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摘 要:该文对配电网中TN-S接地系统的定义、特点以及对重复接地进行了分析。
关键词:配电网;接地系统;重复接地
低压配电是电能发送配中的最后一个环节,在电力生产中有着非常重要的作用,随着经济的发展和人民生活水平的提高,对供电质量和可靠性提出了更高的要求,两网改造的结束,配电网络得到了优化,但进一步提高配电网的可靠性,还必须搞好配电系统的接地,合理地选择不同的接地系统。最常用的接地系统是TN-S接地系统。下面就TN-S接地系统与重复接地做一个简要的分析。
一、TN-S接地系统
㈠、定义
它是把工作零线N和专用保护线PE严格分开的供电系统,称作TN-S供电系统。
㈡、特点
①、系统正常运行时,专用保护线上不带电流,只是工作零线上有不平衡电流。PE线对地没有电压,所以电气设备金属外壳接零保护是接在专用的保护线PE上,安全可靠。
②、工作零线只用作单相照明负载回路。
③、专用保护线PE不许断线,也不许进入漏电开关。
④、干线上使用漏电保护器,工作零线不得有重复接地,而PE线有重复接地,但是不经过漏电保护器,所以TN-S系统供电干线上也可以安装漏电保护器。
⑤、TN-S方式供电系统安全可靠,适用对安全要求较高的配电线路。
㈢、适用范围
整个系统的中性线与保护线是分开的,称为TN—S系统,如图。这种系统的优点在于PE线在正常情况下不通过负荷电流,它只在发生接地故障时才带电位,因此不会对接地PE线上其它设备产生电磁干扰,所以这种系统适用于数据处理,精密检测装置等使用。在N线断线也并不影响PE线上的设备,防止间接触电危险,这种系统多作于环境条件较差,对安全可靠性要求较高及设备对电磁干扰要求较严的场所。但是这种系统不能解决对地故障电压蔓延和相线对地短路引起中性点电位升高等问题。TN-S接地系统适用于大中型公共建筑中的配电系统、设有精密电子和数据处理设备的场所、对防火防爆有要求的场所、三次谐波电流设备较多的场所等。
二、TN-S系統重复接地分析
现实生活中部分电气施工人员对TN-S系统中重复接地的有关问题及要求不甚了解,在实际施工中出现一些问题。集中表现为:就TN-S系统的重复接地问题中是对N线重复接地,还是对PE线重复接地,提法不明确。对于TN-S系统,重复接地就是对PE线的重复接地,分析如下:
①、如不进行重复接地,当PE线断线时,系统处于既不接零也不接地的无保护状态。而对其进行重复接地以后,当PE 线正常时,系统处于接零保护状态;当PE线断线时,如果断线处在重复接地前侧,系统则处在接地保护状态。进行了重复接地的TN-S系统具有一个双重保护功能,即PE线断线后由TN-S转变成TT系统的保护方式(PE线断线在重复接地前侧)。
②、当相线断线与大地发生短路时,由于故障电流的存在造成PE线电位升高,当断线点与大地间电阻较小时,PE线的电位很有可能远远超过安全电压。这种危险电压沿PE线传至设备外壳,乃至于危及人身安全。而进行重复接地以后,由于重复接地电阻与电源工作接地电阻并联后的等效电阻小于电源工作接地电阻,使得相线断线接地处的接地电阻分担的电压增加,从而有效降低PE线对地电压,减少触电危险。
③、PE线的重复接地可以降低当相线碰壳短路时的设备外壳对地的电压,相线碰壳时,外壳对地电压即等于故障点P 与变压器中性点间的电压。假设相线与PE线规格一致,设备外壳对地电压则为110V。而PE线重复接地后,从故障点P起,PE线阻抗与重复接地电阻Re同工作接地电阻Ra串联后的电阻相并联。在一般情况下,由于重复接地电阻Re同工作接地电阻Ra串联后的电阻远大于PE线本身的阻抗,因而从P至变压器中性点的等效阻抗,仍接近于从P至变压器中性点的PE线本身的阻抗。如果相线与PE线规格一致,则P与变压器中性点间的电压UPO仍约为110V,而此时设备外壳对地电压UP仅为故障P点与变压器中性点间的电压UPO的一部分,可表示为:UP=UPO/(Re+Ra)×Re。假设重复接地电阻Re为10Ω,工作接地电阻为Ra为4Ω,则UP=78.6V。
