詳解供電系統

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在我國,供電系統採用三相三線制、三相四線制和三相五線制等類型。國際電工委員會則統一規定為TT系統、TN系統和IT系統等。供電系統的具體分類表示如下:

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系統類型中字母的含義分別為:

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1——用字母表示,表示電力(電源)系統對地的關係:T 表示一點直接接地,I表示所有帶電部分絕緣;

2——用字母表示,表示用電裝置外露的可導電部分對地的關係:T表示設備外殼接地,它與系統中的其他任何接地點無直接關係;

3——用字母表示,表示中性線與保護線的組合關係:C 表示中性線與保護線是合一的,如 TN-C;S 表示中性線與保護線是嚴格分開的,PE線為專用保護線,如TN-S。

供電方式的選擇

在選擇系統接地形式時,應根據系統安全保護具備的條件,並結合工程的實際情況來確定選用,可參照以下幾項原則:

① 由同一臺發電機、配電變壓器或同一段母線供電的低壓電力系統,不宜同時採用兩種系統接地形式。比如,在同一接地低壓配電系統中,不宜同時採用TN和TT系統。

② 當在同一低壓配電系統中,無法全部採用 TN 系統時,也可部分採用TT系統接地形式。

③ 當採用TT 系統供電時,均應裝設能自動切除接地故障的裝置(包括漏電電流動作保護裝置)或經過由隔離變壓器供電。

TT方式供電系統

TT 系統是設備的金屬外殼直接接地的保護系統,稱為保護接地系統,如圖5.1(a)所示。

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圖5.1 TT方式供電系統

電氣設備採用接地保護可以大大減少觸電的危險性。但如果相線觸及設備金屬外殼時,自動斷路器不一定跳閘,熔斷器也不一定能熔斷,故障設備的外殼對地電壓就會高於安全電壓,所以還需加裝漏電斷路器作保護。另外,TT系統的接地裝置耗材較多,因此TT系統應用較少。

目前,有些地方在臨時用電時採用TT系統,增加了一根公共保護地線,可節約接地裝置,如圖5.1(b)所示。圖中把增加的專用保護線PE和中性線N分開了,保護線PE與中性線沒有了電的直接聯繫;設備正常運行時,專用保護線中沒有電流。TT 系統適用於接地保護點很分散的地方。

TN-C方式供電系統

TN 供電系統是指電源中性點接地,將電氣設備的金屬外殼與中性線連接的保護系統,稱為接零保護系統。TN-C 方式供電系統的中性線兼作接零保護線,稱作保護性中性線,用PEN表示。TN-C方式供電系統的示意圖如圖5.2所示。

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圖5.2 TN-C方式供電系統

當設備外殼帶電時,接零保護系統將漏電電流上升為較大的短路電流,即單相對地短路故障,熔絲會熔斷,斷路器自動跳閘,使故障設備斷電。因中性線上有不平衡電流存在,則對地有電壓,保護線所連接的電器設備金屬外殼有一定的電位,所以若供電中性線斷線,則保護接零的漏電設備外殼帶電。

TN-C系統使用漏電斷路器時,中性線不能作為設備的保護零線。保護線上不應設置保護電器和隔離電器。如果電源的相線碰地,則設備的外殼電位升高,會使中性線上的危險電位蔓延。

在TN-C系統中,應採用漏電電流保護或其他保護裝置。

TN-S方式供電系統

電源的中性點接地,中性線N和專用保護接零線PE嚴格分開的供電系統,稱作TN-S供電系統,俗稱三相五線制,如圖5.3所示。當系統正常運行時,專用保護線上無電流,中性線上也沒有不平衡電流。另外PE線有重複接地,不經過漏電斷路器,所以供電可靠性高。

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圖5.3 TN-S方式供電系統

中性線可用作單相照明負載的迴路線。接零保護可以實現將故障電流轉為短路電流,使斷路器自動跳閘,安全性能可靠。

TN-S 方式供電系統安全可靠,適用於工業與民用建築等低壓供電系統。建築工程竣工前的“三通一平”(電通、水通、路通和地面平),必須採用TN-S方式供電系統。

TN-C-S方式供電系統

在供電系統中,變壓器的中性點接地,但中性點沒有接出PE線,是三相四線制供電;而某些用電場所要求必須採用專用保護線PE時,可在場所總配電箱中分出PE線,該種系統稱為TN-C-S供電系統,如圖5.4所示。

圖5.4(a)中,總配電箱中N端子與PE端子必須實現連接;圖5.4 (b)中是在總配電箱中分出PE線,中性線N進入總配電箱後應直接與接地裝置焊接連接,中性線N與專用保護線PE連通在一起。

提示

TN-C-S方式供電系統是在TN-C系統上臨時變通的做法。當三相電力變壓器工作接地情況良好、三相負載比較平衡時,TN-C-S系統在施工用電實踐中效果還是可行的。但是,在三相負載不平衡、建築施工工地有專用的電力變壓器時,則必須採用TN-S方式供電系統。

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圖5.4 TN-C-S方式供電系統

IT方式供電系統

IT方式供電系統一般用於一級負荷用戶或不允許停電的場所,如圖5.5(a)所示。如醫院的手術室、地下礦井等處多采用此種方式。

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圖5.5 IT方式供電系統

在供電距離不長時,IT系統供電的可靠性高,安全性好;而在供電距離很長時,該系統供電線路對大地的分佈電容就應引起重視了。由圖5.5(b)可見:當負載漏電使設備外殼帶電時,漏電電流與大地形成迴路,保護設備如不動作,會發生危險。

IT 系統中的任何帶電部分(包括中性線)嚴禁直接接地。IT 系統中的電源系統對地應保持良好的絕緣狀態。所有設備外露可導電部分均應通過保護線與接地極(或保護接地母線、總接線端子)連接。

IT系統必須裝設絕緣監視及接地故障報警或顯示裝置。在無特殊要求的情況下,IT系統不宜引出中性線。

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