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弱电工程IT系统、TT系统、TN系统的区别


根据现行国家标准《低压配电设计规范》(GB50054),低压配电系统有三种接地方式,即信息技术系统、测控系统和TN系统。如何在弱电工程中使用这三个系统?


(1)第一个字母表示电源端子和地之间的关系

T型电力变压器的中性点直接接地。

电源变压器的中性点不接地或通过高阻抗接地。


(2)第二个字母表示电气设备暴露的导电部分和地之间的关系

热电装置暴露的导电部分直接接地,并且该接地点与电源端子的接地点电独立。

该N-电装置的暴露导电部分直接电连接到电源终端点。


下面分别对信息技术系统、测控系统和TN系统进行综合分析。


一、弱电工程信息技术系统


信息技术系统(ITsystem)是电源中性点不接地,电气设备外露导电部分直接接地的系统。信息技术系统可以有中性线,但独立选举委员会强烈建议不要设置中性线。因为如果设置了零线,如果在信息技术系统中的零线的任何点发生接地故障,系统将不再是信息技术系统。


信息技术系统的接线图如图所示。

IT系统接线图


信息技术系统特征


当信息技术系统发生第一次接地故障时,接地故障电流仅为非故障相对接地的电容电流,其值非常小。外露导电部分对地电压不超过50V。没有必要立即切断故障电路,以确保电源的连续性。-发生接地故障时,对地电压上升1.73倍;-220伏负载应配备降压变压器或由外部电源独家供电;-安装绝缘警察。使用场所:对电源连续性要求高,如应急电源、医院手术室等。


当供电距离不是很长时,信息技术供电系统可靠性高,安全性好。一般用于不允许停电或需要严格连续供电的地方,如电炉炼钢、大型医院手术室、地下矿山等。井下供电条件相对较差,电缆容易受潮。使用信息技术电源系统,即使电源中性点不接地,一旦设备漏电,单个相对地漏电流仍然很小,不会破坏电源电压的平衡,因此比电源中性点接地的系统更安全。然而,如果用于较长的电源距离,电源线对地的分布电容不能忽略。当负载发生短路故障或漏电导致设备外壳带电时,漏电流形成穿过大地的齿条路径,保护设备不一定运行,这是危险的。只有当供电距离不太长时才更安全。这种电源在建筑工地上很少见。


二、弱电工程测控系统


测控系统(TTsystem)是电源中性点直接接地,电气设备外露导电部分也直接接地的系统。通常,电源中性点的接地称为工作接地,而设备外露导电部分的接地称为保护接地。

在测控系统中,两个接地必须相互独立。设备接地可以是每个设备都有自己独立的接地装置,或者几个设备可以共用一个接地装置。


测控系统接线图如图所示。

TT系统接线图


测控系统的主要优势


1)可以抑制高压线路与低压线路连接时低压电网中的过电压或配电变压器高低压绕组之间的绝缘击穿。

2)对低压电网雷电过电压有一定的泄漏能力。

3)与未接地的低压电器相比,当电器与外壳碰撞时,外壳的接地电压可以降低,从而降低电击造成的伤害程度。

4)由于单相接地时接地电流大,保护装置(漏电保护器)运行可靠,能及时排除故障。


测控系统的主要缺点

1)当低压和高压线路被雷击时,配电变压器中可能出现正反转过电压

2)低压电器外壳接地的保护效果不如信息技术系统。

3)当电气设备的金属外壳带电时(相线与外壳碰撞或设备绝缘损坏并发生漏电),由于接地保护,电击的风险可以大大降低。但是,低压断路器(自动开关)可能不会跳闸,导致漏电设备外壳的接地电压高于安全电压,这是一个危险电压。

4)当泄漏电流相对较小时,即使有保险丝,也可能无法熔断,因此需要漏电保护器进行保护,因此TT系统难以推广。

5)TT系统接地装置消耗大量钢材,难以回收利用,劳动力和材料不足。


测控系统的应用


测控系统位于设备附近,因此PE线断线的概率很小,容易发现。

TT系统设备的外壳在正常运行时不带电,故障时外壳的高电位不会沿PE线传递给整个系统。因此,TT系统适用于电压敏感数据处理设备和精密电子设备的供电,在爆炸、火灾等危险场所具有应用优势。

TT系统可以大大降低漏电设备的故障电压,但一般不能降低到安全范围。因此,在测控系统中必须安装漏电保护装置或过流保护装置,前者更好。

TT系统主要用于低压用户,即未配备配电变压器并从外部输入低压电力的小用户。


三、弱电工程TN系统


TN系统(TNsystem)是电源中性点直接接地,设备外露导电部分直接与电源中性点电连接的系统。

在TN系统中,所有电气设备暴露的导电部分连接到保护线和电源的接地点,该接地点通常是配电系统的中性点。

TN系统的电力系统在一点直接接地,电气设备的外露导电部分通过保护导体与该点连接。

TN系统通常是三相电网系统,带有中性接地。其特征在于电气设备外露的导电部分直接与系统接地点相连,当发生壳体碰撞短路时,短路电流通过金属丝形成闭环。形成金属单相短路,从而产生足够的短路电流,使保护装置能够可靠地工作并消除故障。


