TN S系統,能否不要零線,所有需要接零的地方接地線。?

時間 2021-06-01 03:43:21

1樓:Patrick Zhang

我來回答題主的問題。

我們看IEC有關接地系統的權威標準IEC60364中的TN-S,如下:

圖1:IEC60364中的TN-S接地系統

我們再看IEC60364中的TN-C接地系統,如下:

圖2:IEC60364中的TN-C接地系統

從圖2中,我們看到了零線,它就是電力變壓器的中性點直接接地後再引出。中性線的符號是N,地線的符號是PE,TN-C接地系統中把PE和N合併引出,這條線用符號PEN來表示,它的名稱就是零線。

我們再看圖1,我們看到TN-S接地系統中變壓器中性點直接接地,然後分開為中性線N和地線PE引出。由此可見,TN-S接地系統中並沒有零線。

我們來看題主的問題:「TN-S系統,能否不要零線,所有需要接零的地方接地線?」我們把題主的問題改一下,改為:

TN-S系統,用電裝置能否不要中性線N,所有需要接中性線的地方接地線?

答案當然是否定的。知道為什麼?N線和三相線一起,均屬於主迴路的配電線路,而PE線屬於保護線。我們再看TN-S系統:

圖3:TN-S系統的N線和PE線作什麼用?

注意看圖3的下部左邊的用電負荷,我們看到三條相線L1/L2/L3和N作為提供電能的線路送入用電負荷的一次迴路端子,而保護線PE則與用電裝置的外殼連線在一起;我們再看右邊的用電負荷,它只接入了三條相線,卻沒有接入N線,但它的外殼依然接入了地線PE。

由此可見,題主的觀點不正確。「TN-S系統,用電裝置可以不接入中性線N,但用電裝置的外殼必須接地線」。

題主在主題中提出來的疑問,其實是把TN-C接地系統與TN-S接地系統混淆了。

首先要明白,TN-C和TN-S都屬於TN接地系統,它們的特點是:電力變壓器的中性線直接接地,並且從接地點引出地線或者零線至用電裝置處,用電裝置的外殼通過來自電源的地線或者零線接地。當發生單相接地故障時,接地故障電流被放大為相線對N線或者相線對零線的短路電流,於是線路保護裝置會對單相接地故障執行開斷操作。

也因此,我們把TN系統叫做大電流接地系統。

現在,我們仔細看看圖2,它的外殼是如何接地的。我把圖2的區域性繪製如下:

圖4:TN-C的零線和用電裝置的保護接零

注意看圖4左邊的用電負荷,零線PEN首先接到用電裝置的外殼,再轉接到零線接線端子。而右邊的用電裝置,零線直接接用電裝置的外殼。這說明什麼?

說明零線的功能首先是保護,其次才是中性線功能。也因此,零線的全稱是——保護中性線。

那麼我們不把零線接到用電裝置的外殼,而是接地線。注意,這裡所指的地線不是來自於電源,而是就地直接接地。在IEC標準中,把這種接地系統叫做TT。我們看下圖:

圖5:IE:60364定義的TT接地系統

注意看圖5,右邊的用電負荷,它的外殼接地線PE,並且此PE是通過直接接地獲得的,與電源電力變壓器的中性點接地無關。

當TT接地系統發生單相接地故障時,故障電流必須通過地網返回電源,所以它的接地電流比較小。也因此,IEC把TT叫做小電流接地系統,並且規定,TT接地系統必須加裝漏電保護裝置。

對於圖1的TN-S接地系統,我們把來自電源的PE線拿掉,換成直接接地的PE線,於是此接地系統也成為TT。

由此可見,題主不但混淆了TN-C和TN-S,還把TT接地系統也混淆了。

建議題主仔細理解這幾個基本概念:TN-C接地系統、TN-S接地系統、零線的概念、中性線的概念,還有TT接地系統的概念。明確大電流接地系統的漏電保護原理和裝置,明確小電流接地系統的漏電保護原理和裝置。

第乙個概念:接地系統中的幾個字母的意義

對於TN-S、TN-C、TN-C-S、IT和TT這些接地系統,在IEC60364中對各個字母的意義都做了解釋。如下:

第乙個字母表示電力變壓器的中性線是否直接接地。若直接接地,就用T表示;若不接地,就用I表示。所以,TN-S接地系統中的電力變壓器,它的中性線一定是直接接地的。

我們把這種接地關係叫做系統接地或者工作接地,它的意義就在於給系統的中性線或者零線建立大地的零電位。

注意:這些字母對應的單詞不是英文,而是法文。由於法文是全世界最準確的語言,因此IEC的標準的原文都是用法文撰寫的。

第二個字母表示用電負荷的外殼如何接地。若用電負荷的外殼通過來自電源的地線PE或者零線PEN接地,則用N表示;如果用電負荷的外殼就地直接接地,則用T表示。

注意看圖1,我們看到TN-S的系統接地分開為中性線N和地線PE,用電負荷的保護接地則直接與地線PE連線。

再看圖2,我們看到TN-C的系統接地引出零線PEN,用電負荷的外殼直接與零線相接,這種接地方式叫做保護接零。

注意:當零線斷裂後,斷裂點後部的零線匯流排因為三相不平衡的原因,其電壓會上公升,最高會上至相電壓。又因為斷裂點後部的用電負荷外殼直接與零線相接,會給人身安全帶來極大的隱患。

