在电力系统中接地分TN

在电力系统中接地分TN（共3篇）

在电力系统中接地分TN 篇1

建筑工程供电使用的基本供电系统有三相三线制三相四线制等，但这些名词术语内涵不是十分严格。国际电工委员会（IEC）对此作了统一规定，称为 TT 系统、TN 系统、IT 系统。其中 TN 系统又分为

TN-C、TN-S、TN-C-S 系统。下面内容就是对各种供电系统做一个扼要的介绍。

TT 系统 TN-C

供电系统→ TN 系统→ TN-S

IT 系统 TN-C-S

（一）工程供电的基本方式

根据 IEC 规定的各种保护方式、术语概念，低压配电系统按接地方式的不同分为三类，即 TT、TN 和

IT 系统，分述如下。

（1）TT 方式供电系统 TT 方式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，也称 TT 系统。第一个符号 T 表示电力系统中性点直接接地；第二个符号 T 表示负载设备外露不与带电体相接的金属导电部分与大地直接联接，而与系统如何接地无关。在 TT 系统中负载的所有接地均称为保护接地，如图 1-1 所示。这种供电系统的特点如下。）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。）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。）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，如图 1-2 所示。

图中点画线框内是施工用电总配电箱，把新增加的专用保护线 PE 线和工作零线 N 分开，其特点是：①共用接地线与工作零线没有电的联系；②正常运行时，工作零线可以有电流，而专用保护线没有电流；③ TT

系统适用于接地保护占很分散的地方。

（2）TN 方式供电系统 这种供电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，用 TN 表示。它的特点如下。）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 5.3 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。）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 方式供电系统中，根据其保护零线是否与工作零线分开而划分为 TN-C 和 TN-S 等两种。

（3）TN-C 方式供电系统 它是用工作零线兼作接零保护线，可以称作保护中性线，可用 NPE 表示，如图 1-3 所示。这种供电系统的特点如下。）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。）如果工作零线断线，则保护接零的漏电设备外壳带电。）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。）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。）TN-C 方式供电系统只适用于三相负载基本平衡情况。

（4）TN-S 方式供电系统 它是把工作零线 N 和专用保护线 PE 严格分开的供电系统，称作 TN-S 供电系统，如图 1-4 所示，TN-S 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。）工作零线只用作单相照明负载回路。）专用保护线 PE 不许断线，也不许进入漏电开关。）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。）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。

（5）TN-C-S 方式供电系统 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，如图 1-5、1-6 所示。这种系统称为 TN-C-S 供电系统。TN-C-S 系统的特点如下。

图 1-5 TN-C-S 方式供电系统 1-6 工地总配电箱分出 PE 线）工作零线 N 与专用保护线 PE 相联通，如图 1-5ND 这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。D 点至后面 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 ND 线的负载不平衡的情况及 ND 这段线路的长度。负载越不平衡，ND 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，如额头 1-6 所示。）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。）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 表示电源侧没有工作接地，或经过高阻抗接地。每二个字母 T 表示负载侧电

气设备进行接地保护，如图 1-7 所示。

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。从图 1-8 可见，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见。

（二）供电线路符号小结）国际电工委员会（IEC）规定的供电方式符号中，第一个字母表示电力（电源）系统对地关系。如 T 表示是中性点直接接地； I 表示所有带电部分绝缘。）第二个字母表示用电装置外露的可导电部分对地的关系。如 T 表示设备外壳接地，它与系统中的其他任何接地点无直接关系； N 表示负载采用接零保护。）第三个字母表示工作零线与保护线的组合关系。如 C 表示工作零线与保护线是合一的，如 TN-C ；

S 表示工作零线与保护线是严格分开的，所以 PE 线称为专用保护线，如 TN-S。

也就是说，接地保护形式分为三种：TN系统；TT系统；IT系统。一 TN系统中性点直接接地，并引出有中性线。保护线或保护中性线（顾名思义，中性线和地线合为了一体）属于三相四线制系统，系统有个特点就是，设备不单独接地，只系统接地，分为TN--C、TN--S和TN--C--S 三种。(a)TN--C 系统：整个系统的中性导体和保护导体是合一的(b)（b）TN--S系统：整个系统的中性导体和保护导体是分开的（c)TN--C--S系统：系统中一部分线路的中性导体和保护导体是合一的

