TN-C、TN-S和TN-C-S三種電路系統(tǒng)的介紹

1、TN-C>TN-S和TN-C-S三種電路系統(tǒng)的介紹.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埴腳明敷。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(chǎn)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)、綠線等術(shù)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1性線、PE線、PEN線等術(shù)語？被廢止的術(shù)語

2、是20世紀50年代采用前蘇聯(lián)電收范時用的術(shù)語。大家知道由于用電技術(shù)的發(fā)展，IEC標準將按地系統(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“接等系統(tǒng)”這一術(shù)語不能說明全部TN系統(tǒng)的內(nèi)涵。又如前蘇聯(lián)規(guī)范內(nèi)的“接地系統(tǒng)”就是IEC標的TT系統(tǒng)，但是“按軍系統(tǒng)”也需接地，何嘗不是按地系統(tǒng)？這樣在概念上就十分模糊不清。又如“零線”這一術(shù)語前蘇聯(lián)規(guī)范定義為接地的中性線，還要求零線作篁復接地，它實際只是指TN-C系統(tǒng)中的PEN線。由于季線的概念不清，原本不應篁復接地的中性線被錯誤地重復按地，產(chǎn)生雜散電流而導致許多不應有的*故。名不正則言不順，由于術(shù)語不嚴謹導致

3、的技術(shù)借誤不勝枚舉。為此這些過時的術(shù)語在我國已停止使用，但由于建筑電氣技術(shù)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(shù)語，在執(zhí)行這些規(guī)范時應加注意以免被誤導。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(guān)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(jīng)高阻抗（例如1000。）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(guān)系，也即如何處理保護接地。T:外露導電部分

4、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)一在全系統(tǒng)內(nèi)N線和PE線是合一的（C是“合一”一詞法文Comhine的第一個字母）o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)一在全系統(tǒng)內(nèi)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)一在全系統(tǒng)內(nèi)，通常僅在低壓電氣裝置電源進線點前N

5、線和PE線是合一的，電源進線點后即分為兩根線。從圖1.18-1可知，TN-C系統(tǒng)內(nèi)的PEN線兼起PE線和N線的作用，可節(jié)省一根導線，比較經(jīng)濟。但從電氣安全著眼，這個系統(tǒng)存在以下問題。部分圖1.18-1 TNC系統(tǒng)(1)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虛線所不。圖L18-2PEN線折斷后單相設備金屬外殼對地號220V危險電壓(2)如PEN線穿過剩余電流動作保護器RCD,因接地故障電流產(chǎn)生的磁場在RCD內(nèi)互相抵消而使RCD拒動作，所以在TN-C系統(tǒng)內(nèi)不能裝用RCD防電擊。(3)進行電氣維修時需用

6、四極開關(guān)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(guān)切斷，所以TN-C系統(tǒng)內(nèi)不能裝用四極開關(guān)來保證維修人員的安全，見問答17.50(4)PEN線因通過中性線電流產(chǎn)生電壓降，從而使所接設備的金屬外光對地帶電位。此電位可能在爆炸危險場所內(nèi)打火引爆。按IEC標準易爆場所內(nèi)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光可在地內(nèi)產(chǎn)生雜散電流，在一定程度上腐蝕地下金屬結(jié)構(gòu)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(shù)系統(tǒng),以免各信息技術(shù)設備地電位的不同而引起干

7、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。1.19TN-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(nèi)，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)生按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。部分圖L19TN-S系統(tǒng)TN-S系統(tǒng)適用于內(nèi)部設有變電所的建筑物。因為在有變電所的建筑物內(nèi)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

8、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(nèi)如采用TN-C-S系統(tǒng)時.，其前段PEN線上中性線電流產(chǎn)生的電壓降將在建筑物內(nèi)導致電位差而引起不良后果，例如對信息技術(shù)設備的干擾。因此在設有變電所的建筑物內(nèi)接地系統(tǒng)的最隹選擇是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)。1.20TN-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線上的電壓降使贅個電氣裝置對地升高ZiUPEN的電壓，但由于電氣裝置內(nèi)設有總等電位聯(lián)結(jié)，且在電源進線點后PE線

9、即和N線即分開，而PE線并不產(chǎn)生電壓降，整個電氣裝置對地電位都是UPEN,在裝置內(nèi)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(nèi)，它的安全水平和TN-S系統(tǒng)是相仿的。圖1.20TMC-S系統(tǒng)就信息技術(shù)設備的抗干擾而言，因為在采用TN-C-S系統(tǒng)的建筑物內(nèi)同一信息系統(tǒng)內(nèi)的信息技術(shù)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(shù)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(nèi)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

10、出線處就分開，所以在低壓用戶建筑物內(nèi)TN-C-S系統(tǒng)內(nèi)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(shù)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。1.21TT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(nèi)的外露導電部分為地電位，電源側(cè)和各裝置出現(xiàn)的故障電壓不互竄。但發(fā)生按地故障時因故障回路內(nèi)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

11、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)按地外，為防雜散電流的產(chǎn)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TNC系統(tǒng)，將TT系統(tǒng)的中性線作篁復接地，認為可借TT系統(tǒng)中的接地通路，防范中性線中斷（俗稱“斷暮”）引起的三相四線系統(tǒng)中燒壞大量單相用電設備的*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，中性線的篁復接地卻可產(chǎn)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

12、統(tǒng)內(nèi)各個電氣設備或各組電氣設備可各有自己的接地板和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(nèi)的接地故障電壓就不會像TN系統(tǒng)那樣通過PE線的導圖1.21TT系統(tǒng)S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(jié)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(jié)的戶外場所，例如農(nóng)場、施工場地、路燈、庭園燈、戶外臨時用電場所等。1.22IT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

13、保護接地的接地電阻RA上產(chǎn)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它適用于對供電不問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(shù)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、鼻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(cè)面說明我國建筑

14、電氣與發(fā)達國家水平上的卷距。1.23巖石山洞內(nèi)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限值系統(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。既然電氣裝量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(zhuǎn)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

15、動作值IAn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(wǎng)內(nèi)也采用了IT系統(tǒng)。各種接地系統(tǒng)各有短長，我國國家標準按地規(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(wǎng)中，電力設備的外充宜采用低壓按等保護，即接等”是不妥當?shù)?。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(VoltageStress)較??；而TT系統(tǒng)的PE線引自就地的

16、索電位的接地極，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：(1)在同一變壓器供電范圍的TN系統(tǒng)內(nèi)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(nèi)，可視情況就地設置電氣上互不聯(lián)系的單獨的接地板和PE線，消除或減少故障電壓的受延。因此TN系統(tǒng)必須作等電位聯(lián)結(jié)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(jié)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(jù)具體情況選用合適的接地系統(tǒng)。

17、1.25TN-C-S系統(tǒng)的PEN線在建筑物電源進線處應先按中性線母排，還是先接PE線母排?總配電箱圖L25PEN線先接PE母排后接N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線辦須先接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線先按中性線母排，如果連接板導電不良，則這時整個裝置內(nèi)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

18、-S系統(tǒng)？否?！叭辔寰€制”是我國建筑電氣技術(shù)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(shù)和帶電導體數(shù)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