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有關TN-C、TN-S和TN-C-S三種系統(tǒng)常見問題及解答

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有關TN-C、TN-S和TN-C-S三種系統(tǒng)常見問題及解答

 

1 . 14我國在給一排靠墻布置的設備以TN-C系統(tǒng)配電時，將三根相線架空走線，而PEN線則用不絕緣的扁鋼沿墻腳明敷。這一做法妥否？ 不妥。這一做法使PE線遠離相線，降低了過電流防護電器對接地故障的動作靈敏度，而不絕緣的PEN線中的中性線上的對地電位又將產生雜散電流，所以這一布線方式對保護接地是十分不妥的。保護接地的設置還有許多要求，在下面的問答中將逐一敘述。 1 . 15我國原采用的接零系統(tǒng)、接地系統(tǒng)、不接地系統(tǒng)、零線等術語為什么被廢止不用而改用TN-C、TN-S、TN-C-S、TT、IT等接地系統(tǒng)和中l(wèi)性線、PE線、PEN線等術語？ 被廢止的術語是20世紀50年代采用前蘇聯(lián)電氣規(guī)范時用的術語。大家知道由于用電技術的發(fā)展，IEC標準將接地系統(tǒng)科學細微地進行了劃分，前蘇聯(lián)的“接零系統(tǒng)”僅是IEC標準中TN系統(tǒng)之一的TN-C系統(tǒng)，顯然“接零系統(tǒng)”這一術語不能說明全部TN系統(tǒng)的內涵。又如前蘇聯(lián)規(guī)范內的“接地系統(tǒng)”就是IEC標的TT系統(tǒng)，但是“接零系統(tǒng)”也需接地，何嘗不是接地系統(tǒng)？這樣在概念上就十分模糊不清。又如“零線”這一術語前蘇聯(lián)規(guī)范定義為接地的中性線，還要求零線作重復接地，它實際只是指TN-C系統(tǒng)中的PEN線。由于零線的概念不清，原本不應重復接地的中性線被錯誤地重復接地，產生雜散電流而導致許多不應有的事故。名不正則言不順，由于術語不嚴謹導致的技術錯誤不勝枚舉。為此這些過時的術語在我國已停止使用，但由于建筑電氣技術對外交流溝通不夠，我國有些國家標準和部頒標準的電氣規(guī)范仍在因循舊習使用這些舊術語，在執(zhí)行這些規(guī)范時應加注意以免被誤導。 1 . 16請說明TN、TT和IT這三種接地系統(tǒng)文字符號的含義。 這些接地系統(tǒng)的文字符號的含義是：                                                                  第一個字母說明電源的帶電導體與大地的關系，也即如何處理系統(tǒng)接地： T：電源的一點（通常是中性線上的一點點）與大地直接連接（T是“大地”一詞法文Terre的第一個字母）。 I：電源與大地隔離或電源的一點經高阻抗（例如l000Ω）與大地連接（I是“隔離”一詞法文Isolation的第一個字母）。 第二個字母說明電氣裝置的外露導電部分與大地的關系，也即如何處理保護接地。 T：外露導電部分直接接大地，它與電源的接地無聯(lián)系。 N：外露導電部分通過與接地的電源中性點的連接而接地（N是“中性點”一詞法文Neutre的第一個字母）。 1 . 17在TN系統(tǒng)中又分為TN-C、TN-S和TN-C-S三種系統(tǒng)，它們之間有何不同？ IEC標準將IN系統(tǒng)按N線和PE線的不同組合又分為三種類型： TN-C系統(tǒng)―在全系統(tǒng)內N線和PE線是合一的（C是“合一”一詞法文Comhine的第一個字母）。注意，此處的全系統(tǒng)是從電源配電盤出線，處算起。下同。 TN-S系統(tǒng)―在全系統(tǒng)內N線和PE線是分開的（S是“分開”一詞法文Separe的第一個字母）。 TN-C-S系統(tǒng)―在全系統(tǒng)內，通常僅在低壓電氣裝置電源進線點前N線和PE線是合一的，電源進線點后即分為兩根線。 1 . 18 TN-C系統(tǒng)較適用于哪些場所？

從圖1 . 18-1可知，TN-C系統(tǒng)內的PEN線兼起PE線和N線的作用，可節(jié)省一根導線，比較經濟。但從電氣安全著眼，這個系統(tǒng)存在以下問題。

(l）如系統(tǒng)為一個單相回路，當PEN線中斷時，設備金屬外殼對地將帶220V的故障電壓，電擊死亡的危險很大，220V電壓傳導路徑如圖1 . 18-2虛線所示。