如果只是对N线重复接地,它不具有上述第①项与第③项作用,只具有上述第②项的作用。对于TN-S系统,其用电设备外壳是与PE线相接的,而不是N线。因此,我们所关心的更主要的是PE线的电位,而不是N线的电位,TN-S系统的重复接地不是对N线的重复接地。
如果将PE线和N线共同接地,由于PE线与N线在重复接地处相接,重复接地前侧(接近于变压器中性点一侧)的 PE线与N线已无区别,原由N线承担的全部中性线电流变为由N线和PE线共同承担(一小部分通过重复接地分流)。可以认为,这时重复接地前侧已不存在PE线,只有由原PE线及N线并联共同组成的PEN线,原TN-S系统实际上已变成了TN-C-S系统,原TN-S系统所具有的优点将丧失,故不能将PE线和 N线共同接地。
在工程实践中,对于TN-S系统,很少将N线和PE线分别重复接地。其主要原因是:
①、将N线和PE线分别重复接地仅比PE线单独重复接地多一项作用,其原因主要为:即可以降低当N线断线时产生的中性点电位的偏移作用,有利于用电设备的安全,但是这种作用并不一定十分明显,并且一旦工作零线重复接地,其前侧便不能采用漏电保护。
②、如果要将N线和PE线分别重复接地,为保证PE线电位稳定,避免受N线电位的影响,N线的重复接地必须与PE线的重复接地及建筑物的基础钢筋、埋地金属管道等所有进行了等电位连结的各接地体、金属构件和金属管道的地下部分保持足够的距离,最好为20m以上,而在实际施工中很难做到这一点。
三、结束语
通过对TN-S接地系统与重复接地的分析探究可以发现,接地系统与漏电保护装置正确配合使用。才能有效地进行触电和漏电保护,有效地防止触电和火災发生,保护人身和设备的安全,提高了配电系统运行的可靠性和安全性。
参考文献
[1]《民用建筑电气设计规范》JGJ16-2008
[2]供配电系统设计规范_GB50052-2009
[3]工业与民用配电设计手册 第三版
[4]《低压配电设计规范》GB50054-95
作者简介
李选建,男,四川省水电集团大竹电力有限公司,大学专科,助理工程师。
(作者单位:四川省水电集团大竹电力有限公司)
关键词:配电网;接地系统;重复接地
低压配电是电能发送配中的最后一个环节,在电力生产中有着非常重要的作用,随着经济的发展和人民生活水平的提高,对供电质量和可靠性提出了更高的要求,两网改造的结束,配电网络得到了优化,但进一步提高配电网的可靠性,还必须搞好配电系统的接地,合理地选择不同的接地系统。最常用的接地系统是TN-S接地系统。下面就TN-S接地系统与重复接地做一个简要的分析。
一、TN-S接地系统
㈠、定义
它是把工作零线N和专用保护线PE严格分开的供电系统,称作TN-S供电系统。
㈡、特点
①、系统正常运行时,专用保护线上不带电流,只是工作零线上有不平衡电流。PE线对地没有电压,所以电气设备金属外壳接零保护是接在专用的保护线PE上,安全可靠。
②、工作零线只用作单相照明负载回路。
③、专用保护线PE不许断线,也不许进入漏电开关。
④、干线上使用漏电保护器,工作零线不得有重复接地,而PE线有重复接地,但是不经过漏电保护器,所以TN-S系统供电干线上也可以安装漏电保护器。
⑤、TN-S方式供电系统安全可靠,适用对安全要求较高的配电线路。
㈢、适用范围
整个系统的中性线与保护线是分开的,称为TN—S系统,如图。这种系统的优点在于PE线在正常情况下不通过负荷电流,它只在发生接地故障时才带电位,因此不会对接地PE线上其它设备产生电磁干扰,所以这种系统适用于数据处理,精密检测装置等使用。在N线断线也并不影响PE线上的设备,防止间接触电危险,这种系统多作于环境条件较差,对安全可靠性要求较高及设备对电磁干扰要求较严的场所。但是这种系统不能解决对地故障电压蔓延和相线对地短路引起中性点电位升高等问题。TN-S接地系统适用于大中型公共建筑中的配电系统、设有精密电子和数据处理设备的场所、对防火防爆有要求的场所、三次谐波电流设备较多的场所等。
二、TN-S系統重复接地分析
