几种接地保护方式(TN-C,TN-S,TN-C-S)
TT是指将电气设备的金属外壳直接接地的保护系统,称为保护接地系统。TT 方式供电系统的特点如下:
1 )当电气设备的金属外壳带电(相线碰壳或设备绝缘损坏而漏电)时,由于有接地保护,
可以大大减少触电的危险性。但是,低压断路器(自动开关)不一定能跳闸,造成漏电设备
的外壳对地电压高于安全电压,属于危险电压。
2 )当漏电电流比较小时,即使有熔断器也不一定能熔断,所以还需要漏电保护器作保护,困
此 TT 系统难以推广。
3 ) TT 系统接地装置耗用钢材多,而且难以回收、费工时、费料。
现在有的建筑单位是采用 TT 系统,施工单位借用其电源作临时用电时,应用一条专用保护
线,以减少需接地装置钢材用量。 TN 方式供电系统的特点如下:
1 )一旦设备出现外壳带电,接零保护系统能将漏电电流上升为短路电流,这个电流很大,
是 TT 系统的 53 倍,实际上就是单相对地短路故障,熔断器的熔丝会熔断,低压断路器的
脱扣器会立即动作而跳闸,使故障设备断电,比较安全。
2 ) TN 系统节省材料、工时,在我国和其他许多国家广泛得到应用,可见比 TT 系统优点 多。
TN-C是用工作零线兼作接零保护线,可以称作保护中性线。TN-C 方式供电系统的特点如下:
1 )由于三相负载不平衡,工作零线上有不平衡电流,对地有电压,所以与保护线所联接的电
气设备金属外壳有一定的电压。
2 )如果工作零线断线,则保护接零的漏电设备外壳带电。
3 )如果电源的相线碰地,则设备的外壳电位升高,使中性线上的危险电位蔓延。 4 ) TN-C 系统干线上使用漏电保护器时,工作零线后面的所有重复接地必须拆除,否则漏电
开关合不上;而且,工作零线在任何情况下都不得断线。所以,实用中工作零线只能让漏电保
护器的上侧有重复接地。
5 ) TN-C 方式供电系统只适用于三相负载基本平衡情况。
TN-S是把工作零线N 和专用保护线PE严格分开的供电系统。TN-S 方式供电系统的特点如下:
1 )系统正常运行时,专用保护线上不有电流,只是工作零线上有不平衡电流。 PE 线对地没
有电压,所以电气设备金属外壳接零保护是接在专用的保护线 PE 上,安全可靠。 2 )工作零线只用作单相照明负载回路。
3 )专用保护线 PE 不许断线,也不许进入漏电开关。
4 )干线上使用漏电保护器,工作零线不得有重复接地,而 PE 线有重复接地,但是不经过漏
电保护器,所以 TN-S 系统供电干线上也可以安装漏电保护器。
5 ) TN-S 方式供电系统安全可靠,适用于工业与民用建筑等低压供电系统。在建筑工程工工
前的“三通一平”(电通、水通、路通和地平——必须采用 TN-S 方式供电系统。 TN-C-S是在建筑施工临时供电中,如果前部分是TN-C方式供电,而施工规范规定施工现场必须采用TN-S方式供电系统,则可以在系统后部分现场总配电箱分出PE线,这种系统称为TN-C-S供电系统。T前面这个T表示电源中性点接地,如果是I表示不接地或者间接接地;后面这个T表示设备外壳保护方式,T是保护接地,N表示保护接零。S表示保护接零直接与接地线相连,C表示保护接零通过零线与地线连接。
N-C-S 方式供电系统
1 )工作零线 N 与专用保护线 PE 相联通,前段线路不平衡电流比较大时,电气设备的接零保
护受到零线电位的影响。后段的 PE 线上没有电流,即该段导线上没有电压降,因此, TN-C-
S 系统可以降低电动机外壳对地的电压,然而又不能完全消除这个电压,这个电压的大小取决
于 后段N线的负载不平衡的情况及 这段线路的长度。负载越不平衡, 这段N线又很长时,设
备外壳对地电压偏移就越大。所以要求负载不平衡电流不能太大,而且在 PE 线上应作重复接 地。 2 ) PE 线在任何情况下都不能进入漏电保护器,因为线路末端的漏电保护器动作会使前级漏
电保护器跳闸造成大范围停电。
3 )对 PE 线除了在总箱处必须和 N 线相接以外,其他各分箱处均不得把 N 线和 PE 线相
联, PE 线上不许安装开关和熔断器,也不得用大顾兼作 PE 线。
通过上述分析, TN-C-S 供电系统是在 TN-C 系统上临时变通的作法。当三相电力变压器工作 接地情况良好、三相负载比较平衡时, TN-C-S 系统在施工用电实践中效果还是可行的。但是,在三相负载不平衡、建筑施工工地有专用的电力变压器时,必须采用 TN-S 方式供电系统。
6、 IT 方式供电系统 I 。
IT 方式供电系统在供电距离不是很长时,供电的可靠性高、安全性好。一般用于不允许停电的场所,或者是要求严格地连续供电的地方,例如电力炼钢、大医院的手术室、地下矿井等处。地下矿井内供电条件比较差,电缆易受潮。运用 IT 方式供电系统,即使电源中性点不接地,一旦设备漏电,单相对地漏电流仍小,不会破坏电源电压的平衡,所以比电源中性点接地的系统还安全。
但是,如果用在供电距离很长时,供电线路对大地的分布电容就不能忽视了。在负载发生短路故障或漏电使设备外壳带电时,漏电电流经大地形成架路,保护设备不一定动作,这是危险的。只有在供电距离不太长时才比较安全。这种供电方式在工地上很少。
