低壓配電系統(tǒng)TN、TT、IT的比較
根據(jù)現(xiàn)行的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《低壓配電設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50054)的定義,將低壓配電系統(tǒng)分為三種,即TN、TT、IT三種形式。其中,個(gè)大寫字母T表示電源變壓器中性點(diǎn)直接接地;I則表示電源變壓器中性點(diǎn)不接地(或通過(guò)高阻抗接地)。第二個(gè)大寫字母N表示電氣設(shè)備的外殼與系統(tǒng)的接地中性線相連。T表示電氣設(shè)備的外殼直接接地,但和電網(wǎng)的接地系統(tǒng)沒(méi)有聯(lián)系;
TN系統(tǒng):電源變壓器中性點(diǎn)接地,設(shè)備外露部分與中性線相連。是將電氣設(shè)備的金屬外殼與工作零線 N相接的保護(hù)系統(tǒng),稱作保護(hù)接零系統(tǒng)
TT系統(tǒng):電源變壓器中性點(diǎn)接地,電氣設(shè)備外殼采用保護(hù)接地。電氣設(shè)備的金屬外殼直接接地的保護(hù)系統(tǒng),稱為保護(hù)接地系統(tǒng)
IT系統(tǒng):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(shè)備外殼電氣設(shè)備外殼采用保護(hù)接地。
1、 TN系統(tǒng)
電力系統(tǒng)的電源變壓器的中性點(diǎn)接地,根據(jù)電氣設(shè)備外露導(dǎo)電部分與系統(tǒng)連接的不同方式又可分三類:即TN—S系統(tǒng)、TN—C系統(tǒng)、TN—C—S系統(tǒng)。下面分別進(jìn)行介紹。
1.1、TN—C系統(tǒng)
其特點(diǎn)是:電源變壓器中性點(diǎn)接地,保護(hù)零線(PE)與工作零線(N)共用。
(1)它是利用中性點(diǎn)接地系統(tǒng)的中性線(零線)作為故障電流的回流導(dǎo)線,當(dāng)電氣設(shè)備相線碰殼,故障電流經(jīng)零線回到中點(diǎn),由于短路電流大,因此可采用過(guò)電流保護(hù)器切斷電源。TN—C系統(tǒng)一般采用零序電流保護(hù);
(2)TN—C系統(tǒng)適用于三相負(fù)荷基本平衡場(chǎng)合,如果三相負(fù)荷不平衡,則PEN線中有不平衡電流,再加一些負(fù)荷設(shè)備引起的諧波電流也會(huì)注入PEN,從而中性線N帶電,且有可能高于50V,它不但使設(shè)備機(jī)殼帶電,對(duì)人身造成不安全,而且還無(wú)法取得穩(wěn)定的基準(zhǔn)電位;
(3)TN—C系統(tǒng)應(yīng)將PEN線重復(fù)接地,其作用是當(dāng)接零的設(shè)備發(fā)生相與外殼接觸時(shí),可以有效地降低零線對(duì)地電壓。
由上可知,TN-C系統(tǒng)存在以下缺陷:
(1)當(dāng)三相負(fù)載不平衡時(shí),在零線上出現(xiàn)不平衡電流,零線對(duì)地呈現(xiàn)電壓。當(dāng)三相負(fù)載嚴(yán)重不平衡時(shí),觸及零線可能導(dǎo)致觸電事故。
(2)通過(guò)漏電保護(hù)開關(guān)的零線,只能作為工作零線,不能作為電氣設(shè)備的保護(hù)零線,這是由于漏電開關(guān)的工作原理所決定的。
(3)對(duì)接有二漏電保護(hù)開關(guān)的單相用電設(shè)備,如用于 TN-C系統(tǒng)中其金屬外殼的保護(hù)零線,嚴(yán)禁與該電路的工作零線相連接,也不允許接在漏電保護(hù)開關(guān)前面的 PEN線上,但在使用中易發(fā)生誤接。
(4)重復(fù)接地裝置的連接線,嚴(yán)禁與通過(guò)漏電開關(guān)的工作零線相連接。TN-S供電系統(tǒng),將工作零線與保護(hù)零線分開,從而克服了 TN-C供電系統(tǒng)的缺陷,所以現(xiàn)在施工現(xiàn)場(chǎng)已經(jīng)不再使用TN-C系統(tǒng)。
1.2、 TN—S系統(tǒng)
整個(gè)系統(tǒng)的中性線/工作零線(N)與保護(hù)線(PE)是嚴(yán)格分開的。
