低壓配電系統(tǒng)簡介

于洪國

在低壓配電系統(tǒng)中，變壓器低壓側(cè)中性點(diǎn)不同的接地方式與用電設(shè)備不同安全保護(hù)方式相結(jié)合，就構(gòu)成了不同的低壓配電系統(tǒng)。為了與先進(jìn)工業(yè)國家開展技術(shù)交流與合作，國家對電工的技術(shù)規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)作了大量修訂，基本上全部等效或等同IEC標(biāo)準(zhǔn)，如 《系統(tǒng)接地的型式及安全技術(shù)要求》GB14050－93、《漏電保護(hù)器安裝和運(yùn)行》GB13955－92，兩部國家標(biāo)準(zhǔn)明確提出低壓配電根據(jù)工作接地與保護(hù)接地型式和組合的不同有三種系統(tǒng)，分別為TT系統(tǒng)、IT系統(tǒng)和TN系統(tǒng)，現(xiàn)介紹如下：

一、TT系統(tǒng)

TT系統(tǒng)也稱三相四線制保護(hù)接地供電系統(tǒng)。由相線（火線）L1、L2、L3，中性線（工作零線）N，工作接地和保護(hù)接地 PE組成。工作接地采用變壓器的低壓側(cè)中性點(diǎn)直接接地，接地電阻不大于4Ω。其保護(hù)方式是將用電設(shè)備的外露導(dǎo)電部分通過獨(dú)立的接地裝置接地，叫保護(hù)接地，其接地電阻也不應(yīng)大于4Ω。其作用一是避免用電設(shè)備外殼因故障漏電時(shí)，造成接觸電器的人員發(fā)生觸電事故；二是消除用電設(shè)備金屬外殼產(chǎn)生的靜電；三是當(dāng)用電設(shè)備發(fā)生短路性漏電時(shí)，通過保護(hù)接地使供電回路短路，短路電流使短路保護(hù)裝置動作后，斷開發(fā)生短路性漏電用電設(shè)備的電源。這種系統(tǒng)工作零線沒有保護(hù)作用。

TT系統(tǒng)主要用于低壓共用用戶，即用于未裝備配電變壓器，從外面引進(jìn)低壓電源的小型用戶。該系統(tǒng)適用于運(yùn)行連續(xù)性要求較低無維護(hù)服務(wù)的場合。我國《低壓用戶電氣安裝規(guī)程》中規(guī)定：城鎮(zhèn)低壓公用電網(wǎng)和農(nóng)村集體電網(wǎng)采用TT系統(tǒng)供電。

目前我國農(nóng)村家庭用電保護(hù)接地的問題十分突出。幾乎100%的農(nóng)戶住宅供電沒有設(shè)計(jì)接地線與接地體。極個(gè)別采取保護(hù)接地的農(nóng)戶，其接地也不可靠、不標(biāo)準(zhǔn)。常常用一根導(dǎo)線與大地連接，用一只釘子釘在墻上或地下，甚至用導(dǎo)線往大地上一丟就算接地。這些簡單的接地方法很不可靠，危險(xiǎn)性很大，應(yīng)杜絕使用。

二、IT 系統(tǒng)

IT系統(tǒng)也稱三相三線保護(hù)接地供電系統(tǒng)。由相線L1、L2、L3組成。常見的有三種方式：一種是變壓器的低壓側(cè)中性點(diǎn)對地絕緣，其保護(hù)方式是將用電設(shè)備的外露導(dǎo)電部分獨(dú)立接地。另一種方式是變壓器的低壓側(cè)中性點(diǎn)經(jīng)高電阻接地，用電設(shè)備的外露導(dǎo)電部分獨(dú)立接地。第三種方式是變壓器的低壓側(cè)中性點(diǎn)經(jīng)高電阻接地，用電設(shè)備的外露導(dǎo)電部分接到電源的接地體上。

