低压配电网络有3种接地方式，即IT系统、TT系统、TN系统。其中，TN系统又可以细分为TN-S系统、TN-C系统、TN-C-S系统。低压配电网络采用何种接地方式，与低压配电网络的使用场所和负载配置有关。

隧道掘进机作为一个全自动化、智能化隧道掘进设备，集机械、液压、流体、配电、监控系统于一体，具有负荷种类多、容量大（2～5MW）、负荷相对集中等特点。如何选择集成在隧道掘进机上低压配电网络的接地方式，是掘进机生产厂家需要分析和解决的问题。

本文根据隧道掘进机设备低压配电网络特点，综合分析各类接地方式优势与缺点，选取最适用于掘进机设备的低压配电网络中性点接地方式。

1 低压配电网络接地方式分析
在低压配电网络的3种接地方式字母代号中，第一个字母表示低压配电网络电源端与地的关系：I指电源中性点经高阻抗接地或不接地；T指电源中性点直接接地；第二个字母表示电气装置的外露可导电部分与地的关系：T指电气装置的外露可导电部分直接接地，此接地点在电气上独立于电源端的接地点，N指电气装置的外露可导电部分与电源端接地点有直接电气连接。

研究发现，这个低压电网的接地方式，最适合隧道掘进机

图1 IT接地方式

IT接地方式，电源中性点高阻接地或不接地，用电设备外露可导电部分直接接地；在IT接地系统中，发生第一次接地故障时，故障点接地电流仅为非故障相对地电容电流，非故障相对地电压上升为相电压的1.73倍，IT接地方式低压配电网络绝缘需要按线电压设计，一般用于要求连续供电或不允许断电的场所。

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图2 TT接地方式

TT接地方式，电源中性点直接接地，用电设备外露可导电部分也直接接地，但电源接地与设备外露可导电部分接地相互独立。在TT接地系统中，如发生高电压经导体或破损绝缘串入低压设备，此接地方式能有效抑制低压设备的过电压，对低压设备的雷击过电压也有一定的泄漏能力。

在发生碰壳故障时，此接地方式亦能有效降低外壳对地电压，减轻人体触电危害，同时，保护装置在较大的故障电流作用下可靠动作，及时切断故障。TT系统需要多处接地，接地装置复杂，耗用材料多，不易回收，仅适用于长期固定工程。

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图3 TN-S接地方式

TN接地方式，电源中性点直接接地，设备外露可导电部分与电源中性点直接电气连接。在TN接地系统中，如发生碰壳故障，故障电流经金属导线构成闭合回路，形成金属性单相短路，产生足够大的故障电流，驱动过流保护装置可靠动作，将故障切除。TN系统要求保护线PE（专用或与N线共用）连接可靠，中间绝对不允许断线，也不允许接入开关设备。

TN-S系统为TN系统中适用性最好，最安全可靠的接地系统，其工作零线（N线）与保护零线（PE线）完全分离，保护零线（PE线）专用，没有负荷电流或不平衡电流流过，对地电压为0。正由于PE线为保护用专线，较其他接地方式需额外敷设一条金属导线回路，需相应增加系统资金投入。

2 隧道掘进机低压配电网络概述
隧道掘进机是利用回转刀具开挖，同时破碎洞内围岩及掘进，形成整个隧道断面的一种新型、先进的隧道施工机械。隧道掘进机主要用于地铁隧道及公路、铁路、引水工程长距离隧道的掘进施工作业，施工里程可达20km以上，整机装机功率最大可到5000kW。

设备上集成有机械、液压、流体等各类装置与机构，配电网络具有负荷功率大，负载集中（300m范围内），种类复杂多样，安全保护要求高等特点。掘进机采用10kV或20kV高压电缆引入电源，利用设备上自带的箱式变电站转变为低压电后供各级负载使用。箱式变电站内常规配置为两台变压器，一台用于掘进机回转刀具机构（刀盘）旋转驱动，一台用于除刀盘外其他辅机负载供电。

掘进机刀盘旋转驱动用变压器根据驱动方式的不同而有区别。如刀盘驱动采用液压马达驱动方式，刀盘变压器的负载为三四台给液压马达供油的液压泵定速电动机，功率区间在250～315kW，采用软起动器控制运行。

如刀盘驱动采用电动机直接带减速机驱动方式，刀盘变压器的负载为4～12台变频电动机，功率区间在132～400kW，采用变频器控制运行。刀盘驱动低压配电网络的主要特点是单电动机功率大，电动机数量相对稳定，电网结构简单，配电级数只有1级。

掘进机辅机供电用变压器，其负载主要为各类变频或非变频异步电动机、监控设备与照明设备，负载数量多，驱动方式多样，一般将不同类别的负载分离，按3级配电网络对其进行配电。

由于隧道掘进机为地下施工设备，施工场所环境恶劣，温湿度高，粉尘大，人员集中，所以对于掘进机低压配电网络的接地方式与保护装置的配置首先要满足人身保护与设备财产安全的要求，其次要顾及施工设备稳定持续运行的要求，最后还要考虑作为设备生产厂家的成本控制需要。

3 隧道掘进机低压配网中性点接地方式选择及系统保护配置