低压配电系统TN接地形式的合理选择.pdf

鱼煤芷遮让 巡 生筮3 期 太原煤炭设计研究院李德楷 摘要本文对2 2 0 ／3 8 0 v 配电系统接地形式的重要性以及三种’I N 接地形式的优缺点进 行了讨论。并提出各接地形式的适用范围。可供从事供配电专业人员参考。 关键词低压配电中性点接地形式 用电安全 1 合理选择接地形式的必要性 在2 2 0 ／3 8 0 V 低压配电系统中，采用何种接地 形式，实质上是电源中性点和负荷中性点之间以 及各中性点对地的关系问题。是涉及送电、配电、 用电安全和经济等多方面的综合技术问题。正确 认识、合理选择是有必要的。 低压配电系统’I N 接地形式按定义表示在 此系统内，电源有一点与地直接连接，负荷侧电气 装置的外露可导电部分则通过保护线 P E 线 与 该点连接。按照中性线与保护线的组合情况，r I N 系统有以下三种形式 1 ，I N C 系统整个系统的中性线与保 护线是合一的，见图1 所示。 2 r I N S 系统整个系统的中性线与保 护线是分开的，见图2 所示。 3 r I N C S 系统系统中有一部分中性 线与保护线是合一的，见图3 所示。 一IV J 0 、， _ 。lV 州丫 上 一 ‘ 图l 在 G B 5 0 0 9 6 1 9 9 9 中规定， 住宅供电系统采用r I ’r 、r I N C S 或T N S 接地 形式，并进行总等电位联结。该规范中只是说明 应采用这几种接地形式，而没有进一步说明在什 么情况下采用何种接地形式才是合理的。因此有 必要加以研究。 。lV ，，o - ● 。xo ⋯ E - J l ，，， J 图2 L 2V t L { V 州Y 1 1 ．．．上- J 一 ， ，’ N P E 图3 我国在改革开放前主要是采用’I N C 接地 形式。改革开放以来，逐步采用国际电工标准，低 压配电系统才有T N S 接地形式。目前在新建 住宅的室内部分几乎一律采用T N S 系统。同 时住宅的低压电源有不少是取自原有的变配电所 的，I N C 系统。形成建筑物的室外部分是’I N C 系统，室内则是r I N S 系统，合起来就是’I N C S 系统。这就可能产生错觉，认为’删一C S 系 统似乎是新旧系统的过渡，也许在若干年后，，I N C 系统，，I N c S 系统都淘汰了，只剩下，I N S 系统。是否如此，必须加以讨论，得出符合客观 实际的结论。 万方数据 缝 生筮呈期煤贮递进1 2 2 合理选择接地形式的标准 合理的接地形式标准是多方面的，但是，主要 可归结为两点即安全和经济。对于建筑工程，尤 其是住宅建筑，电气部分占全部建筑工程的投资 比例很小，而且各种接地形式的费用差额更小，因 此本文不打算讨论这方面问题。 合理选择低压配电中接地形式的主要标准就 是安全。安全包括两方面一是人身安全，二是设 备安全。人们日常生活中接触到的电气设备，全 是低压电气设备，因此低压供电对人身是否安全， 非常重要。设备安全就是在用电时既不会发生电 气火灾，又致于电压过高或过低而烧毁电器设备。 一般来说，人身安全比设备安全更重要。但 也不能忽视设备的安全。现代建筑中都有大量的 电气设备，如果有几秒钟的过高电压；就可能烧毁 这些电器，这类的实例是很多的。不同的接地形 式对人身和设备安全都有不同影响，为了安全供 电，就要选择合理的接地形式。 3T N C 接地形式 在’I N C 系统中，中性线与保护线合一，形 成保护中性线 P E N ，因此接线较简单，投资较 少。三相四线制共有四根导线，便于架空输送。 既能供给三相负荷，也能供给单相负荷，比较灵 活。 P E N 线作为中性线要流过四类电流①单相 工作电流；②单相短路电流 也叫接地故障电流 ； ③三相不平衡时的三相零序电流；④三次及其奇 次倍数的高次谐波电流。电流所产生的电压降会 危及人身安全。 当P E N 线断裂，在断点之后，根据三相负荷 不平衡程度，使负荷中性点电位产生相应偏移。 三个相电压有的升高，有的降低，电压过高或过低 都可能烧毁单相电器。断点之后的P I N 线和电 气装置外露可导电部分都是连接在一起的，中性 点电位升高引起电气装置外露可导电部分的电位 升高，严重时可接近相电压，对人身有危险。 鉴于存在以上缺点，在 中就 没有推荐这种接地形式了。但也不是所有低压配 电都不能采用此种接地形式。’Ⅲ一C 系统的优点 也不要忽视。除了接线简单、投资较少外，还是有 其以下优点。 1 在电源电压三相平衡的中性点直接接地 供电系统中，当负荷中性点产生电位偏移时，只影 响三个相电压偏离额定值，而线电压仍保持三相 平衡。以动力为主的工厂车间，每台机器大多是 三相交流电动机。采用r I N C 系统后，在负荷变 动时，仍可保持三相负荷平衡，P I N 线上流过的零 序电流很小，不致危及人身安全。对于少量的单 相负荷和照明负荷应自变电所引出专用馈线。