(1)當(dāng)電氣設(shè)備相線碰殼,直接短路,可采用過(guò)電流保護(hù)器切斷電源;
(2)當(dāng)N線斷開,如三相負(fù)荷不平衡,中性點(diǎn)電位升高,但外殼無(wú)電位,PE線也無(wú)電位;
(3)TN—S系統(tǒng)PE線首末端應(yīng)做重復(fù)接地,以減少 PE線斷線造成的危險(xiǎn)。
(4)TN—S系統(tǒng)適用于工業(yè)企業(yè)、大型民用建筑。
目前單獨(dú)使用獨(dú)一變壓器供電的或變配電所距施工現(xiàn)場(chǎng)較近的工地基本上都采用了TN—S系統(tǒng),與逐級(jí)漏電保護(hù)相配合,確實(shí)起到了保障施工用電安全的作用,但TN—S系統(tǒng)必須注意幾個(gè)問(wèn)題:
(1)保護(hù)零線 PE線絕對(duì)不允許斷開,也不許進(jìn)入漏電開關(guān)。否則在接零設(shè)備發(fā)生帶電部分碰殼或是漏電時(shí),就構(gòu)不成單相回路,電源就不會(huì)自動(dòng)切斷,就會(huì)產(chǎn)生兩個(gè)后果:一是使接零設(shè)備失去安全保護(hù);二是使后面的其他完好的接零設(shè)備外殼帶電,引起大范圍的電氣設(shè)備外殼帶電,造成可怕的觸電威脅。因此在《JGJ46-88施工現(xiàn)場(chǎng)臨時(shí)用電安全技術(shù)規(guī)范》規(guī)定專用保護(hù)線必須在首末端做重復(fù)接地。
(2)同一用電系統(tǒng)中的電器設(shè)備絕對(duì)不允許部分接地、部分接零。否則當(dāng)保護(hù)接地的設(shè)備發(fā)生漏電時(shí),會(huì)使中性點(diǎn)接地線電位升高,造成采用保護(hù)接零的設(shè)備外殼帶電。
(3)保護(hù)接零 PE線的材料及連接要求:保護(hù)零線的截面應(yīng)不小于工作零線的截面,并使用黃/綠雙色線。與電氣設(shè)備連接的保護(hù)零線應(yīng)為截面不少于 2.5mm 2的絕緣多股銅線。保護(hù)零線與電氣設(shè)備連接應(yīng)采用銅鼻子等可靠連接,不得采用鉸接;電氣設(shè)備接線柱應(yīng)鍍鋅或涂防腐油脂,保護(hù)零線在配電箱中應(yīng)通過(guò)端子板連接,在其他地方不得有接頭出現(xiàn)。
TN-S 供電系統(tǒng)的特點(diǎn)如下。
1 )系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí),專用保護(hù)線上不有電流,只是工作零線上有不平衡電流。 PE 線對(duì)地沒(méi)有電壓,所以電氣設(shè)備金屬外殼接零保護(hù)是接在專用的保護(hù)線 PE 上,安全可靠。
2 )工作零線 N只用作單相照明負(fù)載回路。
3)干線上使用漏電保護(hù)器,工作零線不得有重復(fù)接地,而 PE 線有重復(fù)接地,但是不經(jīng)過(guò)漏電保護(hù)器,所以 TN-S 系統(tǒng)供電干線上也可以安裝漏電保護(hù)器。
1.3、 TN—C—S系統(tǒng)
它由兩個(gè)接地系統(tǒng)組成,部分是TN—C系統(tǒng),第二部分是TN—S系統(tǒng),其分界面在N線與PE線的連接點(diǎn)。
(1)當(dāng)電氣設(shè)備發(fā)生單相碰殼,同TN—S系統(tǒng);
(2)當(dāng)N線斷開,故障同TN—S系統(tǒng);
(3)TN—C—S系統(tǒng)中PEN應(yīng)重復(fù)接地,而N線不宜重復(fù)接地。PE線連接的設(shè)備外殼在正常運(yùn)行時(shí)始終不會(huì)帶電,所以TN—C—S系統(tǒng)提高了操作人員及設(shè)備的安全性。施工現(xiàn)場(chǎng)一般當(dāng)變臺(tái)距現(xiàn)場(chǎng)較遠(yuǎn)或沒(méi)有施工專用變壓器時(shí)采取TN—C—S系統(tǒng)。
2、 TT供電系統(tǒng)
電源中性點(diǎn)直接接地,電氣設(shè)備的外露導(dǎo)電部分用PE線接到接地(此接地與中性點(diǎn)接地沒(méi)有電氣聯(lián)系)