通过有效的接地系统,可以提高电网供电可靠性,减少用电设备的损坏、甚至发生严重人身伤害的后果,从而提高低压电网的可靠性,保证设备与人身安全。我国220V/380V低压配电系统,广泛采用中性点直接接地的运行方式,而且引出有中性线(N线)、保护线(PE线)或保护中性线(PEN线)。根据IEC 60364的定义,低压配电系统按接地型式,分为TN系统、TT系统、IT系统。①TN系统是将电气设备的金属外壳与工作零线相接的保护系统,称作接零保护系统;②TT系统是指将电气设备的金属外壳直接接地的保护系统,称为保护接地系统;③IT系统是指电源变压器中性点不接地(或通过高阻抗接地),而电气设备外壳电气设备外壳采用保护接地。====================================================而在低压配电系统中,我国目前广泛应用的是TN系统。 TN系统的中性点直接接地,所有设备的外露可导电部分均接公共的保护线(PE线)或公共的保护中性线(PEN线)。这种接公共PE线或PEN线的方式,通称为“接零”。它的特点如下:1)当电气设备的相线碰壳或设备绝缘损坏而漏电时,实际上就是单相对地短路故障,理想状态下电源侧熔断器会熔断,低压断路器会立即跳闸使故障设备断电,产生危险接触电压的时间较短,比较安全;2)TN系统节省材料、工时,应用广泛。====================================================按照国际标准IEC60364的规定,根据中性线与保护线是否合并的情况,TN系统分为如下三种:TN-C系统、TN-S系统和TN-C-S系统。① TN-C系统本系统中,其中的N线与PE线全部合为一根PEN线,如下图所示。PEN线中可有电流通过,因此对某些接PEN线的设备将产生电磁干扰。它的优点:易于实现,节省了一根导线,且保护电器可节省一极,降低设备的初期投资费用;发生接地短路故障时,故障电流大,可采用一过流保护电器瞬时切断电源,保证人员生命和财产安全。它的缺点也是显而易见的:线路中有单相负荷,或三相负荷不平衡;电网中有谐波电流时,由于PEN中有电流,电气设备的外壳和线路金属套管间有压降,对敏感性电子设备不利;PEN线中的电流在有爆炸危险的环境中会引起爆炸;PEN线断线或相线对地短路时,会呈现相当高的对地故障电压,可能扩大事故范围;TN-C系统电源处上使用漏电保护器时,接地点后工作中性线不得重复接地,否则无法可靠供电。在我国,TN-C系统过去在低压配电系统中应用最为普遍,但不适用于对人身安全和抗电磁干扰要求高的场所。图1- TN-C接地系统② TN-S系统本系统中,其中的N线与PE线全部分开,设备的外露可导电部分均接PE线。由于PE线中无电流通过,因此设备之间不会产生电磁干扰。如下图所示。PE线断线时,正常情况下不会使断线点后边接PE线的设备外露可导电部分带电;但在断线点后边有设备发生一相接壳故障时,将使断线点后边其他所有接PE线的设备外露可导电部分带电,而造成人身触电危险。该系统在发生单相接地故障时,线路的保护装置应该动作,切除故障线路。该系统较之TN-C系统在有色金属消耗量和投资方面有所增加。TN-S系统现在广泛用于对安全要求较高的场所(如浴室和居民住宅等)及对抗电磁干扰要求高的数据处理和精密检测等实验场所,也越来越多地用于住宅供电系统。图2- TN-S接地系统③ TN-C-S系统该系统的前部分是TN-C方式供电,但为考虑安全供电,二级配电箱出口处,分别引出PE线及N线,即在系统后部分二级配电箱后采用 TN-S方式供电,这种系统总称为TN-C-S 供电系统,如下图所示。本系统中,工作中性线 N 与专用保护线PE 相联通,PE线上没有电流,即该段导线上正常运行不产生电压降;联通前段线路不平衡电流比较大时,在后面PE线上电气设备的外壳会有接触电压产生。因此,TN-C-S系统可以降低电气设备外露导电部分对地的电压,然而又不能完全消除这个电压,这个电压的大小取决于联通前线路的不平衡电流及联通前线路的长度。负载越不平衡,联通前线路越长,设备外壳对地电压偏移就越大。所以要求负载不平衡电流不能太大,而且在PE线上应作重复接地;一旦PE线作了重复接地,只能在线路末端设立漏电保护器,否则供电可靠性不高;对要求PE线除了在二级配电箱处必须和N线相接以外,其后各处均不得把PE线和N线相联,另外在PE线上还不许安装开关和熔断器;民用建筑电气在二次装修后,普遍存在N线和PE线混用的情况,混用后事实上使TN-C-S系统变成TN-C系统,后果如前叙。图3- TN-C-S接地系统===============================================因IT接地系统和TT 接地系统,在供电低压线路上使用时,当线路发生故障,用电设备会产生危险电压,对人身的安全有危险性,所有供电线路不建议使用。从TN-C、TN-S、TN-C-S三种供电系统方式中来选择。对于选择TN-C、TN-S、TN-C-S三种供电接地系统方式中的那一种,作为供电线路的接地方式,要根据电气装置的特性、运行条件和要求以及维护能力的大小,综合用户和设计安装人员的意见因地制宜地选用。只要符合安装和运行规范要求,三种接地系统方式都可以使用。
医用IT系统(俗称医用隔离电源系统),又叫中性点不接地配电系统。在IT系统中,系统中性点对地完全隔离,系统负载中的外壳经接地保护线接地。如果出现单相接地故障,对地漏电流只能经过系统泄露电容对系统相线构成回路,而系统泄露电容引起的容抗总是远远大于TN系统中的接地电阻,因此IT系统中的漏电流非常的小,断路器不会因接地电流的存在而引起过电流动作,从而保证系统带故障运行。
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