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低壓配電接地系統分為IT系統、TT系統、TN系統三種形式,而這三種接地方式非常容易混淆。今天就來(lái)全面說(shuō)說(shuō)這三種系統的內容,希望能對大家有所幫助。
根據現行的國家標準《低壓配電設計規范》(GB50054),低壓配電系統有三種接地形式,即IT系統、TT系統、TN系統。
T-電源變壓器中性點(diǎn)直接接地。
I-電源變壓器中性點(diǎn)不接地,或通過(guò)高阻抗接地。
T-電氣裝置的外露可導電部分直接接地,此接地點(diǎn)在電氣上獨立于電源端的接地點(diǎn)。
N-電氣裝置的外露可導電部分與電源端接地點(diǎn)有直接電氣連接。
而后的S:保護線(xiàn)(PE線(xiàn))和中性線(xiàn)(N線(xiàn))分開(kāi);C:保護線(xiàn)和中性線(xiàn)合一;C-S:部分合一,部分分開(kāi);
(1)IT系統就是電源中性點(diǎn)不接地,用電設備外露可導電部分直接接地的系統。IT系統可以有中性線(xiàn),但IEC強烈建議不設置中性線(xiàn)。因為如果設置中性線(xiàn),在IT系統中N線(xiàn)任何一點(diǎn)發(fā)生接地故障,該系統將不再是IT系統。
▲ IT系統接線(xiàn)圖
(2)電源變壓器中性點(diǎn)不接地(或通過(guò)高阻抗接地),而電氣設備外殼電氣設備外殼采用保護接地。
適用于環(huán)境條件不良、易發(fā)生一相接地或火災爆炸的場(chǎng)所,如10KV及 35KV的高壓系統和礦山、井下的某些低壓供電系統。
需注意:在IT系統中,當電氣設備發(fā)生單相接地故障時(shí),流過(guò)人體的電流主要是電容電流。一般情況下,此電流是不大的,但是,如果電網(wǎng)絕緣強度顯著(zhù)下降,這個(gè)電流可能達到危險程度。
IT系統特點(diǎn):
IT系統發(fā)生第一次接地故障時(shí),僅為非故障相對地的電容電流,其值很小,外露導電部分對地電壓不超過(guò)50V,不需要立即切斷故障回路,保證供電的連續性;-發(fā)生接地故障時(shí),對地電壓升高1.73倍;-220V負載需配降壓變壓器,或由系統外電源;-安裝絕緣監察器。使用場(chǎng)所:供電連續性要求較高,如應急電源、醫院手術(shù)室等。
IT 方式供電系統在供電距離不是很長(cháng)時(shí),供電的可靠性高、安全性好。一般用于不允許停電的場(chǎng)所,或者是要求嚴格地連續供電的地方,例如電力煉鋼、大醫院的手術(shù)室、地下礦井等處。地下礦井內供電條件比較差,電纜易受潮。
運用 IT 方式供電系統,即使電源中性點(diǎn)不接地,一旦設備漏電,單相對地漏電流仍小,不會(huì )破壞電源電壓的平衡,所以比電源中性點(diǎn)接地的系統還安全。但是,如果用在供電距離很長(cháng)的情況下,供電線(xiàn)路對大地的分布電容就不能忽視了。
在負載發(fā)生短路故障或漏電使設備外殼帶電時(shí),漏電電流經(jīng)大地形成架路,保護設備不一定動(dòng)作,這是危險的。只有在供電距離不太長(cháng)時(shí)才比較安全。這種供電方式在工地上很少見(jiàn)。
(1)TT系統就是電源中性點(diǎn)直接接地,用電設備外露可導電部分也直接接地的系統。通常將電源中性點(diǎn)的接地叫做工作接地,而設備外露可導電部分的接地叫做保護接地。
