配電系統分類與分析經典好文章

2022-09-17 10:33:02 字數 4719 閱讀 2314

有關tn-c、tn-s和tn-c-s三種系統常見問題及解答

1 . 14我國在給一排靠牆布置的裝置以tn-c系統配電時,將三根相線架空走線,而pen線則用不絕緣的扁鋼沿牆腳明敷。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生雜散電流,所以這一佈線方式對保護接地是十分不妥的。保護接地的設定還有許多要求,在下面的問答中將逐一敘述。

1 . 15我國原採用的接零系統、接地系統、不接地系統、零線等術語為什麼被廢止不用而改用tn-c、tn-s、tn-c-s、tt、it等接地系統和中l性線、pe線、pen線等術語?

被廢止的術語是20世紀50年代採用前蘇聯電氣規範時用的術語。大家知道由於用電技術的發展,iec標準將接地系統科學細微地進行了劃分,前蘇聯的「接零系統」僅是iec標準中tn系統之一的tn-c系統,顯然「接零系統」這一術語不能說明全部tn系統的內涵。又如前蘇聯規範內的「接地系統」就是iec標的tt系統,但是「接零系統」也需接地,何嘗不是接地系統?

這樣在概念上就十分模糊不清。又如「零線」這一術語前蘇聯規範定義為接地的中性線,還要求零線作重複接地,它實際只是指tn-c系統中的pen線。由於零線的概念不清,原本不應重複接地的中性線被錯誤地重複接地,產生雜散電流而導致許多不應有的事故。

名不正則言不順,由於術語不嚴謹導致的技術錯誤不勝列舉。為此這些過時的術語在我國已停止使用,但由於建築電氣技術對外交流溝通不夠,我國有些國家標準和部頒標準的電氣規範仍在因循舊習使用這些舊術語,在執行這些規範時應加注意以免被誤導。

1 . 16請說明tn、tt和it這三種接地系統文字元號的含義。

這些接地系統的文字元號的含義是:

第乙個字母說明電源的帶電導體與大地的關係,也即如何處理系統接地:

t:電源的一點(通常是中性線上的一點點)與大地直接連線(t是「大地」一詞法文terre的第乙個字母)。

i:電源與大地隔離或電源的一點經高阻抗(例如l000ω)與大地連線(i是「隔離」一詞法文isolation的第乙個字母)。

第二個字母說明電氣裝置的外露導電部分與大地的關係,也即如何處理保護接地。

t:外露導電部分直接接大地,它與電源的接地無聯絡。

n:外露導電部分通過與接地的電源中性點的連線而接地(n是「中性點」一詞法文neutre的第乙個字母)。

1 . 17在tn系統中又分為tn-c、tn-s和tn-c-s三種系統,它們之間有何不同?

iec標準將in系統按n線和pe線的不同組合又分為三種型別:

tn-c系統―在全系統內n線和pe線是合一的(c是「合一」一詞法文comhine的第乙個字母)。注意,此處的全系統是從電源配電盤出線,處算起。下同。

tn-s系統―在全系統內n線和pe線是分開的(s是「分開」一詞法文separe的第乙個字母)。

tn-c-s系統―在全系統內,通常僅在低壓電氣裝置電源進線點前n線和pe線是合一的,電源進線點後即分為兩根線。

1 . 18 tn-c系統較適用於哪些場所?

從圖1 . 18-1可知,tn-c系統內的pen線兼起pe線和n線的作用,可節省一根導線,比較經濟。但從電氣安全著眼,這個系統存在以下問題。

(l)如系統為乙個單相迴路,當pen線中斷時,裝置金屬外殼對地將帶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虛線所示。

(2)如pen線穿過剩餘電流動作保護器rcd,因接地故障電流產生的磁場在rcd內互

相抵消而使rcd拒動作,所以在tn-c系統內不能裝用rcd防電擊。

(3)進行電氣維修時需用四極開關來隔斷中性線上可能出現的故障電壓的傳導。因pen線含有pe線而不允許被開關切斷,所以tn-c系統內不能裝用四極開關來保證維修人員的安全,見問答17 . 5。

(4)pen線因通過中性線電流產生電壓降,從而使所接裝置的金屬外殼對地帶電位。此電位可能在**危險場所內打火引爆。按iec標準易爆場所內是不允許出現pen線和採用tn-c系統的。

另外,帶電位的與地接觸的裝置金屬外殼可在地內產生雜散電流,在一定程度上腐蝕地下金屬結構和管道,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,由於pen線通過電流,各點對地電位不同,它也不得用於資訊科技系統,以免各資訊科技裝置地電位的不同而引起干擾。

由於上述一些不安全因素,除維護管理水平較高的一般場所外,現時tn-c系統已很少採用。

1 . 19 tn-s系統較適用於哪些場所?