（2）如PEN線穿過剩余電流動作保護器RCD，因接地故障電流產生的磁場在RCD內互

相抵消而使RCD拒動作，所以在TN-C系統(tǒng)內不能裝用RCD防電擊。 (3）進行電氣維修時需用四極開關來隔斷中性線上可能出現(xiàn)的故障電壓的傳導。因PEN線含有PE線而不允許被開關切斷，所以TN-C系統(tǒng)內不能裝用四極開關來保證維修人員的安全，見問答17 . 5。 (4)PEN線因通過中性線電流產生電壓降，從而使所接設備的金屬外殼對地帶電位。此電位可能在爆炸危險場所內打火引爆。按IEC標準易爆場所內是不允許出現(xiàn)PEN線和采用TN-C系統(tǒng)的。另外，帶電位的與地接觸的設備金屬外殼可在地內產生雜散電流，在一定程度上腐蝕地下金屬結構和管道，為此IEC標準要求PEN線應按可能遭受的最高電壓加以絕緣。 另外，由于PEN線通過電流，各點對地電位不同，它也不得用于信息技術系統(tǒng)，以免各信息技術設備地電位的不同而引起干擾。 由于上述一些不安全因素，除維護管理水平較高的一般場所外，現(xiàn)時TN-C系統(tǒng)已很少采用。 1 . 19 TN-S系統(tǒng)較適用于哪些場所？

從圖1 . 19可知，在整個TN-S系統(tǒng)內，PE線和N線被分為兩根線。除非施工安裝有誤，除微量對地泄漏電流外，PE線平時不通過電流，也不帶電位。它只在發(fā)生接地故障時通過故障電流，因此電氣裝置的外露導電部分對地平時幾乎不帶電位，比較安全，但它需在回路的全長多敷用一根導線。

 

TN-S系統(tǒng)適用于內部設有變電所的建筑物。因為在有變電所的建筑物內為TT系統(tǒng)分開設置在電位上互不影響的系統(tǒng)接地和保護接地是比較麻煩的。即使將變電所中性線的系統(tǒng)接地用絕緣導體引出另打單獨的接地極，但它和與保護接地PE線連通的戶外地下金屬管道間的距離常難滿足要求。而在此建筑物內如采用TN-C-S系統(tǒng)時．，其前段PEN線上中性線電流產生的電壓降將在建筑物內導致電位差而引起不良后果，例如對信息技術設備的干擾。因此在設有變電所的建筑物內接地系統(tǒng)的最佳選擇是TN-S系統(tǒng)，特別是在爆炸危險場所，為避免電火花的發(fā)生，更宜采用TN-S系統(tǒng)。 1 . 20 TN-C-S系統(tǒng)較適用于哪些場所？ 從圖1 . 20可知，TN-C-S系統(tǒng)自電源到另一建筑物用戶電氣裝置之間節(jié)省了一根專用的PE線。這一段PEN線上的電壓降使整個電氣裝置對地升高△UPEN的電壓，但由于電氣裝置內設有總等電位聯(lián)結，且在電源進線點后PE線即和N線即分開，而PE線并不產生電壓降，整個電氣裝置對地電位都是△UPEN，在裝置內并沒有出現(xiàn)電位差，因此不會發(fā)生TN-C系統(tǒng)的種種電氣不安全因素。在建筑物電氣裝置內，它的安全水平和TN-S系統(tǒng)是相仿的。 就信息技術設備的抗干擾而言，因為在采用TN-C-S系統(tǒng)的建筑物內同一信息系統(tǒng)內的信息技術設備的“地”即其金屬外殼，都是連接只通過正常泄漏電流的PE線的，PE線上的電壓降很小，所以TN-C-S系統(tǒng)和TN-S系統(tǒng)一樣都能使各信息技術設備取得比較均等的參考電位而減少干擾。但就減少共模電壓干擾而言TN-C-S系統(tǒng)內的中性線和PE線是在低壓電源進線處才分開，不像TN-S系統(tǒng)在變電所出線處就分開，所以在低壓用戶建筑物內TN-C-S系統(tǒng)內中性線對PE線的電位差或共模電壓小于TN-S系統(tǒng)。因此對信息技術設備的抗共模電壓干擾而言TN-C-S優(yōu)于TN-S系統(tǒng)。 綜上所述可知，當建筑物以低壓供電如果采用TN系統(tǒng)時宜采用TN-C-S系統(tǒng)而不宜采用TN-S系統(tǒng)。一些發(fā)達國家就是這樣做的。 1 . 21 TT系統(tǒng)較適用于哪些場所？ 從圖1 . 21可知，竹系統(tǒng)的電氣裝置的保護接地各有其自己的接地極。正常時裝置內的外露導電部分為地電位，電源側和各裝置出現(xiàn)的故障電壓不互竄。但發(fā)生接地故障時因故障回路內包含兩個接地電阻RA和RB，故障回路阻抗較大，故障電流較小，一般不能用過電流防護兼作接地故障防護。因此為防人身電擊事故必須裝用RCD來快速切斷電源。 從圖1 . 21也可知，TT系統(tǒng)的中性線除在電源的一點作系統(tǒng)接地外，為防雜散電流的產生不得在其他處再接地。我國有些供電部門不理解IEC標準，要求用戶在電源進線處除圖示RA的保護接地外，還仿照過去的TN-C系統(tǒng)，將TT系統(tǒng)的中性線作重復接地，認為可借TT系統(tǒng)中的接地通路，防范中性線中斷（俗稱“斷零”）引起的三相四線系統(tǒng)中燒壞大量單相用電設備的事故，殊不知由于大地通路與中性線通路的阻抗值相差懸殊，這一措施在理論上就不成立（這在問答16 . 4中將予說明）。相反，中性線的重復接地卻可產生雜散電流而引起種種事故，對供電部門這一不當要求在電氣裝置的設計安裝中應予注意。TT系統(tǒng)內各個電氣設備或各組電氣設備可各有自己的接地極和PE線。各PE線之間在電氣上沒有聯(lián)系。這樣在TT系統(tǒng)供電范圍內的接地故障電壓就不會像TN系統(tǒng)那樣通過PE線的導