TT系統中,這兩個(gè)接地必須是相互獨立的。設備接地可以是每一設備都有各自獨立的接地裝置,也可以若干設備共用一個(gè)接地裝置。
▲TT系統接線(xiàn)圖
(2)電源變壓器中性點(diǎn)接地,電氣設備外殼采用保護接地其金屬外殼直接接地的與電源端接地點(diǎn)無(wú)關(guān)的接地級,簡(jiǎn)稱(chēng)保護接地或接地制。
TT系統的主要優(yōu)點(diǎn)是:
(a)能抑制高壓線(xiàn)與低壓線(xiàn)搭連或配變高低壓繞組間絕緣擊穿時(shí),低壓電網(wǎng)出現的過(guò)電壓。
(b)對低壓電網(wǎng)的雷擊過(guò)電壓有一定的泄漏能力。
(c)與低壓電器外殼不接地相比,在電器發(fā)生碰殼事故時(shí),可降低外殼的對地電壓,因而可減輕人身觸電危害程度。
(d)由于單相接地時(shí)接地電流比較大,可使保護裝置(漏電保護器)可靠動(dòng)作,及時(shí)切除故障。
(e)單相接地的故障點(diǎn)對地電壓較低,故障電流較大,使漏電保護器迅速動(dòng)作切斷電源,有利于防止觸電事故發(fā)生。
(f)PT線(xiàn)不與中性線(xiàn)相聯(lián)接,線(xiàn)路架設分明、直觀(guān),不會(huì )有接錯線(xiàn)的事故隱患;幾個(gè)施工單位同時(shí)施工的大工地可以分片、分單位設置 PT線(xiàn),有利于安全用電管理和節約導線(xiàn)用量。
(g)不用每臺電氣設備下埋設重復接地線(xiàn),可以節約埋設接地線(xiàn)費用開(kāi)支,也有利于提高接地線(xiàn)質(zhì)量并保證接地電阻≤10Ω,用電安全保護更可靠。
TT系統的主要缺點(diǎn)是:
(a)低、高壓線(xiàn)路雷擊時(shí),配變可能發(fā)生正、逆變換過(guò)電壓。
(b)低壓電器外殼接地的保護效果不及IT系統。
(c)當電氣設備的金屬外殼帶電(相線(xiàn)碰殼或設備絕緣損壞而漏電)時(shí),由于有接地保護,可以大大減少觸電的危險性。但是,低壓斷路器(自動(dòng)開(kāi)關(guān))不一定能跳閘,造成漏電設備的外殼對地電壓高于安全電壓,屬于危險電壓。
(d)當漏電電流比較小時(shí),即使有熔斷器也不一定能熔斷,所以還需要漏電保護器作保護,因此TT系統難以推廣。
(e)TT系統接地裝置耗用鋼材多,而且難以回收、費工時(shí)、費料。
TT系統的應用:
TT系統由于接地裝置就在設備附近,因此PE線(xiàn)斷線(xiàn)的幾率小,且容易被發(fā)現。
TT系統設備在正常運行時(shí)外殼不帶電,故障時(shí)外殼高電位不會(huì )沿PE線(xiàn)傳遞至全系統。因此,TT系統適用于對電壓敏感的數據處理設備及精密電子設備進(jìn)行供電,在存在爆炸與火災隱患等危險性場(chǎng)所應用有優(yōu)勢。
TT系統能大幅降低漏電設備上的故障電壓,但一般不能降低到安全范圍內。因此,采用TT系統必須裝設漏電保護裝置或過(guò)電流保護裝置,并優(yōu)先采用前者。
TT系統主要用于低壓用戶(hù),即用于未裝備配電變壓器,從外面引進(jìn)低壓電源的小型用戶(hù)。
TN系統即電源中性點(diǎn)直接接地,設備外露可導電部分與電源中性點(diǎn)直接電氣連接的系統。
在TN系統中,所有電氣設備的外露可導電部分均接到保護線(xiàn)上,并與電源的接地點(diǎn)相連,這個(gè)接地點(diǎn)通常是配電系統的中性點(diǎn)。
