琦.低压配电线路保护选择性技术的探讨[J].企业导报，2011，（11）.
[3] 国家能源局.工业与民用建筑配电设计手册[M].北京：中国电力出版社，2005.
作者简介：梁楚明（1989-），男，广东广州人，身份证号：440111198906253331，研究方向：配电系统设计。