所属栏目：电力论文发表 发布时间：2011-02-25浏览量:73
副标题#e#摘要：本文对建筑电气低压配电系统中的TN系统进行了详细的介绍,分析了TN-C、TN-S、TN-C-S系统的特点及如何选用。
关键词：低压配电 ；TN系统 ；建筑配电
引 言
TN系统，称作保护接零。当故障使电气设备金属外壳带电时，形成相线和零线短路，回路电阻小，电流大，能使熔丝迅速熔断或保护装置动作切断电源。TN系统的电力系统有一点直接接地，电气装置的外露可导电部分通过保护导体与该点连接。1997年通过的IEC建筑电气标准总结出世界各国的低压配电系统接地形式可划分为TN、TT、IT3种。TN系统又可细分为TN-C、TN-S、TN-C-S系统。T表示电源直接接地; I表示对地隔离(绝缘)或经阻抗接地;N表示中性线在电源处接地;C表示中性线和保护线合用一根; S表示中性线和保护分开各用一根。本文将对低压配电系统接地形式的特点、适用场合进行详细分析,为相关设计人员提供参考。
一、建筑电气的低压配电系统
建筑电气的低压配电系统的接地关系到低压用户的人身和财产安全，以及电气设备和电子设备的安全稳定运行，低压配电系统通常包括系统接地和保护接地。系统接地是系统电源某一点的接地，这个点通常是电源(变压器、发电机)的中性点，系统地的主要作用是使系统正常运行，比如：当发生雷击时，地面瞬变电磁场使低压配电线路感应幅值很高的冲击电压，做系统接地后由于雷电流的对地泄放降低了线路瞬态过电压，从而减轻了线路绝缘被击穿的危险。如果不做系统接地，当电源干线发生一相接地故障时，由于接地故障电流小，电源处接地故障保护往往难以检测出故障，使故障持续存在，这时另外两相对地电压将上升为线电压，这将对单相设备的对地绝缘造成损害，引发电气事故。而保护接地是配电系统负荷侧金属的电气设备外壳和敷设用的金属套管、线槽等电气装置外露导电部分的接地如未做保护接地，故障电压可达系统的相电压；做了保护接地后故障电压仅为PE线和接地电阻(RA)上的电压降，大大的低于相电压，接地电阻(RA)还为故障电流Id提供返回电源的通路，使保护电器及时切断电源，从而起到防电击和防电气火灾的保护作用。
二、低压配电TN系统使用分析
TN系统通常是一个中性点接地的三相电网系统。其特点是电气设备的外露可导电部分直接与系统接地点相连，当发生碰壳短路时，短路电流即经金属导线构成闭合回路。形成金属性单相短路，从而产生足够大的短路电流，使保护装置能可靠动作，将故障切除。
2.1TN-C系统
TN-C系统的中性线N与保护线PE是合二为一的,即将设备金属外壳与PE线、N线连接在PEN线上,作为保护接零。TN-C系统如图1所示。PEN线除通过正常负荷电流外,有时还会通过谐波电流, PEN线上产生的电压降(ΔU=ILZPEN)将呈现在用电设备外壳和线路金属管线上。当发生PEN线断线或相线碰地短路事故时,将出现高的对地电压。在同一台变压器供电范围内的PEN线是连通的,故障电压可沿PEN线窜至其他建筑物内的用电设备,不仅使人触电,还会对地放电引起火灾,因为故障电压已经超过了安全值。
TN-C系统适用于三相负荷基本平衡且谐波电流较少的供电。对有爆炸、火灾、井下、医疗和无专门维修的民用建筑、数据处理和一些精密电子设备用电不宜用TN-C系统。图1中Ⅰ、Ⅱ处位置如果相线的绝缘损坏而碰壳时,相当于相线、中性线短路,短路电流较大,断路器过电流保护足以瞬时切断电路。因此在TN-C系统中使用剩余电流断路器和仅使用断路器的保护作用是一样的,如果使用剩余电流断路器会增加成本,还会在同一段PEN线上的用电设备之间传递高电位。保护接零就是中性线接地。在接零的系统中发生一相碰壳故障时,形成单相短路,电流很大,能使线路保护设备迅速动作,切除故障。在TN-C系统中,不应有一部分是保护接零,另一部分是保护接地。这样做,当接地的设备发生碰壳#p#副标题#e#时,中性线电位升高,会使接零的设备外壳带上危险的电压。
