如何深入理解低压配电网的接地系统？

如何深入理解低压配电网的接地系统

低压配电网的接地系统是电力安全的核心保障之一，其设计直接影响供电可靠性、设备保护能力和人身安全。本文将从接地系统的基本原理、分类特征、应用场景及选型逻辑等维度展开系统性剖析，并结合实际工程案例探讨其技术要点。

一、低压接地系统的核心功能与分类逻辑

低压接地系统通过导体与大地或等电位体的连接实现两大核心功能：抑制过电压危害（如雷击、操作过电压）和构建故障电流回路（实现保护装置快速切断故障）。根据IEC60364与GB标准，其分为三大类型：

IT系统：电源中性点不接地或高阻抗接地，设备外壳独立接地；

TT系统：电源中性点直接接地，设备外壳独立接地；

TN系统：电源中性点直接接地，设备外壳通过保护导体（PE/PEN）与电源接地点连接，包含TN-C、TN-S、TN-C-S三种子类。

二、典型系统架构与工程特性对比

以下从结构特征、安全性能、经济成本等维度对比三大系统（表1）：

（注：数据综合自文献）

三、关键参数与选型决策树

接地电阻要求：

TT系统：设备接地电阻Ra≤50/IΔn（IΔn为RCD额定动作电流，通常30mA对应Ra≤1667Ω）；

TN系统：变压器中性点接地电阻Rb≤4Ω（GB50054）；

IT系统：系统对地绝缘阻抗Z≥50kΩ（IEC60364-4-41）。

选型决策逻辑（图1）：

[供电连续性需求高]→IT系统

[分散式负荷+高土壤电阻率]→TT系统+RCD

[集中式负荷+强电磁环境]→TN-S系统

[成本敏感+混合负载]→TN-C-S系统

四、典型故障场景与防护策略

TN系统PEN线断裂：断裂点后设备外壳可能带220V相电压，需设置多重重复接地（间距≤50m，阻值≤10Ω）；

TT系统雷击反击：独立接地极间距需≥20m，避免地电位差引发跨步电压；

IT系统二次异相接地：配置绝缘监测仪（IMD）实时报警，并配合延时过流保护实现选择性跳闸。

案例：某化工厂采用IT系统供电，在反应釜电机发生L1相碰壳故障时，IMD发出预警但维持供电，维修人员在2小时内定位更换受损电缆，避免了全厂停产损失约200万元。

五、新型技术发展趋势

智能接地监测：基于物联网的分布式接地电阻在线监测系统（精度±0.5Ω）；

混合接地系统：IT系统与TN-S系统分段组合，兼顾连续供电与故障快速切除；

新型接地材料：膨润土降阻剂使接地电阻降低40%，石墨复合电极寿命达30年。

结语

低压配电网接地系统的选择需综合考量供电场景、安全等级、经济成本等多重因素。随着智能电网技术的发展，接地系统正从被动防护向主动监测、自适应调节方向演进。工程师需深入掌握各类系统的内在机理，方能在复杂工况下作出最优决策。