TN系統的電力系統有一點(diǎn)直接接地,電氣裝置的外露可導電部分通過(guò)保護導體與該點(diǎn)連接。
TN系統通常是一個(gè)中性點(diǎn)接地的三相電網(wǎng)系統。其特點(diǎn)是電氣設備的外露可導電部分直接與系統接地點(diǎn)相連,當發(fā)生碰殼短路時(shí),短路電流即經(jīng)金屬導線(xiàn)構成閉合回路。形成金屬性單相短路,從而產(chǎn)生足夠大的短路電流,使保護裝置能可靠動(dòng)作,將故障切除。
如果將工作零線(xiàn)N重復接地,碰殼短路時(shí),一部分電流就可能分流于重復接地點(diǎn),會(huì )使保護裝置不能可靠動(dòng)作或拒動(dòng),使故障擴大化。
在TN系統中,也就是三相五線(xiàn)制中,因N線(xiàn)與PE線(xiàn)是分開(kāi)敷設,并且是相互絕緣的,同時(shí)與用電設備外殼相連接的是PE線(xiàn)而不是N線(xiàn)。因此我們所關(guān)心的最主要的是PE線(xiàn)的電位,而不是N線(xiàn)的電位,所以在中重復接地不是對N線(xiàn)的重復接地。
如果將PE線(xiàn)和N線(xiàn)共同接地,由于PE線(xiàn)與N線(xiàn)在重復接地處相接,重復接地點(diǎn)與配電變壓器工作接地點(diǎn)之間的接線(xiàn)已無(wú)PE線(xiàn)和N線(xiàn)的區別,原由N線(xiàn)承擔的中性線(xiàn)電流變?yōu)橛蒒線(xiàn)和PE線(xiàn)共同承擔,并有部分電流通過(guò)重復接地點(diǎn)分流。由于這樣可以認為重復接地點(diǎn)前側已不存在PE線(xiàn),只有由原PE線(xiàn)及N線(xiàn)并聯(lián)共同組成的PEN線(xiàn),原TN-S系統所具有的優(yōu)點(diǎn)將喪失,所以不能將PE線(xiàn)和N線(xiàn)共同接地。
TN系統中,根據其保護零線(xiàn)是否與工作零線(xiàn)分開(kāi)而劃分為TN-S系統、TN-C系統、TN-C-S系統三種形式。
(1)在TN-C系統中,將PE線(xiàn)和N線(xiàn)的功能綜合起來(lái),由一根稱(chēng)為PEN線(xiàn)的導體同時(shí)承擔兩者的功能。在用電設備處,PEN線(xiàn)既連接到負荷中性點(diǎn)上,又連接到設備外露的可導電部分。由于它所固有的技術(shù)上的種種弊端,現在已很少采用,尤其是在民用配電中,已基本上不允許采用TN-C系統。
(2)電源變壓器中性點(diǎn)接地,保護零線(xiàn)(PE)與工作零線(xiàn)(N)共用(簡(jiǎn)稱(chēng)PEN),稱(chēng)為三相四線(xiàn)制系統。其中,中性線(xiàn)(N線(xiàn))的作用:
一是用來(lái)提供相電壓;
二是用來(lái)傳導不平衡電流;
三是減少中性點(diǎn)電壓偏移。
TN-C系統的特點(diǎn):
(a)設備外殼帶電時(shí),接零保護系統能將漏電電流上升為短路電流,實(shí)際就是單相對地短路故障,熔絲會(huì )熔斷或自動(dòng)開(kāi)關(guān)跳閘,使故障設備斷電,比較安全。
(b)TN-C系統只適用于三相負載基本平衡的情況,若三相負載不平衡,工作零線(xiàn)上有不平衡電流,對地有電壓,所以與保護線(xiàn)所連接的電氣設備金屬外殼有一定的電壓。
(c)如果工作零線(xiàn)斷線(xiàn),則保護接零的通電設備外殼帶電。