因此,零線在任何情況下不得斷裂,也不得進開關和熔斷器。同時,IEC規定,零線必須多點接地,以確保安全。

所以,TN-C系統目前用得很少,在油庫、港口和航空港、煤礦等易燃易爆的場所,嚴禁使用TN-C。在城市小區,TN-C目前幾乎絕跡。

注意看圖5的TT接地系統,它的用電負荷外殼保護接地,採取就地直接接地的措施。

我們看下圖:

圖6:IT接地系統

在圖6中,我們看到IT接地系統沒有系統接地,電力變壓器的中性線不接地,或者通過高阻接地。同時,我們還看到用電負荷的外殼保護接地。

因此,當IT接地系統發生單相接地故障時,系統可以繼續執行兩小時,但必須報警。

IT接地系統多用於纜車、醫院手術室、石化企業等等。

第二個概念:配電系統的線制

在IEC60364中,把低壓配電網的相線和中性線引出方式叫做線制。

IEC60364規定,線制中的「線」,指的是在正常執行狀態下有電流流過的導線。由於地線PE在正常執行條件下沒有電流流過,所以PE不算「線」。

因此,TN-C接地系統屬於三相四線制,TN-S接地系統也屬於三相四線制,IT接地系統一般是三相三線制,而TT接地系統也是三相四線制。

由此可見,我們國內常常把TN-S接地系統叫做三相五線制,是錯誤的。在IEC60364看來,三相五線制根本就不存在。

第三個概念,關於TN-C-S接地系統

我們看下圖:

圖7:TN-C-S接地系統

在圖7中,我們看到第乙個用電負荷所在配電網屬於TN-C,它採取保護接零的保護措施。在第乙個用電負荷的右側,零線PEN分開為中性線N和保護線PE,第二個用電負荷的外殼接PE地線。

一般地,在零線分開處,零線需要再次重複接地。我們把這條重複接地的導線叫做MEB,它一般用扁鋼製作,並覆蓋有黃色和綠色相間的油漆保護色。

我們把這種接地系統叫做TN-C-S。TN-C-S是我們當前最常見的接地系統,幾乎所有小區、學校和寫字樓,還有不少企業,都採取這種接地系統。

我們看下圖:

圖8:居家配電網和TN-C-S接地系統

圖8中,我們看到左側的電力變壓器中性線直接接地,在主配電所內以零線PEN引出。當零線到達某個居民樓時,零線通過MEB扁鋼再次重複接地,然後分開為中性線N和地線PE,連同相線一起入戶。所以,我們在戶內看到了三條線,分別是相線L、中性線N和地線PE。

在戶內,所有的插座一律採取左地右相的接線方式,中間則是地線,見圖7中電冰箱的插座模式圖。

第四個概念:關於漏電保護器配電箱中空氣斷路器與漏電開關有什麼區別?

漏電保護器動作電流設定為 30mA,大於人體平均擺脫電流,這樣設計合理嗎?

由此可見,漏電保護器既可用於TT接地系統,也可用於TN-S接地系統和TN-C-S的-S部分,但不能用於TN-C接地系統。

需要注意的是:漏電保護器的工作方式屬於間接防護。也就是說,當用電電器發生漏電時,用電裝置的外殼帶電,則漏電保護器就會跳閘,以保護人身安全,與人體是否接觸到漏電電器的外殼無關。

當然,如果人體真的接觸到被漏電保護器保護線路的相線而發生觸電時,漏電保護器是會執行保護跳閘的。

注意:在TN-C接地系統中,由於零線是把地線和中性線合併在一起的,如果安裝了漏電保護器,即使用電裝置發生了單相接地故障和相線碰殼事故,漏電保護器也不會動作。

然而,在TN-C接地系統中,當發生人體觸電事故,由於通過人體的電流經過大地返回電源,與零線無關,因此漏電保護器是會動作的,只不過它的保護屬於直接保護,而不是前面談到的間接防護。

從對人體的直接電擊防護來看,在TN-C接地系統中安裝漏電保護器,還是有一定好處的。

第五個概念,漏電保護器該如何安裝?

我們看下圖:

圖9:居家配電系統

在圖9中,我們看到配電箱的左路饋電迴路斷路器QF2下方安裝了漏電保護器,用於保護用電裝置1和使用安全。

我們能不能在總進線QF1和饋電QF2兩處都安裝漏電保護器?答案是否定的,我們只能在一處安裝。為何?

這是因為兩處安裝後,上下級漏電保護器的動作電流門限之間必須具有選擇性,上級的動作電流至少要大於下級動作電流的1.5倍,動作時間至少要延遲70毫秒,否則就會發生誤動。如果我們在上級和下級系統均安裝了漏電保護器,並且動作電流都是普通30毫安的,則兩個漏電保護器會不停地跳閘,不管有沒有故障都是如此。

所以,要麼在上級安裝,要麼在下級安裝。這是漏電保護器選配的原則。

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本回答貼的內容至此結束。

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