根據《低壓配電設計規范》GB50054-2011要求，低壓配電系統有IT系統、TT系統、TN系統三種接地形式。電力儀表在本文介紹這三種接地系統的接地故障電流計算公式、接地故障電流計算方法和相應保護電器選擇。

1、TN接地系統接地故障電流計算與分析
TN系統在用電端發生接地故障(以下統稱故障)時的等效電路圖如圖1所示。

圖1 TN系統故障時等效電路圖
說明：R_ph為相導體電阻，mΩ；X_ph為相導體電抗，mΩ；R_PE為PE導體電阻，mΩ；X_PE為PE導體電抗，mΩ；R_B為變壓器中性點接地電阻，mΩ；R_s為變壓器低壓側內電阻，mΩ；X_s為變壓器低壓側內電抗，mΩ；I_d為接地故障電流(交流方均根值)，以下統稱故障電流，kA。

TN系統接地故障電流(I_d)按以下計算
    .............................公式1
公式1中：U_nom為相導體對地標稱電壓，V；_Rph?p為相保回路電阻，mΩ；X_ph?p為相保回路電抗，mΩ；為故障回路電阻、為故障回路電抗，包括高壓側系統阻抗(歸算到低壓側)及變壓器、低壓母線、低壓線路相保電阻之和、電抗之和，mΩ。

當TN系統故障點離電源點(變壓器)距離較長，且PE導體和相導體共處于電纜內或穿于同一導管、線槽內時，可認為X_ph?p遠小于R_ph?p，可以忽略X_ph?p，并且忽略變壓器低壓側內阻，TN系統接地故障電流計算公式1可簡化為公式2：
   ..........................公式2
應指出：
①當TN系統的線路截面積大(如相導體截面積在120mm²及以上)時，其電阻值較小，忽略電抗(X _ph?p)將導致較大誤差。相導體截面積為 120mm²(PE導體為70mm²)時，忽略電抗，使I_d增大了3%-4%；相導體截面積為150mm²時，I_d增大了5%-6%；相導體截面積為185mm²時，I_d增大了7%-8%。為此，我國電氣專家任元會建議對截面積為120mm2及以上的相導體，按公式計算的1d值乘以0.96-0.92的修正系數。
②當TN系統故障點離變壓器距離很小(發生的概率很小)，變壓器容量小，線路截面積大時，忽略變壓器阻抗將導致很大誤差，不能用簡化公式簡化計算，應按公式計算，必須計入變壓器阻抗。當故障點離變壓器距離較短(如幾十米)時，可按公式計算，但應乘以必要的修正系數。
③TN系統故障電流I_d的大小，對選擇保護電器的參數至關重要。Id值大小取決于線路長度、截面積、敷設方式等因素，其值可達幾百至幾千安培，甚至更大。更應關注的是，線路很長導致Id值很小時，將使過電流保護電器不能在規定時間內動作，必須進行計算，在《用斷路器作故障防護時銅芯電纜最大允許長度》等文章闡述了故障防護要求和簡易的計算方法。

2、TT接地系統接地故障電流計算與分析
TT系統發生故障時的等效電路圖如圖2所示。

圖2 TT系統故障時等效電路圖(R_A為Ⅰ類電氣設備和用電設備外露可導電部分的保護接地電阻，Ω)

TT系統接地故障電流(Id)按公式3計算(忽略電源阻抗和線路電抗)：
  ......................公式3
通常，TT系統的(R_A+R_B)＞＞(R_ph+R_PE)，公式3可簡化為公式4：
  ..............................................公式4
用于TT系統時，公式中R_A、R_B單位以歐姆(Ω)計，故障電流I_d以安培(A)計。

由于R_A、R_B阻值的限制，TT系統故障電流I_d值一般僅為幾安培至幾十安培，比TN系統的故障電流小得多，一般情況下，使用過電流保護電器無法滿足切斷電源的要求，TT系統應采用剩余電流動作保護電器(RCD)作故障防護。

3、IT接地系統接地故障電流計算與分析
IT系統第一次故障時的等效電路圖如圖3所示。

圖3 IT系統第一次故障時等效電路圖

對于電源中性點不接地的IT系統，第一次故障時，故障電流只能通過非故障相線路和設備的對地電容形成回路，由于容抗大，此故障電流僅為毫安級。

鑒IT系統故障電流很小，IT系統可以“帶病”堅持工作，而不切斷電流；由于故障電流很小，故障點對地的接觸電壓很小，沒有電擊危險。

故障狀態繼續堅持工作并非正常狀態，因此IT系統應裝設絕緣監測器發出報警，提示使用、維護人員采取必要措施，以避免在故障狀態下“帶病”工作中再次發生故障。在此期間一旦再發生第二次異相接地故障，將導致相間(或相對中性導體間)短路，產生同TN系統或TT系統一樣的故障電流，此時切斷電源是不可避免的。

IT系統不宜配出N導體，即采用三相三線制。當配出N導體時，若發生N導體接地故障，將使IT系統變成TT系統，從而失去IT系統的優勢。我國電氣專家任元會指出，當采用了N導體接地故障的檢測報警裝置后，仍然可以采用三線四線制線路，這樣有利于為照明、插座回路、小電器提供相對地電壓(我國為220V)。

本文對低壓配電系統的接地短路電流計算做了簡單介紹，掌握這些知識，為電氣設計中選擇保護電器奠定基礎，同時電氣設計也離不開高性能電力儀表，歡迎您到http://www.gsipv.com/product/list_78.html了解這些產品。