(d)如果電源的相線(xiàn)接地,則設備的外殼電位升高,使中線(xiàn)上的危險電位蔓延。
(e)TN-C系統干線(xiàn)上使用漏電斷路器時(shí),工作零線(xiàn)后面的所有重負接地必須拆除,否則漏電開(kāi)關(guān)合不上閘,而且工作零線(xiàn)后面的所有重復接地必須拆除,否則漏電開(kāi)關(guān)合不上閘,而且工作零線(xiàn)在任何情況下不能斷線(xiàn)。所以,實(shí)用中工作零線(xiàn)只能在漏電斷路器的上側重復接地。
(f)當三相負載不平衡時(shí),在零線(xiàn)上出現不平衡電流,零線(xiàn)對地呈現電壓,觸及零線(xiàn)可能導致觸電事故。
(g)通過(guò)漏電保護開(kāi)關(guān)的零線(xiàn),只能作為工作零線(xiàn),不能作為電氣設備的保護零線(xiàn),這是由于漏電開(kāi)關(guān)的工作原理所決定的。
(h)對接有二極漏電保護開(kāi)關(guān)的單相用電設備,如用于 TN-C系統中其金屬外殼的保護零線(xiàn),嚴禁與該電路的工作零線(xiàn)相連接,也不允許接在漏電保護開(kāi)關(guān)前面的 PEN線(xiàn)上,但在使用中極易發(fā)生誤接。
(i) 重復接地裝置的連接線(xiàn),嚴禁與通過(guò)漏電開(kāi)關(guān)的工作零線(xiàn)相連接。
▲TN-S系統接線(xiàn)圖
(1)TN-S系統中性線(xiàn)N與TT系統相同。與TT系統不同的是,用電設備外露可導電部分通過(guò)PE線(xiàn)連接到電源中性點(diǎn),與系統中性點(diǎn)共用接地體,而不是連接到自己專(zhuān)用的接地體,中性線(xiàn)(N線(xiàn))和保護線(xiàn)(PE線(xiàn))是分開(kāi)的。
TN-S系統的最大特征是N線(xiàn)與PE線(xiàn)在系統中性點(diǎn)分開(kāi)后,不能再有任何電氣連接,這一條件一旦破壞,TN-S系統便不再成立。
(2)將工作零線(xiàn)與保護零線(xiàn)分開(kāi),從而克服了 TN-C供電系統的缺陷,所以現在施工現場(chǎng)已經(jīng)不再使用TN-C系統。
TN-S系統在該系統中,工作零線(xiàn)N和保護零線(xiàn)PE從電源端中性點(diǎn)開(kāi)始分開(kāi),此系統習慣稱(chēng)為三相五線(xiàn)制系統。
當電氣設備相線(xiàn)碰殼,直接短路,可采用過(guò)電流保護器切斷電源
當N線(xiàn)斷開(kāi),如三相負荷不平衡,中性點(diǎn)電位升高,但外殼無(wú)電位,PE線(xiàn)也無(wú)電位;
TN—S系統PE線(xiàn)首末端應做重復接地,以減少 PE線(xiàn)斷線(xiàn)造成的危險
TN—S系統適用于工業(yè)企業(yè)、大型民用建筑。
目前單獨使用變壓器供電的或變配電所距施工現場(chǎng)較近的工地基本上都采用了TN—S系統,與逐級漏電保護相配合,確實(shí)起到了保障施工用電安全的作用。
TN-S系統的特點(diǎn):
(a)系統正常運行時(shí),專(zhuān)用保護線(xiàn)上沒(méi)有電流,只是工作零線(xiàn)上有不平衡電流。PE線(xiàn)對地沒(méi)有電壓,所以電氣設備金屬外殼接零保護是接在專(zhuān)用的保護線(xiàn)PE上,安全可靠。
(b)工作零線(xiàn)只用作單相照明負載回路。
