浅谈低压配电系统的保护方式及其在建筑工程中的应用

1浅谈低压配电系统的保护方式及其在建筑工程中的应用（中山市众联房地产开发有限公司邹艺）摘要：低压配电网络的接地保护与接零保护，是为了防止发生人身触电事故、保障电气设备正常运行所采取的重要技术措施。在实际工作中，必须搞清两者之间的不同点和各自的工作特性，才能对低压配电网络采取正确的接地保护或接零保护方法。关键词：低压配电系统保护方式供电方式接地在日常生活中，我们通常将低压380/220V配电系统称之为三相三线制、三相四线制和三相五线制等，实际上这些术语的表达是不严格的。应该按照国际电工委员会（IEC）的统一规定，将低压配电系统按其保护方式的不同分为三类：即IT系统、TT系统、TN系统。其中TN系统又分为TN—C、TN—S、TN—C—S系统。一、IT方式供电系统在IT方式供电系统中，电源侧中性点不直接接地（或经足够大的阻抗接地），负荷侧电气设备外露可导电部分直接接地，如图1所示。外露可导电部分阻抗图1方式供电系统IT方式供电系统一般用于不允许停电的场所，或者是对连续供电要求比较严格的场所。即使在供电条件比较差，电缆易受潮的情况下，采用IT方式供电系统，一旦发生设备漏电时，单相对地漏电电流很小，也不破坏电源电压的平衡，系统的安全性比电源中性点直接接地的系统要好，在规定允许运行的时间内（一般为2小时）不会影响系统的正常供电。IT方式供电系统在供电距离不是很长时，其供电的可靠性高、安全性好。但如果用在供电距离很长时，供电线路对大地的分布电容就不能忽视了。从图2可见：在负载发生短路或漏电使设备外壳带电时，漏电电流经大地形成回路，而使得流过安装在线路中的保护设备的漏电电流很小，不能使保护设备有效动作，这是很危险的。因此这种供2电方式适用于供电距离不太长时才比较安全。建筑工程中一般不采用这种供电方式。外露可导电部分阻抗图2方式供电距离很长时情况二、TT方式供电系统在TT方式供电系统中，电源侧中性点直接接地，负荷侧电气设备外露可导电部分直接接地（称为保护接地），如图3所示。外露可导电部分图3方式供电系统TT方式供电系统的特点如下：1、当负载设备的金属外壳带电（相线碰壳或设备绝缘损坏而漏电）时，由于系统中装有漏电保护装置，可以大大减少人体触电的危险性。但是，假如漏电保护装置不能跳闸，就有可能使漏电设备外壳的对地电压高于安全电压，成为危险电压；2、当漏电电流较小熔断器也不一定能熔断时，还需要装设漏电断路器进行保护，比较复杂。建筑工程中一般不采用这种供电方式。三、TN方式供电系统TN方式供电系统的电源中性点直接接地，负载设备的外露可导电部分与工作零线相3接，称为保护接零系统。根据其保护零线是否与工作零线分开而划分为TN—C和TN—S两种。1、TN—C方式供电系统图4方式供电系统外露可导电部分TN—C方式供电系统（如图4所示）的特点如下：（1）一旦发生负载设备金属外壳带电，该方式供电系统能将漏电流上升为短路电流，这个电流很大，相当于单相接地短路故障电流，系统中装设的熔断器熔丝就会熔断，自动开关就会立即动作而跳闸，使故障设备断电，比较安全；（2）该方式供电系统与TT方式供电系统相比，能节省材料和施工工时；（3）如果三相负载不平衡，工作零线上就会有不平衡电流流过，所以与保护线所连接的电气设备金属外壳有一定的对地电压；（4）如果工作零线断线，该方式供电系统中保护接零的漏电设备外壳带电；（5）如果电源相线发生接地故障，则保护接零的设备外壳电位升高，使中线上的危险电位进一步升高；（6）该方式供电系统干线上使用漏电断路器时，漏电断路器出线侧的工作零线上的所有重复接地都必须拆除，否则漏电开关将合不上闸，而且必须保证工作零线在任何情况下不得断线。所以，在实用中工作零线只能在漏电断路器的进线侧有重复接地。