IT系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是供電可靠性高，當(dāng)單相接地第一次故障時(shí)，故障電流小，可不切斷電源，警報(bào)設(shè)備報(bào)警，通過檢查線路消除故障，供電連續(xù)性較高，適用于大型電廠的廠用電和重要生產(chǎn)線用電。

IT系統(tǒng)的缺點(diǎn)是消除故障前，又發(fā)生故障，故障電流很大，非常危險(xiǎn)。因此對一次故障探測報(bào)警設(shè)備的要求較高，以便及時(shí)消除和減少出現(xiàn)雙重故障的可能性，保證IT系統(tǒng)的可靠性。

IT系統(tǒng)適用于運(yùn)行連續(xù)性要求較高有維護(hù)服務(wù)的場合。主要用于環(huán)境不良，易發(fā)生一相接地或火災(zāi)爆炸的場所，如煤礦、化工廠、紡織廠，也可用于農(nóng)村地區(qū)。近幾年逐步應(yīng)用于重要建筑物內(nèi)的應(yīng)急電源系統(tǒng)，以及醫(yī)院手術(shù)室等重要場所的動力和照明系統(tǒng)。

三 、TN系統(tǒng)

TN系統(tǒng)是變壓器的中性點(diǎn)直接接地，用電設(shè)備不帶電的金屬外殼與中性線或?qū)Ｓ帽Ｗo(hù)零線連接的供電系統(tǒng)，這種供電系統(tǒng)的防觸電保護(hù)措施叫保護(hù)接零。其保護(hù)原理：當(dāng)用電設(shè)備絕緣損壞，發(fā)生碰殼短路故障時(shí)，通過保護(hù)接零線使為用電設(shè)備供電的電源短路，強(qiáng)大的短路電流使保護(hù)裝置可靠的動作，把漏電用電設(shè)備的電源切斷，避免因用電設(shè)備絕緣損壞金屬外殼帶電傷人。對保護(hù)零線的要求主要有六點(diǎn)：一是保護(hù)零線應(yīng)單獨(dú)敷設(shè)，并在首、末端和中間處作不少于三處的重復(fù)接地，每處重復(fù)接地電阻值不大于10Ω；二是保護(hù)零線僅作保護(hù)接零之用，不得與工作零線混用；三是保護(hù)零線上不得裝設(shè)控制開關(guān)和熔斷器；四是保護(hù)零線應(yīng)為具有綠／黃雙色標(biāo)志的絕緣線；五是保護(hù)零線截面應(yīng)不小于工作零線截面。架空敷設(shè)時(shí)，采用絕緣銅線，截面積應(yīng)不小于10 mm2采用絕緣鋁線時(shí)，截面積應(yīng)不小于16mm2；六是電氣設(shè)備的保護(hù)接零線應(yīng)為截面積不小于2.5mm2的多股絕緣銅線。

TN系統(tǒng)分三種安裝類別：

（一）TN-C系統(tǒng)。TN-C系統(tǒng)也叫三相四線制保護(hù)接零供電系統(tǒng)。它由相線L1、L2、L3，保護(hù)中性線PEN和變壓器工作接地組成。這種制式的工作接地采用變壓器的低壓側(cè)中性點(diǎn)直接接地，即電源三相繞組作星形連接，中性點(diǎn)直接接地，叫變壓器的工作接地，其接地電阻一般應(yīng)小于4Ω，從中性點(diǎn)引出中性線N。其保護(hù)方式是將用電設(shè)備的外露導(dǎo)電部分與中性線相連接。本配電方式中的保護(hù)線PE與中性線N合并為PEN線，通常叫保護(hù)中性線。該系統(tǒng)具有簡單、經(jīng)濟(jì)的優(yōu)點(diǎn)。當(dāng)發(fā)生用電設(shè)備漏電或絕緣擊穿時(shí)，故障電流大，可采用一般過電流保護(hù)電器切斷電源，保證使用電器人員的安全。但對于單相負(fù)荷或三相不平衡負(fù)荷以及有諧波電流負(fù)荷的線路，正常PEN線有電流，其所產(chǎn)生的壓降呈現(xiàn)在電氣設(shè)備的金屬外殼和線路金屬套管上，這對敏感的電子設(shè)備不利。另外，PEN線上的微弱電流在爆炸危險(xiǎn)環(huán)境也能引起爆炸，因此，爆炸危險(xiǎn)環(huán)境中不能采用TN-C系統(tǒng)。同時(shí)由于PEN線在同一建筑物內(nèi)往往相互有電氣連接，當(dāng)PEN線斷線或相線直接與大地短路時(shí)，都將呈現(xiàn)相當(dāng)高的對地故障電壓，可能擴(kuò)大事故范圍。TN-C系統(tǒng)是干線部分保護(hù)零線與工作零線完全共用的系統(tǒng)，適用于無爆炸危險(xiǎn)和安全較好的場所，現(xiàn)在已很少用。

