在談到接地系統(tǒng)的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)和國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)之前,我們先把認(rèn)識(shí)一下電力變壓器,見(jiàn)下圖:
左圖是電力變壓器內(nèi)部接線(xiàn)的實(shí)物圖。我們看到了黃色、綠色、紅色和藍(lán)色四組鍍錫銅排,這四組銅排分別是L1、L2、L3三相繞組和中性線(xiàn)N。
右圖是接線(xiàn)圖。我們看到了L1、L2、L3三相繞組,還有中性線(xiàn)N,以及黃綠色的接地線(xiàn)PE。
右側(cè)的接線(xiàn)圖有一個(gè)名字,叫做低壓配電網(wǎng)的線(xiàn)制。
值得注意的是:線(xiàn)制中的三相就是變壓器的三相繞組,線(xiàn)制中的“線(xiàn)”指的是正常運(yùn)行時(shí)有電流流過(guò)的線(xiàn)路。
我國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB156-2009《標(biāo)準(zhǔn)電壓》規(guī)定,電力變壓器低壓側(cè)出口處的電壓,相與相之間的線(xiàn)電壓是400V,相與中性線(xiàn)之間的相電壓是230V。
三相繞組在正常運(yùn)行時(shí)有電流流過(guò),因此三相繞組所在線(xiàn)路符合“線(xiàn)”的規(guī)定;中性線(xiàn)在正常運(yùn)行時(shí)也有三相不平衡電流流過(guò),因此中性線(xiàn)N也符合“線(xiàn)”的規(guī)定;地線(xiàn)PE在正常運(yùn)行時(shí)是沒(méi)有電流流過(guò)的,因此它不屬于“線(xiàn)”。
所以,上圖所示的線(xiàn)制叫做三相四線(xiàn)制。若某些人認(rèn)為這種線(xiàn)制是三相五線(xiàn)制,這種認(rèn)識(shí)不符合國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)和國(guó)家標(biāo)準(zhǔn),請(qǐng)自行更正。
現(xiàn)在,我們來(lái)認(rèn)識(shí)一部很重要的有關(guān)接地系統(tǒng)的IEC標(biāo)準(zhǔn)——IEC60364:1。此標(biāo)準(zhǔn)對(duì)應(yīng)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)是GB16895.1《低壓電氣裝置_第1部分:范圍、目的和基本原則》。此標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了低壓配電網(wǎng)的接地形式。
在IEC60364中,接地系統(tǒng)用兩個(gè)相連的字符表示。
第一個(gè)字符代表電源側(cè)的工作接地:若變壓器的中性點(diǎn)配套了工作接地叫做T,若變壓器中性點(diǎn)未做工作接地,或者經(jīng)過(guò)高阻接地,則叫做I;
第二個(gè)字符代表負(fù)載側(cè)的保護(hù)接地:若負(fù)載側(cè)的外露導(dǎo)電部分直接接地叫做T,若負(fù)載側(cè)的外露導(dǎo)電部分未直接接地叫做N。
根據(jù)不同的線(xiàn)制,IEC60364給出了三種接地形式,及TN、TT和IT。其中TN又細(xì)分為T(mén)N-C、TN-S和TN-C-S。
現(xiàn)在,我們來(lái)逐個(gè)地看一看這些接地形式是什么樣的。
(1)TN-S接地系統(tǒng)

我們先看電力變壓器,我們發(fā)現(xiàn)它的中性點(diǎn)是直接接地的,也即配套了工作接地,因此第一個(gè)字母是T。
我們看到電力變壓器的中性點(diǎn)接地后,分開(kāi)為N和PE兩條線(xiàn)引出,并且引出后,N與PE之間必須絕緣。
由于TN-S負(fù)載側(cè)的外露導(dǎo)電部分未直接接地,因此第二個(gè)字母是N。
值得注意的是:
PE線(xiàn)在任何情況下不得斷開(kāi)。一旦PE線(xiàn)斷開(kāi),則負(fù)載外殼帶電后,是會(huì)發(fā)生人身傷害事故的。因此,TN-S接地系統(tǒng)的PE線(xiàn)可以多點(diǎn)重復(fù)接地。但PE線(xiàn)與N線(xiàn)在分開(kāi)后,必須確保兩者不會(huì)再次合并。
N線(xiàn)是可以斷開(kāi)的。因此TN-S下,可以使用4極開(kāi)關(guān)來(lái)合分N線(xiàn)。
TN-S的三相系統(tǒng)中,電纜芯線(xiàn)數(shù)是5芯;TN-S的單相系統(tǒng)中,電纜芯線(xiàn)數(shù)是3芯。很可能,這也是人們習(xí)慣把TN-S接地系統(tǒng)叫做“三相五線(xiàn)制”的原因。
TN-S接地系統(tǒng)在企事業(yè)單位中使用得非常廣泛。
(2)TN-C接地系統(tǒng)