现实生活中部分电气施工人员对TN-S系统中重复接地的有关问题及要求不甚了解,在实际施工中出现一些问题。集中表现为:就TN-S系统的重复接地问题中是对N线重复接地,还是对PE线重复接地,提法不明确。对于TN-S系统,重复接地就是对PE线的重复接地,分析如下:
①、如不进行重复接地,当PE线断线时,系统处于既不接零也不接地的无保护状态。而对其进行重复接地以后,当PE 线正常时,系统处于接零保护状态;当PE线断线时,如果断线处在重复接地前侧,系统则处在接地保护状态。进行了重复接地的TN-S系统具有一个双重保护功能,即PE线断线后由TN-S转变成TT系统的保护方式(PE线断线在重复接地前侧)。
②、当相线断线与大地发生短路时,由于故障电流的存在造成PE线电位升高,当断线点与大地间电阻较小时,PE线的电位很有可能远远超过安全电压。这种危险电压沿PE线传至设备外壳,乃至于危及人身安全。而进行重复接地以后,由于重复接地电阻与电源工作接地电阻并联后的等效电阻小于电源工作接地电阻,使得相线断线接地处的接地电阻分担的电压增加,从而有效降低PE线对地电压,减少触电危险。
③、PE线的重复接地可以降低当相线碰壳短路时的设备外壳对地的电压,相线碰壳时,外壳对地电压即等于故障点P 与变压器中性点间的电压。假设相线与PE线规格一致,设备外壳对地电压则为110V。而PE线重复接地后,从故障点P起,PE线阻抗与重复接地电阻Re同工作接地电阻Ra串联后的电阻相并联。在一般情况下,由于重复接地电阻Re同工作接地电阻Ra串联后的电阻远大于PE线本身的阻抗,因而从P至变压器中性点的等效阻抗,仍接近于从P至变压器中性点的PE线本身的阻抗。如果相线与PE线规格一致,则P与变压器中性点间的电压UPO仍约为110V,而此时设备外壳对地电压UP仅为故障P点与变压器中性点间的电压UPO的一部分,可表示为:UP=UPO/(Re+Ra)×Re。假设重复接地电阻Re为10Ω,工作接地电阻为Ra为4Ω,则UP=78.6V。
如果只是对N线重复接地,它不具有上述第①项与第③项作用,只具有上述第②项的作用。对于TN-S系统,其用电设备外壳是与PE线相接的,而不是N线。因此,我们所关心的更主要的是PE线的电位,而不是N线的电位,TN-S系统的重复接地不是对N线的重复接地。
如果将PE线和N线共同接地,由于PE线与N线在重复接地处相接,重复接地前侧(接近于变压器中性点一侧)的 PE线与N线已无区别,原由N线承担的全部中性线电流变为由N线和PE线共同承担(一小部分通过重复接地分流)。可以认为,这时重复接地前侧已不存在PE线,只有由原PE线及N线并联共同组成的PEN线,原TN-S系统实际上已变成了TN-C-S系统,原TN-S系统所具有的优点将丧失,故不能将PE线和 N线共同接地。
在工程实践中,对于TN-S系统,很少将N线和PE线分别重复接地。其主要原因是:
①、将N线和PE线分别重复接地仅比PE线单独重复接地多一项作用,其原因主要为:即可以降低当N线断线时产生的中性点电位的偏移作用,有利于用电设备的安全,但是这种作用并不一定十分明显,并且一旦工作零线重复接地,其前侧便不能采用漏电保护。
②、如果要将N线和PE线分别重复接地,为保证PE线电位稳定,避免受N线电位的影响,N线的重复接地必须与PE线的重复接地及建筑物的基础钢筋、埋地金属管道等所有进行了等电位连结的各接地体、金属构件和金属管道的地下部分保持足够的距离,最好为20m以上,而在实际施工中很难做到这一点。
三、结束语
通过对TN-S接地系统与重复接地的分析探究可以发现,接地系统与漏电保护装置正确配合使用。才能有效地进行触电和漏电保护,有效地防止触电和火災发生,保护人身和设备的安全,提高了配电系统运行的可靠性和安全性。
参考文献
[1]《民用建筑电气设计规范》JGJ16-2008
[2]供配电系统设计规范_GB50052-2009
[3]工业与民用配电设计手册 第三版
[4]《低压配电设计规范》GB50054-95
作者简介
李选建,男,四川省水电集团大竹电力有限公司,大学专科,助理工程师。
(作者单位:四川省水电集团大竹电力有限公司)