(二)TN-S-C系統(tǒng)。TN-S-C系統(tǒng)也叫三相四線五線混合保護(hù)接零供電系統(tǒng)。該系統(tǒng)是由TN-C系統(tǒng)演變而來的，根據(jù)需要PEN線自某一點(diǎn)分為中性線N和保護(hù)線PE，即干線部分保護(hù)零線與工作零線前部共用構(gòu)成PEN線，后部分開的系統(tǒng)。廠區(qū)設(shè)有變電站，低電壓進(jìn)線的車間以及民用樓房可采用該系統(tǒng)。目前我國城鎮(zhèn)居民用電普遍采用TN-S-C系統(tǒng)，即在樓房內(nèi)采用三相五線制，樓房外采用三相四線制。

（三）TN-S系統(tǒng)。TN-S系統(tǒng)也叫三相五線保護(hù)接零供電系統(tǒng)。它由相線L1、L2、L3及中性線N和保護(hù)線PE組成。這種供電系統(tǒng)的工作接地采用變壓器的低壓側(cè)中性點(diǎn)直接接地。其保護(hù)方式是將用電設(shè)備的外露導(dǎo)電部分與保護(hù)線PE相接。本系統(tǒng)中的PE線又叫保護(hù)零線，N線又稱工作零線，由于工作零線與保護(hù)零線全線分開，因此，工作零線沒有保護(hù)作用。

在TN-S系統(tǒng)中，保護(hù)線與中性線完全分開，因此，正常情況下PE線不通過負(fù)荷電流，與PE線相連的電氣設(shè)備金屬外殼不帶電位，所以適用于數(shù)據(jù)處理和精密電子儀器設(shè)備的供電，也可用于有爆炸危險(xiǎn)的環(huán)境中。在民用建筑中，家用電器大都有單獨(dú)接地極的插頭，采用TN-S供電，既方便又安全。缺點(diǎn)是因多出一根PE線，增加成本。爆炸危險(xiǎn)性較大或安全要求較高的場所，有獨(dú)立附設(shè)變電站的車間宜采用TN-S系統(tǒng)。在發(fā)達(dá)國家居民用電已普遍采用這種系統(tǒng)，我國經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)居民用電也已開始采用該系統(tǒng)。

目前，我國一些基層供電單位，特別是農(nóng)村在低壓供電施工中，大量存在保護(hù)接地與保護(hù)接零混用的現(xiàn)象。分析其原因，主要是設(shè)計(jì)與施工人員對低壓配電三種系統(tǒng)缺乏應(yīng)有的認(rèn)識及了解造成的。為防止保護(hù)接地與保護(hù)接零混用造成電氣火災(zāi)和人身傷亡發(fā)生，相關(guān)人員應(yīng)熟練掌握低壓配電的三種系統(tǒng)，在低壓配電線路設(shè)計(jì)和施工時(shí)嚴(yán)格按國家標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。