IEC标准为何彻底告别重复接地？

IEC标准为何彻底告别重复接地？

引用

网易

1.

https://www.163.com/dy/article/JQI7I9IE05119QHS.html

在低压配电系统中，接地的合理性直接关系到电气安全。我国传统习惯在TN系统进线处设置重复接地，以降低PE线的对地电位。然而，IEC标准并不强制要求重复接地，而是强调总等电位联结的重要性。本文从TN-C-S系统出发，通过等效电路分析比较三种情况下的预期接触电压，探讨IEC标准为何建议取消重复接地。

TN-C-S系统及重复接地概述

TN-C-S系统的基本结构

在TN-C-S（Terre-Neutral Combined-Separate）系统中，PEN线（保护-中性复合线）在进线箱处分离为PE线（保护接地线）和N线（中性线），PE线用于设备外壳接地，而N线用于负载供电。

在常见的设计中，进线处PEN线通常与接地极连接，形成重复接地，而在建筑物内部，PE线通过总等电位联结连接至金属管道、建筑钢筋等，以进一步降低电位差。

重复接地的传统作用：

• 降低PE线对地电位，从而减少接地故障时的接触电压。
• 形成额外的泄流通道，提高系统抗干扰能力。
• 在部分场景下，改善系统电磁兼容性。

然而，IEC标准认为，总等电位联结的效果远优于重复接地，因此建议取消重复接地，下面将通过电路分析对此进行详细说明。

不同情况下的接触电压分析

1. 无重复接地、无总等电位联结时的情况

当TN-C-S系统仅依赖PEN线回路进行接地连接，且未进行重复接地或总等电位联结时，发生单相接地故障时，故障电流的路径如下：

相线 → 设备外壳（PE线）→ PEN线 → 变压器低压绕组

等效电路可简化为：

其中，

• Zl：相线阻抗
• Zpe：PE线阻抗
• Zpen：PEN线阻抗

人体接触电压由PE线和PEN线上的压降共同决定，导致较高的接触电压，存在安全隐患。

2. 采用重复接地时的情况

如果在进线处PEN线额外连接一个接地极（接地电阻Ra），则故障电流的流通路径变为：

相线 → PE线 → PEN线 & Ra → 变压器低压绕组

此时，人体接触电压减少，计算公式如下：

其中，

• Ra：重复接地电阻
• Rb：变压器接地电阻

由于Ra和Rb的值一般较大（约4Ω~10Ω），其对人体接触电压的降低作用有限。

3. 采用总等电位联结时的情况

总等电位联结通过将PE线与建筑钢筋、金属管道、电缆外皮等导体连接，形成大面积的等电位体，使设备外壳与地面间的电位差大幅降低。

此时，PEN线的电压降不再影响人体接触电压，计算公式变为：

相比之下，接触电压仅由PE线上的电压降决定，远低于前两种情况。

为什么IEC标准建议取消重复接地？

从上述分析可以看出，总等电位联结比重复接地更有效地降低人体接触电压。具体而言：

1. 总等电位联结的降压效果更优

• 采用合理的等电位联结，接触电压的降低幅度是重复接地的3~5倍。
• 由于总等电位联结使用的是建筑钢筋、金属管道等自然接地体，其接地电阻远低于单独设置的重复接地极，因此其电压降更小。

2. 减少潜在电流回流路径，降低地电位干扰

• 采用重复接地，可能会形成多点接地回路，在某些情况下会导致地电位反击或等电位破坏，影响敏感设备的运行。
• 总等电位联结避免了这一问题，确保设备外壳、金属结构和地面的电位始终保持均衡。

3. 提高系统稳定性，降低维护成本

• 重复接地电极的长期稳定性受地质条件影响较大，可能随时间推移导致接地电阻增加，影响其效果。
• 而总等电位联结使用建筑固有金属结构，几乎无需维护，更符合现代配电系统长期可靠性的需求。

结论：总等电位联结比重复接地更优

IEC标准建议取消重复接地，是基于安全性、系统稳定性及维护成本的综合考量。通过以上分析可以得出以下结论：

• 重复接地虽能降低接触电压，但效果有限，且可能带来额外的地电位干扰问题。
• 总等电位联结能够更有效地降低接触电压，同时增强系统稳定性。
• 在建筑物内部完成总等电位联结后，已相当于对PE线进行了“重复接地”，因此额外的进线重复接地变得不必要。

在实际工程中，应优先采用总等电位联结，而非单纯依赖重复接地，以确保TN系统的电气安全性和长期稳定性。