二 TT 系统也属于三相四线制系统，但除了系统接地外，用电设备分别单独接地。

在电力系统中接地分TN 篇2

本文比较了TN-S接地系统和接地系统的不同, 并结合工作中的工程实例, 分析了两种接地系统在道路照明系统中的应用。

1 浙江某工程厂区道路照明工程应用

1.1 工程介绍

浙江某工程厂区, 需在值班室处设置一道路照明配电箱, 其中一条出线回路长700m, 采用三相线路供电, 控制20个250W高压钠灯, 使用额定电流为25A的断路器作为保护电器, 线路采用铜芯的电缆, 敷设方式为直埋。

1.2 接地系统分析

1.2.1 采用接地系统

此回路的额定电流为:

依据《建筑电气常用数据》04DX101-1可得三相380V电缆电压损失为:

《城市道路照明设计标准》第条规定:正常运行情况下, 照明灯具端电压应维持在额定电压的, 所以此线路末端的电压损失满足规范要求。

当线路末端发生单相接地故障, 接地故障电流可表示为:

其中Rph为相线电阻, Rph为PE线电阻。

根据《建筑电气常用数据》04DX101-1, 10mm2电缆的电阻值为2.175Ω/km, 由于PE线和相线具有相同的截面积, 故

此时保护电器选用具有特性, 额定电流为25A的断路器 (C特性表示对感性负荷和高感照明系统提供的保护) , 由于瞬时脱扣器整定倍数一般为5~10倍, 因此此特性断路器的瞬时动作电流范围为125A~250A。《低压配电设计规范》GB50054-2011第6.2.4条规定:当短路保护电器为断路器时, 被保护线路末端的短路电流不应小于断路器瞬时或短延时过电流脱扣器整点电流的倍, 故

显然, 当本回路发生末端单相接地故障时, 作为保护电器的断路器不能动作, 因此不能切断故障回路。

如将5×10电缆换为5×16电缆, 产生上述同样末端单相接地故障电流, 根据《建筑电气常用数据》04DX101-1, 16mm2电缆的电阻值为1.359Ω/km, 因此接地故障电流为:

显而易见, 断路器仍不能动作, 无法切断故障回路。假如继续增大电缆截面来减小PE线电阻, 增大单相接地故障电流, 这样不仅增加了工程的投资, 而且对资源紧缺的有色金属也是一种浪费, 因此本方法欠佳。

当线路末端发生单相接地故障时, 预期接触电压为:

因此当发生短路时, 人若碰到灯的外壳便有发生触电的危险 (50V及以下的特低电压, 不会造成人体接触伤害) 。

此时可以通过使用带有剩余电流保护器 (RCD) 的断路器来满足快速切断电源的要求。额定动作电流不超过30m A的高灵敏度RCD, 一般用于直接接触电击防护的后备防护。在道路照明的长距离线路中, 需要考虑线路的正常泄露电流。经查线路泄露电流表可知, 绝缘材质为聚氯乙烯, 截面积为10mm2的电缆, 其泄露电流为56m A/km, 因此本例700m线路的泄露电流为56×0.7=39.2m A。《工业与民用配电设计手册》 (第三版) 中规定:断路器剩余电流保护整定值应大于正常运行时线路和设备的泄露电流总和2.5~4的倍, 故本配电回路RCD的动作电流不应小于39.2× (2.5~4) =98m A~156.8m A。若将RCD的动作电流整定为300m A, 既可在线路正常运行时躲过泄露电流防止误跳闸, 又可保证在发生单相接地故障时可靠动作。

由此可见, 本实例若采用TN-S接地系统, 当发生末端单相接地故障时, 预期接触电压大于安全电压, 且断路器不能切断故障回路, 存在发生触电事故的安全隐患。如使用带有剩余电流保护器的断路器, 并将剩余电流保护器的动作电流值整定到合适的数值, 既可满足及时切断故障回路的要求, 又可保证人身安全。

1.2.2采用接地系统

电压损失校验同接地系统计算过程, 此处不再赘述。

当在线路末端发生单相接地故障时, 接地故障电流可表示为

其中Rph为相线电阻, RA为电源侧的接地电阻, RB为电气装置外露导电部分接地极和PE线电阻之和。

《城市道路照明工程施工及验收规程》CJJ89-2012第7.2.8条规定:道路照明配电系统变压器中性点的接地电阻不应大于4Ω。RA设定为4Ω, 由于TT系统要求电气装置的外露可导电部分直接接地, 假定RB为10Ω, 将数据带入公式得:

由于故障回路电阻较大, 因此故障电流较小。可以看出同样条件下, TT系统发生单相接地故障时的故障电流要比TN-S系统的故障电流还要小, 因此具有C特性, 额定电流为25A的断路器仍不能立即动作切断故障回路。

TT接地系统发生末端单相接地故障时, 预期的接触电压为:

此接触电压为不安全电压, 人接触到外露导电部分便会发生电击事故。因此TT系统同样存在着危险隐患。

由于TT系统发生单相接地故障时故障电流较小, 断路器的过电流保护达不到断开故障回路的要求, 线路还将带故障继续运行, 此时同样可以使用剩余电流保护器来实现快速切断电源的目的。通过计算可将RCD的动作电流整定为300m A, 以保证接地系统的安全性和灵敏性。

2 结论

通过上述工程实例计算可以看出, 在道路照明设计中采用TN-S接地系统存在以下问题:当发生单相接地故障时, 故障点的预期接触电压比较大, 高于50V的安全电压, 易发生电击事故;故障电流较小, 不足以达到断路器的瞬时动作值, 若采用增大电缆截面积来提高故障电流, 以提高断路器灵敏性的方法, 既不经济, 又不环保;由于在同一变压器供电范围的TN-S系统内PE线都是连通的, 因此任一处发生接地故障, 其故障电压可沿PE线传至其它处, 从而导致故障范围的扩大。如若使用剩余电流保护器, 通过计算将剩余电流保护器的动作电流整定到合适数值, 当发生单相接地故障时, 便可及时切断故障回路, 保证人身安全。

道路照明设计采用TT接地系统具有以下优点:由于电气装置的外露可导电部分需直接接地, 且此接地点在电气上独立于电源端的接地点, 因此电源侧的PE线无需一直延伸到线路末端, 线路可选用四芯电缆, 省去了PE线的费用, 节约了有色金属的投资, 尤其当线路较长时, 此优点更为明显;采用RCD后, 使得保护更为可靠, 线路更为安全, 即使发生单相接地故障, 故障电流很小, 也能及时断开故障回路;鉴于外露可导电部分单独直接接地, 与电源侧的PE线相互独立, 可以消除或减少故障电压的蔓延。TT接地系统同样也存在着缺点:TT接地系统中电气装置的外露可导电部分需直接接地, 因此在路灯附近必须打入接地极将路灯与接地网相连, 这也将导致费用的增加。

3 结语

本文结合工程实例, 比较了接地系统和接地系统的不同, 分析了两种接地系统在道路照明系统中的应用, 并计算了单相接地故障电流及预期接触电压。总结出在道路照明中接地系统和接地系统各自的优缺点, 只要计算准确和整定合适, 两种接地系统均可使用。接地系统在长距离线路中优势明显, 但需在路灯附近打入接地极与接地网相连, 因此还须考虑投资费用问题, 以权衡选择何种接地系统最为经济合理。

参考文献

[1]《城市道路照明设计标准》.

[2]《城市道路照明工程施工及验收规程》.

[3]《低压配电设计规范》.

[4]《供配电系统设计规范》.

[5]《民用建筑电气设计规范》.

[6]《工业与民用配电设计手册》 (第三版) , 中国航空工业规划设计研究院组编, 中国电力出版社出版.

在电力系统中接地分TN 篇3

1.1 小区内配电变压器

2010年12月, 市区一小区进行液化气管道维修, 在打开液化气管道沟后, 施工人员接触到液化气管道时 (该管道为金属管) , 手部感觉到一种微麻的感觉, 用万用表测量液化气管道带有十几伏的电压。然后, 进一步对小区内配电室进行了检测, 发现小区内部配电变压器容量为S7-630/10 k VA, 电压等级为10/0.4 kV。现场测试变压器实际负荷为:Iu=420 A, Iv=380 A, Iw=220 A, 中性线电流为In=183 A。

综上所述测得电流分析, 三相电流不平衡度大, 中性线IN电流大。变压器低压侧出线的中性线 (IN) 接到接地装置扁钢的引下线为16 mm2铜绝缘线, 该线的绝缘皮全部烧焦脱落, 即从中性线套管接地扁钢引出线的压降大, 致使地电位升高。

1.2 小区内客户的接户线

该小区内共有17栋楼房, 1~13号楼的供电是从1#配电柜引出;14~17号楼的供电是从2#配电柜引出。客户的接户线从电源侧进入两根线, 一根是相线, 一根是中性线, 相线直接进入客户电能计量表箱。而中性线由与楼体的防雷接地线相连接, 即中性线重复接地, 如图1所示, 这是一个TN-C接地系统。采用这种接地系统的楼体是:1~13号楼。这种接地系统具备原来TT系统接地线的全部优点。14~17号楼接户线采用的是TT系统, 接线如图2所示。