2.2 TN-S系统
TN-S系统的中线性N和保护线PE是分开的,PE线不通过正常的负荷电流,因此, PE线和设备外壳不带电位。PE线只有在发生故障时才产生电位,因此,可较安全地用于民用建筑电气中,也适宜用于精密电子设备的供电。该系统不能解决对地故障电压蔓延和相线对地短路引起中性点电位升高等问题。在TN-S系统中,N线上带有以下成分的电流:
(1)谐波电流。现代建筑物中一般都用各种直流电子设备以及大量的荧光灯。它们产生的高
次谐波除了对电源污染外,还会给N线带来谐波电流,尤其是3次谐波电流。按理论分析,发生在
三相中的3次谐波电流会在N线上叠加,叠加后的电流值是相当可观的。有时N线上叠加的谐
波电流甚至大于相线电流。因此,一般在三相四线回路中采用4根截面相等的电线或电缆供电。
(2)单相工作电流。N线上的电流与相线上的电流大小一样,随着照度标准的提高,单相工作
电流也越来越大,这是不能忽视的。
(3)三相不平衡电流。这是单相负荷的供电系统中必然发生的现象。而且这种不平衡随着时
间变化,情况也变得更复杂。TN-S系统供电也就是针对三相不平衡用电负荷制订的。上述3种成分电流混合后在N线上通过,其绝对值是不会太小的。另一方面,N线存在着阻抗,线路越长,阻抗越大,加上中间连接点的阻抗,N线上累积的阻抗是不容忽视的。尤其是越接近末端,阻抗就越大。N线上有电流和阻抗,必然产生对地电压降。同一N线上的电压降也是随不同段变化,这个电压降可能会大于50 V。假如N线上某点带有100 A电流,该点的阻抗是0. 5Ω,则该点的电压降便达到50 V(人体最大安全电压为50 V)。因此,TN-S系统在正常运行时N线带电,会发生电击的危险。剩余电流断路器保护装置的接线如图2所示。图2中1、2、3处或更多处都可使用剩余电流断路器,但需要注意以下几点：
(1) PE线不能穿过剩余电流保护装置的电流互感器,否则不论是否发生漏电故障,穿过零序电流互感器的电流相量和都等于零,剩余电流保护装置拒动。
(2)由于在2、3支路或更多支路处共用一条PE线,如果有个别用电设备(如图2中Ⅲ设备)未进行剩余电流保护,当其相线因绝缘损坏碰壳后,高电位会通过PE线传递到其他用电设备(图2中Ⅰ\Ⅱ设备)的外壳上,这时2、3支路的剩余电流断路器拒绝动作(不能切断电源),但其外壳上带有接近相电压的危险电压,因此,该系统中支路上的用电设备应尽可能装设剩余电流断路器或2.3 TN-C-S系统
TN-C-S系统中,中性线N和保护线PE一部分是合二为一的,另一部分是分开的。在民用建筑配电中,TN-C-S是常用的接地系统,通常电源线路中用PEN线进入建筑物总进线柜上后,再分为N线和PE线。这种方式接线简单,具有一定的安全性,适用于分散的民用建筑物配电。由于电源线路中的PEN线上有一定的电压降,此电位仍将呈现在设备的外壳上,因此在单体进线处将PEN线做重复接地,接地电阻≤10Ω后,分为PE线和N线,N线与地绝缘。分界点D的前部是TN-C系统,不应装用剩余电流断路器,D点的后部为TN-S系统,可以使用剩余电流断路器。
总之，建筑电气设计中正确选择接地系统十分重要。如果选择不当,引起的问题就很难采取措施来补救。故对接地系统的分析和选择使用应当引起人们的重视。
参考文献：
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[2]陈江启.浅谈低压配电改造问题及处理措施[J].科技信息,2009,(29)
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