 

 

通而傳導蔓延，導致一處發(fā)生接地故障，多處發(fā)生電氣事故，必須在各處設置等電位聯(lián)結或采取其他措施來消除這種傳導電壓導致的事故。因此TT系統(tǒng)較適用于無等電位聯(lián)結的戶外場所，例如農場、施工場地、路燈、庭園燈、戶外臨時用電場所等。 1 . 22 IT系統(tǒng)較適用于哪些場所？ 從圖1 . 22可知，IT系統(tǒng)的電源端不做系統(tǒng)接地，在發(fā)生第一次接地故障時由于不具備故障電流返回電源的通路，其故障電流僅為兩非故障相對地電容電流的相量和，其值甚小，因此在保護接地的接地電阻RA上產生的對地故障電壓很低，不致引發(fā)電擊事故。所以發(fā)生第一次接地故障時不需切斷電源而使供電中斷。但它一般不引出中性線，不能提供照明、控制等需用的220V電源，且其故障防護和維護管理較復雜，加上其他原因，使其應用受到限制b它適用于對供電不間斷和防電擊要求很高的場所，在我國規(guī)定礦井下、鋼鐵廠以及醫(yī)院手術室等場所采用IT系統(tǒng)。發(fā)達國家電氣安全要求高，諸如玻璃廠、發(fā)電廠的廠用電、鋼鐵廠、化工廠、爆炸危險場所、重要的會議大廳的安全照明、計標機中心以及高層建筑的消防應急電源、重要的控制回路等都采用IT系統(tǒng)。我國對IT系統(tǒng)不甚了解，還不習慣采用IT系統(tǒng)，很少應用。這從一個側面說明我國建筑電氣與發(fā)達國家水平上的差距。

 

 

1 . 23巖石山洞內對不間斷供電無要求的一般電氣裝置打低阻值的系統(tǒng)接地十分困難，是否可采用IT系統(tǒng)？ 這是一個適于采用IT系統(tǒng)的一個特例。IT系統(tǒng)本不需作系統(tǒng)接地，這就免除了在巖石洞里打低阻值系統(tǒng)接地的麻煩。由于IT系統(tǒng)的接地故障電流十分小，防電擊的保護接地的接地電阻較大時也能滿足接觸電壓小于50V的要求。既然電氣裝置對不間斷供電無要求，它就可以引出中性線來提供220v用電電壓，不需裝設昂貴的絕緣監(jiān)測器，在發(fā)生第一次接地故障時就報警來及時排除故障。如果發(fā)生了中性線接地故障而不報警，此，IT系統(tǒng)不過是轉變?yōu)榘碩T系統(tǒng)或TN系統(tǒng)來運作。需注意在回路的首端必須安裝額定剩余電流動作值I△n不大于30mA的RDD，用以在發(fā)生第二次接地故障時切斷電源。附帶說明，有的北歐國家出于同樣的考慮，在地區(qū)公用電網內也采用了IT系統(tǒng)。 1 . 24 TN系統(tǒng)和TT系統(tǒng)孰優(yōu)孰劣？ 各種接地系統(tǒng)各有短長，我國國家標準接地規(guī)范不區(qū)分具體情況，規(guī)定：“在中性點直接接地的低壓電力網中，電力設備的外殼宜采用低壓接零保護，即接零”是不妥當的。 TN系統(tǒng)有優(yōu)于竹系統(tǒng)之處，例如： (1)TN系統(tǒng)往往可利用保護線路絕緣的過電流防范電器兼作接地故障防護，比較簡單，而TT系統(tǒng)通常需裝設RCD作接地故障防護，比較復雜。 (2)TN系的PE線自中性線分支引出，發(fā)生對地過電壓時，設備絕緣承受的應電壓（Voltage Stress）較?。欢鳷T系統(tǒng)的PE線引自就地的零電位的接地極，設備對地絕緣較易受過電壓損害。 TN系統(tǒng)有遜于TT系統(tǒng)之處，例如： (l）在同一變壓器供電范圍的TN系統(tǒng)內PE線都是連通的，任一處發(fā)生接地故障，其故障電壓可沿PE線傳導至他處而可能引起危害；而在TT系統(tǒng)內，可視情況就地設置電氣上互不聯(lián)系的單獨的接地極和PE線，消除或減少故障電壓的蔓延。因此TN系統(tǒng)必須作等電位聯(lián)結來消除沿PE線傳導來的故障電壓的危害，因此一般不適用于無等電位聯(lián)結的戶外場所；而TT系統(tǒng)則可適用于戶外場所。 (2）TT系統(tǒng)可就地接地引出PE線，而TN系統(tǒng)則需自電源端引來PE線，因此TN系統(tǒng)設置PE線的投資往往較大。世上沒有最好的接地系統(tǒng)，應根據具體情況選用合適的接地系統(tǒng)。 1.25TN-C-S系統(tǒng)的PEN線在建筑物電源進線處應先接中性線母排，還是先接PE線母排？