(c)專(zhuān)用保護線(xiàn)PE不許斷線(xiàn),也不許進(jìn)入漏電開(kāi)關(guān)。
(d)干線(xiàn)上使用漏電保護器,所以TN-S系統供電干線(xiàn)上也可以安裝漏電保護器。
(e)TN-S方式供電系統安全可靠,適用于工業(yè)與民用建筑等低壓供電系統。
(f)保護零線(xiàn) PE線(xiàn)絕對不允許斷開(kāi),也不許進(jìn)入漏電開(kāi)關(guān)。
(g)同一用電系統中的電器設備絕對不允許部分接地、部分接零。否則當保護接地的設備發(fā)生漏電時(shí),會(huì )使中性點(diǎn)接地線(xiàn)電位升高,造成所有采用保護接零的設備外殼帶電。
(h)保護接零 PE線(xiàn)的材料及連接要求:保護零線(xiàn)的截面應不小于工作零線(xiàn)的截面,并使用黃/綠雙色線(xiàn)。與電氣設備連接的保護零線(xiàn)應為截面不少于 2.5mm 2的絕緣多股銅線(xiàn)。
保護零線(xiàn)與電氣設備連接應采用銅鼻子等可靠連接,不得采用鉸接;電氣設備接線(xiàn)柱應鍍鋅或涂防腐油脂,保護零線(xiàn)在配電箱中應通過(guò)端子板連接,在其他地方不得有接頭出現。
▲TN-C-S系統接線(xiàn)圖
(1)TN-C-S系統是TN-C系統和TN-S系統的結合形式,在TN-C-S系統中,從電源出來(lái)的那一段采用TN-C系統。因為在這一段中無(wú)用電設備,只起電能的傳輸作用,到用電負荷附近某一點(diǎn)處,將EN線(xiàn)分開(kāi)形成單獨的N線(xiàn)和PE線(xiàn)。從這一點(diǎn)開(kāi)始,系統相當于TN-S系統。
(2)系統整個(gè)系統中,工作零線(xiàn)同保護零線(xiàn)是部分共用的,此系統即為局部三相五線(xiàn)制系統。第一部分是TN—C系統,第二部分是TN—S系統,其分界面在N線(xiàn)與PE線(xiàn)的連接點(diǎn)。
當電氣設備發(fā)生單相碰殼,同TN—S系統;當N線(xiàn)斷開(kāi),故障同TN—S系統
TN—C—S系統中PEN應重復接地,而N線(xiàn)不宜重復接地。PE線(xiàn)連接的設備外殼在正常運行時(shí)始終不會(huì )帶電,所以TN—C—S系統提高了操作人員及設備的安全性。施工現場(chǎng)一般當變臺距現場(chǎng)較遠或沒(méi)有施工專(zhuān)用變壓器時(shí)采取TN—C—S系統。
TN-C-S系統的特點(diǎn):
(a)TN-C-S系統可以降低電動(dòng)機外殼對地的電壓,然而又不能消除這個(gè)電壓。這個(gè)電壓的大小取決于負載不平衡的情況及線(xiàn)路的長(cháng)度。要求負載不平衡電流不能太大,而且在PE線(xiàn)上應作重復接地。
(b)PE線(xiàn)在任何情況下都不能進(jìn)入漏電保護器,因為線(xiàn)路末端的漏電保護器動(dòng)作會(huì )使前級漏電保護器跳閘造成大范圍停電。
(c)對PE線(xiàn)除了在總箱處必須和N線(xiàn)連接以外,其他各分箱處均不得把N線(xiàn)和PE線(xiàn)相連接,PE線(xiàn)上不許安裝開(kāi)關(guān)和熔斷器。
實(shí)際上,TN-C-S系統是在TN-C系統上變通的作法。當三相電力變壓器工作接地情況良好,三相負載比較平衡時(shí),TN-C-S系統在施工用電實(shí)踐中效果還是不錯的。但是,在三相負載不平衡,建筑施工工地有專(zhuān)用的電力變壓器時(shí),必須采用TN-S方式供電系統。