低壓系統(tǒng)接地制式按配電系統(tǒng)和電氣設(shè)備不同的接地組合來分類。
一、表示方法
國際電工委員會規(guī)定,低壓系統(tǒng)接地制式一般由兩個法文字母組成,必要時可加后續(xù)字母。
1、第一個字母表示電源接地點(diǎn)對地的關(guān)系:T表示直接接地,I表示不接地或通過阻抗與大地相連。
2、第二個字母表示電氣設(shè)備的外露導(dǎo)電部分與地的關(guān)系:其中T表示獨(dú)立于電源接地點(diǎn)的直接接地,N表示直接與電源系統(tǒng)接地點(diǎn)或該點(diǎn)引出的導(dǎo)體相連接。
3、后續(xù)字母表示中性線與保護(hù)線之間的關(guān)系:其中C表示中性線N與保護(hù)線PE合并為PEN線,S表示中性線與保護(hù)線分開,C-S表示在電源側(cè)為PEN線,從某點(diǎn)分開為N及PE線。
二、低壓接地制式分類
低壓接地制式將配電系統(tǒng)分為TN-S、TN-C、TN-C-S、TT、IT五種。
1、TN系統(tǒng)
在TN系統(tǒng)中,所有電氣設(shè)備的外露導(dǎo)電部分接到保護(hù)線上,與配電系統(tǒng)的接地點(diǎn)相連。保護(hù)線應(yīng)在每個變電所或變電站附近接地。配電系統(tǒng)引入建筑物時,保護(hù)線在其入口處接地。為了故障時保護(hù)線的電位盡量接近地電位,應(yīng)盡可能將保護(hù)線與附近的接地極相連,如有必要,可增加接地點(diǎn),并使其均勻分布。
當(dāng)中性線截面小于相線截面時,如果回路的相線保護(hù)裝置不能保護(hù)中性線短路,或者正常工作時流過中性線的電流并不明顯小于該導(dǎo)線的載流量時,在中性線上必須裝設(shè)相應(yīng)于該導(dǎo)線截面的電流檢測裝置,該裝置受到激勵時應(yīng)使相線斷電,但不必斷開中性線。
根據(jù)中性線N與保護(hù)線PE是否合并的情況,TN系統(tǒng)又分為TN-C、TN-S、TN-C-S三種。
1)TN-C系統(tǒng)在TN-C系統(tǒng)中,保護(hù)線與中性線合并為PEN線,具有簡單經(jīng)濟(jì)的優(yōu)點(diǎn)。當(dāng)發(fā)生接地短路故障時,故障電流大,可采用一般過電流保護(hù)電器切斷電源,保證安全。但對于單相負(fù)荷或三相不平衡負(fù)荷以及有諧波電流負(fù)荷的線路,PEN線有電流,它所產(chǎn)生的壓降呈現(xiàn)在電氣設(shè)備的金屬外殼和線路金屬套管上,對敏感性的電子設(shè)備不利。另外,PEN線上的微弱電流在爆炸危險環(huán)境也可能引起爆炸。同時由于PEN線在同一建筑物內(nèi)往往互有電氣連接,因此,當(dāng)PEN線斷線或相線直接與大地短路時,都將呈現(xiàn)相當(dāng)高的對地故障電壓,可能擴(kuò)大事故范圍。
2)TN-S系統(tǒng)
在TN-S系統(tǒng)中,保護(hù)線和中性線分開,具有TN-C系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn),但價格較貴。由于正常時PE線不通過負(fù)荷電流,與PE線相連接的電氣設(shè)備金屬外殼正常時不帶電位,所以適用于數(shù)據(jù)處理和精密電子儀器設(shè)備的供電,也可用于有爆炸危險的環(huán)境中。在民用建筑內(nèi)部,家用電器大都有單獨(dú)接地的插頭,采用TN-S供電,既方便又安全。但TN-S系統(tǒng)仍不能解決相線對大地短路引起電壓升高和對地故障電壓的蔓延問題。
3)TN-C-S系統(tǒng)
如上圖所示,PEN線自A點(diǎn)起分為保護(hù)線和中性線,分開以后N線應(yīng)對地絕緣。為了防止分開后的PE線與N線混淆,規(guī)定PE線和PEN線涂黃綠相間的色標(biāo),N線涂淺藍(lán)色的色標(biāo)。PEN線自分開后,PE線與N線不能再合并,否則將失去TN-S系統(tǒng)的特點(diǎn)。
