大型游乐设施配电系统接地型式的探讨

周强

摘 要：分析不同接地型式的配电系统应用在大型游乐设施的利弊情况，确定适合大型游乐设施配电系统的接地型式。

关键词：大型游乐设施；配电系统接地型式

Discussion on grounding type of Large Rides power distribution system

Zhou Qiang

Abstract： Analysis the cons of different grounding types of large ridesdistribution systems，determinesuitable forgroundingtype of large ridesdistribution system.

Keywords：largeridesdistribution systemgrounding types

概述

低压配电系统的接地型式依据《交流电气装置的接地设计规范》GB50065-2011可分为IT系统、TT系统和TN系统，而TN系统又可分为TN-S系统、TN-C-S系统、TN-C系统。笔者结合日常工作，发现已使用的大型游乐设施的接地型式有TT系统、 TN-S系统、TN-C-S系统和TN-C系统。本文通过对大型游乐设施配电系统应用不同接地型式的利弊进行分析和比较，提出符合我国目前大型游乐设施配电系统的接地型式，现将个人的点滴体会与大家交流，以供参考。

1.IT 接地系统的利弊分析

系统的电源不接地或通过阻抗接地，电气设备的外壳可直接接地或通过保护线接至单独接地体。如图1。

优点：运用 IT 方式供电系统，由于电源中性点不接地，相对接地装置基本没有电压。电气设备的相线碰壳或设备绝缘损坏时，单相对地漏电流较小，不会破坏电源电压的平衡，一定条件下比电源中性点接地的系统供电可靠； IT 方式供电系统在供电距离不是很长时，供电的可靠性高、安全性好。

缺点：如果供电距离很长时运用 IT 方式供电，从图1 可见，电气设备的相线碰壳或设备绝缘损坏而漏电时，由于供电线路对大地的分布电容会产生电容电流，此电流经大地可形成回路，电气设备外露导电部分也会形成危险的接触电压。

2.TT 接地系统的利弊分析

本系统是指，电力系统中性点直接接地，电气设备外露导电部分与大地直接联接，而与系统如何接地无关。专用保护线（PE线）和工作中性线（N线）分开，PE线与N线没有电的联系。正常运行时，PE线没有电流，N线可以有电流。在 TT 系统中负载的所有接地均称为保护接地，如图 2。

优点：①TT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。

②TT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。因此，TT系统在适用于对电压敏感的数据处理设备及精密电子设备进行供电；在爆炸与火灾危险性场所等有优势。

③TT 系统适用于接地保护占很分散的地方。

缺点：①当电气设备的金属外壳带电（相线碰壳或设备绝缘损坏而漏电）时，由于有接地保护，可以大大减少触电的危险性。但是，低压断路器（自动开关）不一定能跳闸，造成漏电设备的外壳对地电压高于安全電压，属于危险电压。

②当漏电电流比较小时，即使有熔断器也不一定能熔断，所以还需要漏电保护器作保护，困此 TT 系统难以推广。

③TT 系统接地装置耗用钢材多，而且难以回收、费工时、费料。

3.TN接地系统的利弊分析

TN 方式供电系统是将电气设备的外露导电部分与工作中性线相接的保护系统，称作接零保护系统，用 TN 表示。它的特点如下：

1）当电气设备的相线碰壳或设备绝缘损坏而漏电时，实际上就是单相对地短路故障，理想状态下电源侧熔断器会熔断，低压断路器会立即跳闸使故障设备断电，产生危险接触电压的时间较短，比较安全。

2） TN 系统节省材料、工时，应用广泛。

①TN-C 方式供电系统

本系统中，保护线与中性线合二为一，称为PEN线。如图 3。

优点：TN-C方案易于实现，节省了一根导线，且保护电器可节省一极，降低设备的初期投资费用；发生接地短路故障时，故障电流大，可采用一过流保护电器瞬时切断电源，保证人员生命和财产安全。

缺点：线路中有单相负荷，或三相负荷不平衡，及电网中有谐波电流时，由于PEN中有电流，电气设备的外壳和线路金属套管间有压降，对敏感性电子设备不利；PEN线中的电流在有爆炸危险的环境中会引起爆炸；PEN线断线或相线对地短路时，会呈现相当高的对地故障电压，可能扩大事故范围；TN-C系统电源处上使用漏电保护器时，接地点后工作中性线不得重复接地，否则无法可靠供电。

②TN-S 方式供电系统

本系统中，保护线（PE）和中性线（N）严格分开，称作 TN-S 供电系统。如图4。

优点：正常时即使工作中性线上有不平衡电流，专用保护线上也不会有电流。适用于数据处理和精密电子仪器设备，也可用于爆炸危险场合；民用建筑中，家用电器大都有单独接地触点的插头，采用TN-S系统，既方便，又安全；如果回路阻抗太高或者电源短路容量较小，需采用剩余电流保护装置对人身安全和设备进行保护，防止火灾危险；TN-S 系统供电干线上也可以安装漏电保护器，前提是工作中性线N线不得有重复接地。专用保护线PE 线可重复接地，但不可接入漏电开关。