1.3 小区住户住宅内接线

(1) 客户用电器具接在L和N线上, 接地线接在保护地线PE上 (此线为楼体防雷接地线) 。这是一个标准的客户接线方式, 是属于TT系统, 这种接线客户约占小区内客户总数的26%左右。

(2) 客户用电器具的中性线N接在PE线上, 这种接线客户约占小区内客户总数的73%左右, 这也是导致液化气管道带电的主要原因之一。

2 液化气管道带电原因分析

2.1 客户用电器N线接在PE线上

这种接线方式回线电流直接流入PE线上, 而PE线是楼房的防雷接地线, 此接地线又直接或间接和液化气管道相连接, PE线上的电流串入液化气管道成为必然, 如图3所示。

从图3分析, 液化气管道带电是由于用户用电器具回线接在PE上, PE线又不直接与变压器中性点相连接。所以, 回路一部分电流经PE线—大地—液化气管道—变压器中性点。

2.2 用电器具一部分回线接在N线上, 一部分分接在PE线上

这种接线方式也是导致液化气管道带电的原因之一, 如图4所示。有的保护地线PE断开或松动, 使液化气管道带电。

2.3 进户线N线与防雷接线连接在一起

这种接线方式也是导致液化气管道带电的原因之一, 如图5所示。

2.4 液化气管道带电分析

综上所述:S7-630 k VA变压器, 从低压中性线套管出线, 导线为16 mm2铜绝缘线, 与接地极相连, 所有客户出线的中性线均从此接地钢母排引出, 回线电流一律经16 mm2铜导线回到中性点, 由于该导线截面小, 电阻大, 压降也大, 也就是在变压器低压中性线套管到接地母排之间的压降U与负荷电流If成正比。即If逐渐增加, 其电位也逐渐增大。所以液化气管道、暖气管道电压随负荷电流增加而中性线的电压也就逐渐增高。

3 结论

(1) 在一个低压供电系统内只能有一个接地系统, 若出现两个接地系统则地电位互串, 易产生管道体带电。

(2) 各住户凡是用电器电流回线接在PE上的, 随着负荷增加, 负荷电流也增加, 必然会在PE线上产生较高的对中性线N的电压。

(3) 该小区就是采用了两个接地系统, 即1~13号楼为TN-C接地系统, 14~17号楼为TT接地系统。

(4) 1~17号楼内接地有的采用TN-C系统, 也有的采用TT系统, 客户接线复杂而混乱是导致液化气管道带电的主要原因。

4 采取措施 (改造低压供电系统)

主要任务是改造、检修箱变, 增加箱变出线断路器, 拆除已损坏的电缆, 改为架空明线出线, 进每栋楼配电箱内时安装剩余电流总断路器, 每家住户安装分户剩余电流断路器, 把现在的TN-C系统一律改为TT接地系统, 分述如下:

4.1 改造变压器出线接线方式

变压器低压出线采用架空明线, 以配电室为中心, 一条出线带几条回路, 一条回路分三相, 三相负荷分布尽量平衡。低压出线导线截面计算, 应根据实际负荷求出负荷电流再除以经济电流密度J=1.15 A/mm2, 就是应选用的导线截面。变压器低压侧出线的中性线 (IN) 应选用240 mm2铜绝缘线, 接地系统为TT系统, PE线可以与楼梯接地线连接在一起。

4.2 改造接户线

接户线一律改成一根相线和一根中性线N, 把中性线重复接地的地线断开, 改接后客户接户线如图6所示。进入客户配电箱共有三根线, 一根为红色相线, 一根为蓝色中性线, 一根为黄、绿间隔线 (PE线) , 此线为楼体的防雷接地线。在进线配电箱内可以安装剩余电流动作保护断路器 (RCD) 。这样就形成了一个完整的TT低压供电系统。

4.3 改造住户室内的进线

把用电器具回线一律接在中性线N上, 每栋楼总配电箱安装一级剩余电流动作保护断路器 (RCD) , 该楼的每家住户也安装一级剩余电流动作保护断路器 (RCD) , 形成了一个有两级剩余电流动作保护装置保护, 安全可靠的且完整的供电TT低压系统。

4.4 合理分布三相负荷

改造三相线路的负荷分配, 使三相负荷平衡, 中性线电流减小, 线损减小, 保证线路和设备的安全运行。

摘要：结合小区液化气管道带电现象进行了分析、研究, 提出了相应的措施, 同时比较了TT接地系统与TN-C接地系统的优缺点。

关键词：接地系统,中性线,防雷接地线

参考文献

[1]汤继东著.低压配电常见问题分析.北京:中国电力出版社, 2006