我們先看電力變壓器,我們發(fā)現(xiàn)它的中性點(diǎn)是直接接地的,也即配套了工作接地,因此第一個(gè)字母是T。
我們看到電力變壓器的中性點(diǎn)接地后,以PEN的形式引出。PEN線(xiàn)有一個(gè)非常著名的名稱(chēng),叫做零線(xiàn)。對(duì)應(yīng)地,相線(xiàn)又被稱(chēng)為火線(xiàn)。
有意思的是,太多人把N線(xiàn)也叫做零線(xiàn)。卻完全不知道零線(xiàn)是不允許切斷的。
負(fù)載側(cè)的外露導(dǎo)電部分未直接接地,因此第二個(gè)字母是N。
值得注意的是:由于PEN線(xiàn)以保護(hù)為主,因此TN-C接地系統(tǒng)中,在任何情況下PEN線(xiàn)不得斷開(kāi)。一旦PEN線(xiàn)斷開(kāi),則負(fù)載外殼帶電后,是會(huì)發(fā)生人身傷害事故的。因此,TN-C接地系統(tǒng)的PEN線(xiàn)必須多點(diǎn)重復(fù)接地。
在任何情況下,TN-C接地系統(tǒng)不得使用4極開(kāi)關(guān)來(lái)合分PEN線(xiàn)。同理,對(duì)于單相兩線(xiàn)制的TN-C系統(tǒng),PEN線(xiàn)也即零線(xiàn)不允許被切斷,PEN線(xiàn)絕對(duì)不允許進(jìn)開(kāi)關(guān)。
TN-C的三相系統(tǒng)中,電纜芯線(xiàn)數(shù)是4芯;TN-C的單相系統(tǒng)中,電纜芯線(xiàn)數(shù)是2芯。
TN-C接地系統(tǒng)不得用于油庫(kù)、港口、機(jī)場(chǎng)、礦井等易燃易爆的場(chǎng)所。
(3)TN-C-S接地系統(tǒng)

TN-C-S的前半段是TN-C接地系統(tǒng),后半段是TN-S接地系統(tǒng)。
我們看到,PEN線(xiàn)在中間再次接地,然后分開(kāi)為N和PE。從此以后,N和PE就不能再次合并。
TN-C-S接地系統(tǒng)是居家配電中的主力軍。
值得注意的是:TN-C-S的前半段中有零線(xiàn)PEN,它不允許被切斷。TN-C-S的后半段已經(jīng)沒(méi)有了零線(xiàn)PEN,只有N線(xiàn)和PE線(xiàn)。在這里,N線(xiàn)是可以被切斷的,因此采用1P+N之類(lèi)的開(kāi)關(guān)用于主進(jìn)線(xiàn)。
不過(guò),這里的PE線(xiàn)是不允許切斷的,若切斷了PE,將會(huì)導(dǎo)致很?chē)?yán)重的人身傷害事故。
現(xiàn)在,我們來(lái)看看TN系統(tǒng)的共同特征是什么:
我們已經(jīng)知道,TN系統(tǒng)具有工作接地,因此在TN系統(tǒng)下一旦發(fā)生單相接地故障,故障電流經(jīng)過(guò)PEN線(xiàn)或者PE線(xiàn)返回電源,并且其電流近似等于相對(duì)N的短路電流。所以,TN系統(tǒng)又被稱(chēng)為大電流接地系統(tǒng)。
我們來(lái)看下圖:

此圖是典型的TN-S接地系統(tǒng)。我們看到主進(jìn)線(xiàn)斷路器是4極的,并且配套了過(guò)載保護(hù)和短路保護(hù)。過(guò)載保護(hù)和短路保護(hù)統(tǒng)稱(chēng)為過(guò)電流保護(hù)裝置。
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原文標(biāo)題:淺談接地---線(xiàn)制與TN接地系統(tǒng)
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