 

IEC標準要求TN-C-S系統(tǒng)在電源進線處（例如總配電箱處）PEN線必須先接PE母排，然后通過一連接板（線）接中性線母排，如圖1 . 25所示。這是因為如果連接板（線）導電不良，中性線電路不通，設備不工作，故障可及時發(fā)現(xiàn)加以修復，不致發(fā)生電氣事故。如PEN線先接中性線母排，如果連接板導電不良，則這時整個裝置內的設備都失去PE線的接地，而設備仍工作正常，存在的不接地隱患將不被發(fā)現(xiàn)，這對人身安全是十分不利的，而人身安全則是頭等重要的。 1 . 26“三相五線制”是否就是TN-S系統(tǒng)？ 否。“三相五線制”是我國建筑電氣技術中的一個錯誤的名詞。IEC標準對低壓配電系統(tǒng)有兩種獨立的分類體系：一是解答1 . 16中所述的接地系統(tǒng)分類；二是按配電系統(tǒng)中的相數和帶電導體數進行的分類，它被稱作帶電導體系統(tǒng)分類。所謂帶電導體是指正常工作時通過負載電流的相線和中性線，而不是指不帶負載電流的PE線。圖1 . 26所示為常見的幾種帶電導體系統(tǒng)。 以我國通用的220／380V配電系統(tǒng)為例，圖1 . 26(a）為220V單相兩線系統(tǒng)，例如給一套住宅供電的系統(tǒng)。圖1 . 26(b）為220乃80V兩相三線系統(tǒng)，例如為減少電壓損失給庭園燈供電的系統(tǒng)。圖1 . 26(c）為380V三相三線系統(tǒng)，例如給沒有控制回路的電動機配電的系統(tǒng)。圖1 . 26(d）為380V單相兩線系統(tǒng)，例如給單相大功率電焊機之類的大功率單相設備配電的系統(tǒng)，注意勿將這一系統(tǒng)誤稱為兩相兩線系統(tǒng)。圖1 .26(e）為我國廣泛采用的220/380V三相四線系統(tǒng)，它用以給建筑物電氣裝置配電。圖126(f）為有些發(fā)達國家采用的120/2 40V兩相三線系統(tǒng)，它從變壓器240V二次側繞組的中點抽出一根中線，從而取得120V和240V兩種單相電壓。它多用于給住宅配電，120V用于電擊危險大的小功率插座回路和照明回路，240V用于電熱之類的大功率回路。這種系統(tǒng)由于兩120V單相回路電流的相位差180°，所以它被稱作兩相三線系統(tǒng)而非單相三線系統(tǒng)。

 

 

圖1 . 26所示的諸帶電導體系統(tǒng)只表示相數和帶電導體數，都不表示如何接地。任一帶電導體系統(tǒng)都可采用任一接地系統(tǒng)。例如三相四線帶電導體系統(tǒng)，可采用TN-S接地系統(tǒng)，也可采用TN-C-S或TT接地系統(tǒng)。這三種接地系統(tǒng)的末端都是五根線，都可稱作“三相五線制”，那又如何將它們加以區(qū)分呢？因此“三相五線制”是一個混淆接地系統(tǒng)和帶電導體系統(tǒng)兩個互不關連的系統(tǒng)的錯誤名詞，在編制電氣規(guī)范和設計文件時應注意避免采用。

 

發(fā)布：2007-07-30 11:18    編輯：泛普軟件 · xiaona    [打印此頁]    [關閉]
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