如果工作零线N重复接地,当外壳短路时,部分电流可能分流到重复接地点,使保护装置无法可靠运行或拒绝运行,从而加大故障。


在TN系统中,即三相和五线系统,因为N线和PE线是分开放置的并且彼此绝缘,同时PE线连接到电气设备的外壳而不是N线。因此,我们最关心的是PE线的电位,而不是N线的电位,所以TN-S系统中的重复接地不是N线的重复接地。如果PE线和N线接地在一起,由于PE线和N线连接在重复接地点,所以重复接地点和配电变压器的工作接地点之间的连接在PE线和N线之间没有区别,最初由N线承载的中性线电流变为由N线和PE线共享,并且一些电流通过重复接地点分流。这样,可以认为重复接地点的前侧没有PE线,只有由原PE线和N线并联组成的PEN线会失去原TN-S系统的优势,所以PE线和N线不能接地在一起。


根据保护零线是否与工作零线分开,TN系统分为TN-硫系统、TN-碳系统和TN-C-S系统。


(1)tn-c系统


TN碳系统接线图如图所示。

TN-C系统接线图


在TN-C系统中,PE线和N线的功能是集成在一起的,一个叫PEN线的导体负责这两个功能。在电气设备上,PEN线连接到负载的中性点和设备外露的导电部分。由于其固有的技术缺陷,现在很少使用,特别是在民用配电中,TN碳系统基本上是不允许的。


TN碳系统的特点


1)设备外壳充电时,接零保护系统会将漏电流提高到短路电流,这实际上是单相短路故障。保险丝会熔断或自动开关会跳闸,从而使故障设备断电并更加安全。

2)TN-C系统仅适用于三相负荷基本平衡的情况。如果三相负载不平衡,工作零线上有不平衡电流,地面上有电压,所以与保护线相连的电气设备的金属外壳上有一定的电压。

3)如果工作零线断开,与零线相连的带电设备外壳将被保护带电。

4)如果电源相线接地,设备外壳电位将上升,导致中性线上的危险电位扩散。

5)TN-C系统干线采用漏电断路器,工作在零线后的所有重负荷接地必须拆除,否则漏电开关不能合上制动器,工作在零线后的所有重复接地必须拆除,否则漏电开关不能合上制动器,工作在任何情况下都不能断线。因此,实际上,工作中性线只能在漏电断路器的上侧重复接地。


(2)tn-s系统


TN-S系统接线图如图所示。

TN-S系统接线图


TN-S系统的中性线n与TT系统的中性线n相同。与TT系统不同,电气设备裸露的导电部分通过PE线连接到电源的中性点,并与系统的中性点共用接地体,而不是连接到自己专用的接地体。零线和保护线是分开的。


TN-S系统最大的特点是,在中性线和PE线分开后,就不会有电连接。一旦这种情况被破坏,TN硫系统将不再建立。


TN-S系统的特点


1)系统正常运行时,专用保护线上没有电流,但工作零线上有不平衡电流。PE线没有对地电压,所以电气设备金属外壳的零保护连接到专用保护线PE线,安全可靠。


2)工作零线仅用作单相照明负载电路。


3)专用保护线PE线不允许断裂或进入漏电开关。


4)漏电保护器用在干线上,所以漏电保护器也可以安装在TN-S电源干线上。


5)TN-S供电系统安全可靠,适用于工业和民用建筑等低压供电系统。


(3)tn-c-s系统


Tn-c-s系统接线图如图5所示。

TN-C-S系统接线图


TNC-S系统是TN碳系统和TN-S系统的结合体。在TN-C-S系统中,TN-S系统用于电源部分。因为本节中无用的电气设备只起到电能传输的作用,所以将恩线分开,形成一条单独的到电气负载附近某一点的N线和PE线。从这一点来看,该系统相当于总氮硫系统。


TN-C-S系统的特点


1)TN-C-S系统可以降低电机外壳对地电压,但不能完全消除该电压。该电压的大小取决于不平衡负载和线路长度。要求不平衡负载电流不能过大,PE线应反复接地。


2)PE线在任何情况下都不能进入漏电保护器,因为线路末端漏电保护器的动作会使之前的漏电保护器跳闸,导致大规模停电。


3)对于PE线,除了必须在主箱处与N线连接外,N线和PE线不得在其他子箱处连接,开关和熔断器不得安装在PE线上。


事实上,TN-C-S系统是TN-S系统的替代方案。当三相电力变压器工作接地良好,三相负荷相对平衡时,TN-C-S系统在弱电工程建设用电实践中仍然有效。但是,当三相负荷不平衡,施工现场有专用电力变压器时,必须采用TN-S供电系统。

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