在我最近的文章《關於低壓系統的TN、TT、IT，看過來！這裡有不一樣的說法！》中，主要做了TN、TT、IT系統的基礎分享，可以說整個低壓配電系統的設計都是建立在這三者之上的，要談低壓必須要先明確係統接地型式是哪一種，其實這和低壓配電系統的【接地故障保護】有最為密切的關係。
今天這篇文章，就和大家梳理下低壓各接地系統的接地故障保護都是如何實現的？幫你在設計之餘，做個知識回顧和系統性總結。
在《低壓配電設計規範》GB50054 第 6 章的有關條文中，要求配電線路保護的設置除了短路保護、過負荷保護外，還應有接地故障保護，用於防止人身間接電擊以及電氣火災、線路損壞等事故。
而低壓配電系統又分為 TN、TT、IT 三種不同接地型式，三者對接地故障保護的要求也各不相同，下面具體做介紹。
TN 系統
對於 TN 系統，接地故障保護有以下三種方式：
1）採用過電流保護作接地故障保護
當過電流保護滿足靈敏度要求時，採用斷路器的過電流脫扣器的短路瞬時保護，是最經濟、最方便的。但當配電線路較長時，線路阻抗增大，接地故障電流 Id 較小，以致短路瞬時保護難以滿足靈敏度要求。
這時，我們則可以考慮採用帶短延時過電流脫扣器的斷路器作接地故障保護。斷路器的短延時保護整定值（Isd）往往只有瞬時保護整定值（Ii）的 1/5~1/3 左右，所以更容易實現保護。但這種方式需要斷路器脫扣器選型是電子脫扣器，其價格往往比常規的熱磁脫扣器要貴很多，故很少被採用，一般用在一級配電的饋線斷路器上。
這兩種方式均應滿足下式要求：
Id ≥ 1.3 x Ii（或 Isd）
以上方式是藉助了斷路器本體的過電流脫扣器來提供保護，以下兩種方式則是要通過帶有接地故障保護功能附件的斷路器來保護，我們可以二選一。
2）採用零序電流（三相不平衡電流）保護作接地故障保護
當過電流脫扣器的瞬時和短延時保護都不滿足靈敏度要求時，可以採用零序電流保護，它適用於TN-C、TN-C-S、TN-S系統，但不適用於諧波電流較大的配電迴路，且此方式僅能通過斷路器中電子脫扣器的接地故障保護功能（Ig）來實現。
設計中，在低壓側總進線斷路器處就採用了這種方式，斷路器有四段保護功能，即長延時Ir、短延時Isd、短路瞬時Ii、接地故障保護Ig。
什麼是零序電流 In ？即 In = Iu + Iv + Iw。
通常情況下，配電線路的三相負荷接近於平衡，當諧波電流又很小時，流過中性線（N）的電流很小。如發生單相接地故障時，零序電流 In 會大大增加。
所以零序電流保護整定值 Ig 必須大於正常運行時PEN或N線中流過的最大三相不平衡電流、諧波電流、正常洩漏電流之和。
這種方式應滿足以下要求：
Ig ≥ 2.0 x In （式1）Id ≥ 1.3 x Ig （式2）我們具體如何操作呢？
配電幹線正常運行時的零序電流值 In 一般不會超過線路計算電流的20%~25%，零序電流保護整定值 Ig 可整定在斷路器長延時 Ir 的50%~60%之間，同時再滿足式（2） 的要求即可。
3）採用剩餘電流保護裝置（RCD）作接地故障保護
當過電流保護不滿足靈敏度要求時，也可以採用RCD剩餘電流保護。設計中，我們通常將這種方式運用在二、三級配電中。
什麼是剩餘電流 Ie ？即 Ie = Iu + Iv + Iw + In。從這個公式中，我們可以看到它多增加了一個中性線電流的矢量和，這樣測得的電流值將更小、更精確，實際上就是通過PE線上的接地故障電流。
因此，採用剩餘電流保護比零序電流保護的動作靈敏度更高。它只適用於TN-S系統，不適用於TN-C系統。TN-C-S系統使用RCD時，RCD不應穿過PEN線，PE線與PEN線的匯合點應在RCD的電源側，以免RCD拒動。
這種方式應滿足以下要求：
Ie ≥ 1.3 x Ia，Ia 為剩餘電流保護動作值但還應注意以下幾個問題：
為避免保護誤動作，RCD整定值應大於正常運行時所保護迴路的洩漏電流總和的2.5~4倍。對於手握式或移動式設備、插座迴路應裝設RCD，且其額定動作電流應小於等於30mA；用於醫療設備、遊泳池、浴室照明的剩餘電流保護器，其整定值應為10mA；為防電氣火災而裝設的RCD，其額定動作電流不應超過300mA。多級裝設RCD時，需注意額定剩餘 動作電流 和 動作時間 都應具有選擇性。嚴禁將PE線穿過RCD。剩餘電流保護動作時應斷開所保護迴路的相線和中性線。
TT 系統
對於TT系統，電源側的系統接地（接地電阻值Rb不大於4Ω）和用電設備端的保護接地（接地電阻值Ra一般取10~30Ω）沒有電氣連通，當發生單相接地故障時，故障迴路阻抗較大，故障電流較小，採用斷路器的過電流保護常難以滿足靈敏度要求，故應採用 RCD 來進行接地故障保護，其注意事項與上面的TN系統相同。
IT 系統
對於IT系統，發生第一次單相接地故障時，故障電流很小（毫安級），僅為另兩相對地電容電流的相量和，用電設備外露導電部分的故障電壓處於接觸電壓限值以下，不構成對人體的危害，無需切斷電源，故接地故障保護通常採取對配電系統進行絕緣監測並報警的方式。故障發生後值班人員應在2小時內排除故障，否則建議手動切除故障迴路，以避免另兩相發生二次接地故障形成相間短路，引起供電中斷。
關於TN、TT、IT系統的認識，大家若有興趣，可看我最近的文章《關於低壓系統的TN、TT、IT，看過來！這裡有不一樣的說法！（上）》。
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