也 就是不要把三相电器和单相电器混接在同一馈出 回路上，以避免当中性线断裂后，电气装置外露可 导电部分出现危险的接触电压。 2 消除中性点电位偏移一般只有两个办法 一是使三相负荷平衡；二是使中性点保持地的电 位。使负荷中性点保持地的电位就是把该中性点 与地连接起来，中性点和地之间的阻抗越小越有 利。采用T N C 系统后，P E N 线也是保护线，对 地不需绝缘，引至各建筑物可以再次接地，这就是 重复接地。‘当重复接地之前的P E N 线断裂，由于 有重复接地，负荷中性点电位偏移就小得多。因 此在旧有住宅采用，I N C 系统时，供电部门都要 求在电源进线处应做重复接地。有的运行人员对 此理解不深刻，不重视重复接地。如果不做重复 接地，这时如发生H 烈线断裂，就可能瞬间烧毁 大量家用电器。 总之，r I N C 系统作为变电所的馈出线，在用 电处可做重复接地，有利于单相负荷用电。这是 此种接地形式的突出优点。 4 ．I N S 接地形式 在’I N S 系统中，保护线 P E 线 和中性线 N 线 在变压器中性点是与地连接在一起的，引 出后就分开了。中性线对地绝缘，也就是对保护 线绝缘。中性线中流过各种电流所产生的电压降 不会影响保护线，人体接触电气装置外露可导电 部分不会产生电击。中性线断裂时只会影响单相 用电设备，用电设备外露可导电部分也不会产生 危险电压。保护线对地不绝缘，电气装置外露可 导电部分均和保护线相连接，只通过单相接地故 障电流，承担人身安全的保护作用。这就是在住 宅供电中推荐采用此种接地形式的原因。 ’I N S 接地形式是否可以完全替代r I N C 接地系统 回答是不能。要使单相用电设备得 到用电安全，就要使相电压偏离额定值不能过大。 万方数据 1 8 堪芷遮让巡 生箜兰翅 使相电压稳定的办法，一是在设计中使三相负荷 平笱，龃在大量的单相负荷网络中，如住宅用电负 荷，使用中的三相负荷是不会平衡的。二是使负 荷中性点 通过中性线 具有地的电位。在r I N S 系统中，中性线对地绝缘，从电源处引出后就不能 再接地了。如果低压网络较大，中性线延伸的路 径也较长，则中性线对地的阻抗增大，负荷中性点 偏离地的电位就较多。如果再把三相负荷不平衡 的因素叠加进来，则各个相电压必然偏离额定值 较多，这就不利于用电设备的安全。 总之，，I N S 系统也有一定适用范围，这就 是①对人身安全要求较高的场所，如住宅、宾馆、 医院等；②电子仪器等怕电位干扰的场所；③低压 网络不太长的区域。 5 ’I N C S 接地形式 在r I N C S 系统中，电源和供电线路部分 为r I N C 系统，进入建筑物以后就是r I N S 系 统，合起来就是T N C S 系统。 当三相负荷不平衡时，前一部分P E N 线上会 产生一定电压降，但要比’I N C 系统方式小；在 后一部分，由于有独立的P E 线，能避免中性线中 电压降对人身安全的影响，降低了r I N C 系统中 的不安全因素。 一 可以设想某住宅小区变配电所对周围数幢 多层住宅楼用2 2 0 ／3 8 0 V 三相四线制供电。当采 用T N S 系统时，则从变配电所引至各楼的电源 需采用五芯电缆，至少需要四芯电缆 三根相线和 一根中性线 外加一条扁钢之类的保护线。引到 各楼以后中性线不能再接地，不利于单相用电设 备的运行。 采用，I N C S 系统后，在各楼的电源进线 处，保持中性线 P E N 线 应作重复接地，相当于负 荷中性点再接地，有利于用电设备的安全。电源 进入建筑物以后，把P E N 线一分为二，使N 线上 电压降不会影响到P E 线，有利于人身安全。两 个系统合起来就是’I N C S 系统。因此，这个 系统正是吸取了两者的优点后形成的接地形式。 它不是新旧过渡的接地形式，更不是属于淘汰的 接地形式。把新建的住宅小区低压网络全部采用 r I N S 接地形式，而把各馈出回路全部使用五芯 电缆，这种做法是不可取的。 6 合理选择接地形式的简单结论 r I N C 接地形式不利于人身安全，不宜用于 住宅、宾馆、医院及其他重要建筑物的供电。但在 没有爆炸危险的工厂车间，以三相电气设备为主 的场所深用T N c 系统是合适的，这时对少量 的单相设备和照明电荷应由专线供电。 7 矾一S 接地形式能提高用电的人身安全，可 以用于住宅或其他重要建筑的供电。但供电范围 不宜过大。否则会造成对单相用电设备不够安全。 一般来说，高层建筑在楼内设变配电所时，可 以采用r I N S 系统。在楼外设变配电所对附近 各建筑供电时，不宜采用r I N S 系统，而应采用 ，I N C S 系统。 T N C S 接地形式常用于独立变配电所对 附近各用电处所供电的场合。电源及其馈电线是 r I N C 系统，进入建筑物后即是T N S 系统，因 此T N C S 接地形式是吸取了两者的优点以后 形成的综合系统。 责任编辑严民杰 万方数据