從圖1 . 19可知,在整個tn-s系統內,pe線和n線被分為兩根線。除非施工安裝有誤,除微量對地洩漏電流外,pe線平時不通過電流,也不帶電位。

它只在發生接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,但它需在迴路的全長多敷用一根導線。

tn-s系統適用於內部設有變電所的建築物。因為在有變電所的建築物內為tt系統分開設定在電位上互不影響的系統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接地用絕緣導體引出另打單獨的接地極,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。

而在此建築物內如採用tn-c-s系統時.,其前段pen線上中性線電流產生的電壓降將在建築物內導致電位差而引起不良後果,例如對資訊科技裝置的干擾。因此在設有變電所的建築物內接地系統的最佳選擇是tn-s系統,特別是在**危險場所,為避免電火花的發生,更宜採用tn-s系統。

1 . 20 tn-c-s系統較適用於哪些場所?

從圖1 . 20可知,tn-c-s系統自電源到另一建築物使用者電氣裝置之間節省了一根專用的pe線。這一段pen線上的電壓降使整個電氣裝置對地公升高△upen的電壓,但由於電氣裝置內設有總等電位聯結,且在電源進線點後pe線即和n線即分開,而pe線並不產生電壓降,整個電氣裝置對地電位都是△upen,在裝置內並沒有出現電位差,因此不會發生tn-c系統的種種電氣不安全因素。

在建築物電氣裝置內,它的安全水平和tn-s系統是相仿的。

就資訊科技裝置的抗干擾而言,因為在採用tn-c-s系統的建築物內同一資訊系統內的資訊科技裝置的「地」即其金屬外殼,都是連線只通過正常洩漏電流的pe線的,pe線上的電壓降很小,所以tn-c-s系統和tn-s系統一樣都能使各資訊科技裝置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系統內的中性線和pe線是在低壓電源進線處才分開,不像tn-s系統在變電所出線處就分開,所以在低壓使用者建築物內tn-c-s系統內中性線對pe線的電位差或共模電壓小於tn-s系統。因此對資訊科技裝置的抗共模電壓干擾而言tn-c-s優於tn-s系統。

綜上所述可知,當建築物以低壓供電如果採用tn系統時宜採用tn-c-s系統而不宜採用tn-s系統。一些發達國家就是這樣做的。

1 . 21 tt系統較適用於哪些場所?

從圖1 . 21可知,竹系統的電氣裝置的保護接地各有其自己的接地極。正常時裝置內的外露導電部分為地電位,電源側和各裝置出現的故障電壓不互竄。

但發生接地故障時因故障迴路內包含兩個接地電阻ra和rb,故障迴路阻抗較大,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系統的中性線除在電源的一點作系統接地外,為防雜散電流的產生不得在其他處再接地。我國有些供電部門不理解iec標準,要求使用者在電源進線處除圖示ra的保護接地外,還仿照過去的tn-c系統,將tt系統的中性線作重複接地,認為可藉tt系統中的接地通路,防範中性線中斷(俗稱「斷零」)引起的三相四線系統中燒壞大量單相用電裝置的事故,殊不知由於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,中性線的重複接地卻可產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系統內各個電氣裝置或各組電氣裝置可各有自己的接地極和pe線。

各pe線之間在電氣上沒有聯絡。這樣在tt系統供電範圍內的接地故障電壓就不會像tn系統那樣通過pe線的導

通而傳導蔓延,導致一處發生接地故障,多處發生電氣事故,必須在各處設定等電位聯結或採取其他措施來消除這種傳導電壓導致的事故。因此tt系統較適用於無等電位聯結的戶外場所,例如農場、施工場地、路燈、庭園燈、戶外臨時用電場所等。

1 . 22 it系統較適用於哪些場所?

從圖1 . 22可知,it系統的電源端不做系統接地,在發生第一次接地故障時由於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,因此在保護接地的接地電阻ra上產生的對地故障電壓很低,不致引發電擊事故。所以發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複雜,加上其他原因,使其應用受到限制b它適用於對供電不間斷和防電擊要求很高的場所,在我國規定礦井下、鋼鐵廠以及醫院手術室等場所採用it系統。發達國家電氣安全要求高,諸如玻璃廠、發電廠的廠用電、鋼鐵廠、化工廠、**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築的消防應急電源、重要的控制迴路等都採用it系統。我國對it系統不甚了解,還不習慣採用it系統,很少應用。

這從乙個側面說明我國建築電氣與發達國家水平上的差距。

1 . 23岩石山洞內對不間斷供電無要求的一般電氣裝置打低阻值的系統接地十分困難,是否可採用it系統?

這是乙個適於採用it系統的乙個特例。it系統本不需作系統接地,這就免除了在岩石洞裡打低阻值系統接地的麻煩。由於it系統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於50v的要求。

既然電氣裝置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測器,在發生第一次接地故障時就報警來及時排除故障。如果發生了中性線接地故障而不報警,此,it系統不過是轉變為按tt系統或tn系統來運作。需注意在迴路的首端必須安裝額定剩餘電流動作值i△n不大於30ma的rdd,用以在發生第二次接地故障時切斷電源。

附帶說明,有的北歐國家出於同樣的考慮,在地區公用電網內也採用了it系統。

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