在采用此系統(tǒng)保護(hù)時(shí),當(dāng)一個(gè)設(shè)備發(fā)生漏電故障,設(shè)備金屬外殼所帶的故障電壓較大,而電流較小,不利于保護(hù)開關(guān)的動(dòng)作,對(duì)人和設(shè)備有危害。為消除 TT系統(tǒng)的缺陷,提高用電安全保障可靠性,根據(jù)并聯(lián)電阻原理,特提出完善 TT系統(tǒng)的技術(shù)革新。技術(shù)革新內(nèi)容是:用不小于工作零線截面的綠/黃雙色線(簡(jiǎn)稱 PT線),并聯(lián)總配電箱、分配電箱、主要機(jī)械設(shè)備下埋設(shè)的 4-5組接地電阻的保護(hù)接地線為保護(hù)地線,用綠/黃雙色線連接電氣設(shè)備金屬外殼。它有下列優(yōu)點(diǎn):
1)單相接地的故障點(diǎn)對(duì)地電壓較低,故障電流較大,使漏電保護(hù)器迅速動(dòng)作切斷電源,有利于防止觸電事故發(fā)生。
2)PT線不與中性線相聯(lián)接,線路架設(shè)分明、直觀,不會(huì)有接錯(cuò)線的事故隱患;幾個(gè)施工單位同時(shí)施工的大工地可以分片、分單位設(shè)置 PT線,有利于安全用電管理和節(jié)約導(dǎo)線用量。
3)不用每臺(tái)電氣設(shè)備下埋設(shè)重復(fù)接地線,可以節(jié)約埋設(shè)接地線費(fèi)用開支,也有利于提高接地線質(zhì)量并保證接地電阻10Ω,用電安全保護(hù)更可靠。TT系統(tǒng)在國(guó)外被廣泛應(yīng)用,在國(guó)內(nèi)僅限于局部對(duì)接地要求高的電子設(shè)備場(chǎng)合,目前在施工現(xiàn)場(chǎng)一般不采用此系統(tǒng)。但如果是公用變壓器,而有其它使用者使用的是 TT系統(tǒng),則施工現(xiàn)場(chǎng)也應(yīng)采用此系統(tǒng)。
3、IT系統(tǒng)
電力系統(tǒng)的帶電部分與大地間無(wú)直接連接(或經(jīng)電阻接地),而受電設(shè)備的外露導(dǎo)電部分則通過(guò)保護(hù)線直接接地。
這種系統(tǒng)主要用于 10KV及 35KV的高壓系統(tǒng)和礦山、井下的某些低壓供電系統(tǒng),不適合在施工現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用,故在此不再分析。
建設(shè)部新頒發(fā)的《建筑施工安全檢查標(biāo)準(zhǔn)》(JGJ59-99)規(guī)定:施工現(xiàn)場(chǎng)專用的中性點(diǎn)直接接地的電力系統(tǒng)中必須采用 TN-S接零保護(hù)系統(tǒng)。因此,TN-S接零保護(hù)系統(tǒng)在施工現(xiàn)場(chǎng)中得到了廣泛的應(yīng)用,但如果 PE線發(fā)生斷裂或與電氣設(shè)備未做好電氣連接,重復(fù)接地阻值達(dá)不到安全的要求,也同樣會(huì)發(fā)生觸電事故,為了提高 TN-S接零保護(hù)系統(tǒng)的安全性,在此提出等電位聯(lián)接概念。所謂等電位聯(lián)結(jié),是將電氣設(shè)備外露可導(dǎo)電部分與系統(tǒng)外可導(dǎo)電部分(如混凝土中的主筋、各種金屬管道等)通過(guò)保護(hù)零線(PE線)作實(shí)質(zhì)上的電氣連接,使二者的電位趨于相等。應(yīng)注意差異,即等電位聯(lián)結(jié)線正常時(shí)無(wú)電流通過(guò),只傳遞電位,故障時(shí)才有電流通過(guò)。
等電位聯(lián)結(jié)的作用:
(1)總等電位聯(lián)結(jié)能降低預(yù)期接觸電壓;
(2)總等電位聯(lián)結(jié)能消除裝置外沿 PE線傳導(dǎo)故障電壓帶來(lái)的電擊危險(xiǎn)。因此施工現(xiàn)場(chǎng)也應(yīng)逐步推廣該技術(shù)。當(dāng)然,無(wú)論采取何種接地形式都絕不是萬(wàn)無(wú)一失絕對(duì)安全的。施工現(xiàn)場(chǎng)臨時(shí)用電必須嚴(yán)格按 JGJ46-88規(guī)范要求進(jìn)行系統(tǒng)的設(shè)置和漏電保護(hù)器的使用,嚴(yán)格履行施工用電設(shè)計(jì)、驗(yàn)收制度,規(guī)范管理,才能杜絕事故的發(fā)生。