（7）TN—C方式供电系统只适用于三相负载基本平衡的情况。2、TN—S方式供电系统4外露可导电部分外露可导电部分图５　ＴＮ－Ｓ方式供电系统TN—S方式供电系统（如图5所示）的特点如下：（1）系统正常运行时，专用保护线PE上没有电流，只是工作零线上有不平行电流。PE线对地没有电压，即使是相线和中线发生短路，或中线电位偏移所引起的对地电位也传不到PE线上，有利于防止发生人身间接触电以及电火花引起火灾甚至引起爆炸。负载电气设备金属外壳接在专用的保护线PE上，安全可靠。（2）工作零线N只用作照明等单相负载的回线，当三相负载不平衡时，工作零线对地有电压，尤其是当工作零线出现高电位时，有可能导致检修人员触电的危险。所以，进户线处总开关和末级线路保护开关需要采用四极或双极开关切断工作零线，这就相应的增加了开关的投资成本。（3）专用保护线PE不许断线，也不许进入漏电开关。（4）干线上使用漏电断路器时，工作零线不得重复接地，而PE线要有重复接地，但不经过漏电断路器。所以TN—S方式供电系统干线上也可以安装漏电保护器。建筑工程以及建筑施工临时供电应该采用TN—S方式供电系统。四、TN-C-S方式供电系统外露可导电部分外露可导电部分图6　ＴＮ－Ｓ方式供电系统TN-C-S方式供电系统（如图6所示）的特点如下：⑴该系统中D点之前的部分，工作零线N和保护线PE共用。自D点（一般是总配电箱进线处起，5工作零线N和保护线PE严格分开。⑵D点之前这段PEN线（以下称其为ND线段）不平衡电流比较大时，电气设备的接零保护受零线电位的影响。D点以后的PE线上没有电流，即PE线上没有电压降。因此，TN-C-S系统可以降低用电设备金属外壳的对地电压，然而又不能完全消除这个电压，这个电压的大小取决于ND线段的负载不平衡的情况及ND线段的长度。如果ND线段的负载越不平衡，ND线段又很长时，则设备外壳对地电压偏移就越大。所以要求负载不平衡电流不能太大，而且在D点以后的PE线上应作重复接地。⑶在任何情况下，PE线都不得进入漏电断路器，否则一旦短路器跳闸PE线也被切断，这是不允许的。PE线在任何情况下都不得断线。⑷PE线和N线自D点分开后，不得再将两者合并或连接。PE线上不许安装开关和断路器，也不得用大地兼作PE线。⑸假如D点之前的负载不平衡，则D点之前的PEN线上就有三相不平衡电流通过，产生波动的电压降而对敏感的电子设备产生干扰，要想减少和避免这种干扰，应该采用TN-C系统。⑹采用TN-C-S系统供电，从变配电所出线时工作零线N和保护线PE是共用一根PEN线的，节省了一根导线，而且在用户进户处和末级配电线路不需要为断开N线而设置四极和双极开关。因此，一次性投资比TN-S系统节省。⑺对于以单相负荷为主的供电，其出线应采用等截面四芯线，如此PEN线的截面比TN-S系统的PE线截面大，所以减少了接地故障时回路的阻抗，故增大了单相接地短路电流，有利于提高接地故障保护电气跳闸动作的可靠性。⑻TN-C-S系统在D点（一般是总配电箱进线处）必须作等电位连结，并作重复接地。将PEN线、N线和PE线在D点同时接到总等电位连接端子上，这样就可以有效的消除PEN线和N线上的电位，避免人体触电的危险。⑼PE线上平时没有电流，避免了因对地电位放电产生的火花而引起火灾甚至爆炸的事故。因此，TN-C-S系统可以有条件的适用于易燃易爆场所。当配电变压器工作接地情况良好、三相用电负荷分配比较平衡时，在建筑工程施工中采用TN-C-S系统供电是可行的。但是，在三相用电负荷不平衡、建筑施工工地有专用的供电变压器时，还是应采用TN-S方式供电系统。结束语：根据本人多年来从事建筑电气工作的体会，从安全角度出发，建筑电气低压配电系统以及建筑工程施工低压配电系统均宜采用TN-S方式供电系统。