缺点：由于增加了中性线，初期投资较高；？TN-S系统相对地短路时，对地故障电压较高。

③TN-C-S 方式供电系统

本系统是指，如果前部分是 TN-C方式供电，但为考虑安全供电，二级配电箱出口处，分别引出 PE 线及N线，即在系统后部分二级配电箱后采用 TN-S 方式供电，这种系统总称为 TN-C-S 供电系统。如图5。endprint

优点：（1） TN-C-S 系统可以降低电动机外壳对地的电压，然而又不能完全消除这个电压，这个电压的大小取决于负载不平衡的情况及线路的长度。要求负载不平衡电流不能太大，而且在 PE 线上应作重复接地。

（2）PE 线在任何情况下都不能进入漏电保护器，因为线路末端的漏电保护器动作会使前级漏电保护器跳闸造成大范围停电。

（3）对 PE 线除了在总箱处必须和 N 线相接以外，其他各分箱处均不得把 N 线和 PE 线相联， PE 线上不许安装开关和熔断器。

缺点：三相负载严重不平衡时，后部PE线上电气设备的外壳会有接触电压产生。

4.大型游乐设施低压配电系统接地型式选用分析

从上述各低压配电系统接地型式的分析情况来看，因IT 方式供电系统和TT 供电系统，在供电低压线路上使用时，当线路发生故障，用电设备会产生危险电压，对人身的安全有危险性，又大型游乐设施是与人员接触频繁的机电设备，所以不建议使用。又TN-C系统有线路中有单相负荷，或三相负荷不平衡，及电网中有谐波电流时，对敏感性电子设备不利的缺陷，而大型游乐设施多数有敏感性电子设备，同样不建议使用。而TN-S 系统能够满足大型游乐设施的安全和使用要求。除非三相负荷严重不平衡情况，TN-C- S系统也能够满足大型游乐设施的安全和使用要求。

5.游乐设施相关法规和标准中存在的问题

1）《游乐设施监督检验规程（试行）》（以下简称“检验规程”）第7.1条规定“低压供电系统的接地形式应采用TN-S系统。”。7.2 “电气设备金属外壳等必须可靠接地，低压配电系统保护接地电阻应不大于10Ω。”。

2）《游乐设施安全规范》（GB8408-2008 ）（以下简称“GB8408”）第6.6.1规定“低压配电系统的接地型式应采用TN-S系统或TN-C-S系统。”。第6.6.2 规定“电气设备中正常情况下不带电的金属外壳、金属管槽、电缆金属保护层、互感器二次回路等必须与电源线的地线（PE）可靠连接，低压配电系统保护重复接地电阻应不大于10Ω。接地装置的设计和施工应符合GBJ65、GB50169的规定。”

3）《游乐设施安全技术监察规程（试行）》（以下简称“监察规程”）第十三条（二） 规定“游乐设施的低壓配电系统的接地型式应采用TN-S系统；电气设备金属外壳及不带电金属结

构等必须可靠接地；低压配电系统的保护重复接地电阻不大于10Ω；接地装置的设计和施工应符合《工业与民用电力装置的接地设计规范》（GBJ65）、《电气装置安装工程接地装置施工及验收规范》（GB50169）的规定；带电回路与地之间的绝缘电阻应不小于1MΩ”。

通过对上述标准和规程进行比较和分析，不难发现以下问题。

“检验规程”、“GB8408”和“监察规程”对低压供电系统的接地型式要求不一致，制造和安装单位按照“GB8408”的要求，设计和安装采用TN-C-S低压供电系统的接地型式，而检验机构和监察机构按照“检验规程”和“监察规程”进行检验和监察，只有“TN-S系统”才符合要求。

由《电气安全名词术语》（GB 4776-84）和《交流电气装置的接地设计规范》（GB50065-2011）知“TN-S系统”和“TN-C-S系统”的接地形式应为“工作接地”和“重复接地”，而无“保护接地”和“保护重复接地”的提法，让相关工作人员无所适从。

结语

通过本文的分析，对于大型游乐设施采用何种接地保护系统是可以根据现场的供电条件、电气装置的特性和运行条件因素进行选择。从设备安全角度和安全检验角度因素考虑，可优先选用TN-S 系统，在三相负荷无严重不平衡的情况下，可以选用TN-C- S系统。

参考文献

[1]《游乐设施安全规范》（GB8408-2008）

[2]《交流电气装置的接地设计规范》（GB50065-2011）

[3]《电气安全名词术语》（GB 4776-84）

[4]《游乐设施监督检验规程（试行）》

[5]《游乐设施安全技术监察规程（试行）》endprint