关于低压配电TT系统的设计要点分析(干货建议收藏)
提起低压配电的TT系统,想必大部分电气设计人员都不陌生了。但是如果说到低压配电TT系统的正确做法,可能不少电气设计人员都是只知其一就不知其二,对于一些电气设计新手更是一问三不知了。我们都知道TT 方式供电系统是指将电气设备的金属外壳直接接地的保护系统,称为保护接地系统,也称 TT 系统。第一个符号 T 表示电力系统中性点直接接地;第二个符号 T 表示负载设备外露不与带电体相接的金属导电部分与大地直接联接,而与系统如何接地无关。而工程项目中最常用到的是 TN-S、TN-C-S 系统,大多数电气工程师对于规范中所提及的 TT 系统却了解很少,或是只了解却不敢在项目中去用,又或是设计时用了 TT 系统却做错成了 TN 系统,仍有设计遗漏的。那么,低压配电的TT系统,具体应该如何做才是正确的做法呢?下面本文详细地给大家介绍一下,看完文章希望能给广大电气设计人员一些参考。

▶ 01 TT的定义及TN系统的比较
◆ 第一个字母 —— T 表示电源端接地,此为 “系统接地”。
◆ 第二个字母 —— T 表示电气装置外露可导电部分直接接地,这个接地与电源端的接地无直接电气连接,N 则表示与电源端接地有直接电气连接。此为 “保护接地”。
这里要注意了,设备端都是要接地的,只是说要不要将设备端的接地与电源端的接地进行直接的电气连接(通常说采用金属导体进行连接,才被称为“电气连接”)。

至于,TT 系统与 TN 系统的比较。
两者电源侧中性点都做了系统接地处理,区别在于用电设备侧的外露可导电部分是怎么接地的。TT系统是直接就地接地,而且这个保护接地极被要求不能与电源侧的系统接地有电气连通。也很容易理解,有电气连通了不就成了TN系统了吗!
注意了,这里务必确保系统接地与保护接地的非电气连通,如引出电缆有铠装层,应注意铠装层的一端不应与接地连接,以避免施工造成的伪 TT 系统。
▶ 02 TT 系统的配电引出线
1)一般情况下
TT系统自电源侧引出了L1、L2、L3、N线,注意了这里不是 PEN 线,所以 TT 系统重来都没有【重复接地】这么一个概念。可以说,TT系统引出的都是功能性导线,目的就是为我们380V、220V的电气设备取电而提供的,也是我们用电最原始的需求。
思考:为什么路灯配电回路按 TT 系统设计,却还是采用了【4+1】芯电缆?不该用【4】芯电缆吗?
答案是:【4】芯中 L1、L2、L3、N 线是必须,但不要忘了 TT 系统设备端仍需要做保护接地,故需要有【PE】线。那么,路灯配电的这个 PE 线是将配电回路供电的所有路灯连接在共用接地极上,这个共用接地极是独立于电源侧系统接地的接地。当然,这个PE线我们可以用电缆中的铜芯线,也可以用接地扁钢干线,两者均可。

▲ 《交流电气装置的接地设计规范》GB/T 50065-2011 第 7.1.3 条
2)TN 系统中的局部 TT 系统
《低压配电设计规范》GB50054-2011 第 5.2.11 和 5.2.12 条指出,若 TN 系统配出至无等电位联结的室外场所时,在无法做到有效间接接触防护措施的情况下,可改造为局部 TT 系统,如下图:
▼ 引自《剩余电流动作保护装置安装和运行》GB13955-2017 第 6.3 节-表1

▶ 03 TT系统是否应装设RCD
TT 系统因其系统接地和保护接地独立,当发生单相接地故障时,短路电流所经过的回路阻抗较大,以至于短路电流较小,采用常规的断路器短路瞬时保护已无法起到有效保护,故 TT 系统中,所有的电气规范都要求出线回路应加设 RCD。
但 RCD 的整定电流为多大呢?
1)对直接接触而产生的电击提供保护,RCD 整定值应不大于 30mA,其中对于当人承受剩余电流(10~30mA)而又不能脱困的时候,RCD 整定值应不大于 10mA。
2)对间接接触而产生的电击提供保护,RCD 整定范围可在 30mA~3000mA 之间。
3)对由于单相接地故障而发生的火灾提供保护时,RCD 可整定在 100~300mA 之间。
另外,TT 系统的开关电器在加装 RCD 后,按设计规范要求必须选用带有中性极(N)切断的产品。

▶ 04 TT系统设计中,容易被忽视的要求
1)《低压配电设计规范》GB50054-2011 第 5.2.14 条规定:
TT系统中,配电线路内由同一间接接触防护电器保护的外露可导电部分,应用保护导体连接至公用或各自的接地极上。当有多级保护时,各级应有各自的或共同的接地极。
2)《低压电气装置 第 4-41 部分:安全防护 电击防护》GB/T 16895.21-2011 第 411.5.1 条规定:
由同一个保护电器保护的所有外露可导电部分,都应通过保护导体连接至这些外露可导电部分共用的接地极上。多个保护电器串联使用时,每个保护电器所保护的所有外露可导电部分,都要分别符合这一要求。
3)以及《工业与民用配电设计手册》中关于 TT 系统接地极的设置,如下图:

对于以上规范和手册要求,我们拿路灯配电举例说明:
某路灯供配电系统,设置有 10/0.4kV 箱变(低压一级配电)、室外路灯控制柜(低压二级配电)和沿线路灯若干,其低压配电系统采用 TT 系统。
◆ 一级配电 —— 箱变低压柜至路灯控制柜的馈线开关选用带有 RCD 的 4 极断路器,引出 L1、L2、L3、N 线,选用四芯电缆至路灯控制柜,控制柜基础做独立接地极,其接地电阻可不大于 10 欧姆。

◆ 二级配电 —— 路灯控制柜至沿线两侧路灯的馈线开关选用带有 RCD 的 4 极断路器,引出 L1、L2、L3、N 线,选用五芯电缆至沿线路灯。其中, PE 线不与控制柜外壳或接地极连接,但应与沿线各路灯的基础接地极相连。
◆ 三级配电 —— 路灯终端配电从路灯配电干线 T 接引出 L、N、PE 线,杆内设置带有 30mA(瞬动) RCD 的 1P+N 微型断路器。路灯基础接地极的接地电阻可不大于 30 欧姆即可。

▶ 05 配电终端设施接地电阻的要求
对于上述路灯基础的接地电阻要考虑三个方面:
◆ 一是为防间接接触电击保护的接地电阻,满足 Ra×Ia≤50V 即可,Ia 是路灯终端微型断路器 RCD 动作电流 30mA,经计算 R≤1666 欧姆即可,很容易实现;
◆ 二是为防直击雷的接地保护,可按规范取不大于 30 欧姆即可;
◆ 三是如路灯为智慧路灯或集合了其它弱电设备于一体的终端设施,则应按弱电系统设计标准和规范的要求,弱电设备的接地电阻应不大于 10 欧姆。
◆ 以上三者应取最低接地电阻值进行要求。