在工礦企業(yè)中,線路前端大多為固定設(shè)備,對電位敏感的電氣設(shè)備往往在線路末端,因此到了末端改為TN-S系統(tǒng)十分有利。在民用建筑中,電源線路采用TN-C系統(tǒng),進(jìn)入建筑屋內(nèi)改為TN-S系統(tǒng)。PEN分開后即有專用的保護(hù)線,可以確保TN-S所具有的特點(diǎn)。
2、TT系統(tǒng)
在TT系統(tǒng)中電源直接接地,一般是變壓器或發(fā)電機(jī)的中性點(diǎn)接地。電氣設(shè)備的金屬外殼用單獨(dú)的接地極接地,與電源在接地上無電氣聯(lián)系,所以適用于對電位敏感的數(shù)據(jù)處理設(shè)備和精密電子設(shè)備的供電。PE線也可各自獨(dú)立,避免發(fā)生故障時對地故障電壓的蔓延問題。但對中性線斷裂后引起相電壓的升高等問題,需要采取適當(dāng)措施。
TT系統(tǒng)發(fā)生接地短路時,短路電流由于受到電源側(cè)接地電阻和電氣設(shè)備側(cè)接地電阻的限制,短路電流不大,故可減少接地短路時產(chǎn)生的危險性。但除了小容量用電設(shè)備外,大多數(shù)情況下,不足以使一般的過流保護(hù)設(shè)備切斷電源,容易造成電擊事故。因此,TT系統(tǒng)特別適用于容量較小的電氣負(fù)荷。如果電氣負(fù)荷容量較大,必須采用剩余電流保護(hù)電器切斷電源,由于剩余電流保護(hù)電器價格較貴,且在容量上、品種上還必須滿足特殊負(fù)荷的要求,給TT系統(tǒng)的應(yīng)用帶來一定的限制。
3、IT系統(tǒng)
IT系統(tǒng)如上圖所示,其中(a)是配電系統(tǒng)中性點(diǎn)與地絕緣;(b)是配電系統(tǒng)中性點(diǎn)經(jīng)阻抗接地,電源接地極和外露導(dǎo)電部分的接地極分開;(c)是電源中性點(diǎn)經(jīng)阻抗接地,外露導(dǎo)電部分接到電源的接地極上。
IT系統(tǒng)的電源不接地或通過阻抗接地,電氣設(shè)備的外露導(dǎo)電部分可直接接地或通過保護(hù)線接到電源的接地極上。IT系統(tǒng)當(dāng)出現(xiàn)第一次故障時,故障電流受到限制,電氣設(shè)備的金屬外殼上不會產(chǎn)生危險性的接觸電壓,因此可以不切斷電源,電器設(shè)備尚能繼續(xù)運(yùn)行。此時報警設(shè)備報警,通過檢查線路來消除故障,可減少或消除電氣設(shè)備的停電時間,所以特別適用于要求能連續(xù)工作的電氣設(shè)備。同時,由于第一次故障時的故障電流很小,因此也適用于有爆炸危險的環(huán)境。但如果在消除第一次故障前又發(fā)生第二次故障,例如不同相的雙重短路,故障點(diǎn)遭受線電壓,故障電流很大,非常危險,因此必須具有可靠而且易于檢測出故障點(diǎn)的報警設(shè)備。
IT系統(tǒng)強(qiáng)烈要求不要配出中性線,因?yàn)榕涑鲋行跃€后,當(dāng)發(fā)生第一次故障時,lT系統(tǒng)將根據(jù)電氣設(shè)備外露導(dǎo)電部分的接地情況轉(zhuǎn)變?yōu)門N或TT系統(tǒng),而保護(hù)設(shè)備原按IT系統(tǒng)配置,不能按TN或TT系統(tǒng)的要求動作,所以非常不安全。因?yàn)檎彰麟妷旱男枰?,IT系統(tǒng)往往引出中性線。在這種情況下,中性線上需要裝設(shè)過電流檢測裝置,該裝置受到激勵時,應(yīng)將包括中性線在內(nèi)的所有帶電導(dǎo)線從電源斷開。如果該中性線短路已受到電源側(cè)保護(hù)電器的有效保護(hù)或該回路中剩余電流保護(hù)裝置的保護(hù),且其額定剩余電流動作不超過該中性線載流量的0.15倍,該裝置動作時又能將所有帶電導(dǎo)線包括中性線斷開,則可不裝設(shè)檢測設(shè)備。
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