化工工程中TN接地系統的應用和故障處理

鄭黎（烏魯木齊泰迪安全技術有限公司云南分公司，云南 昆明650051）

0 引言

改革開放以來，隨著我國社會經濟的不斷快速發展，有效推動了我國化工行業的不斷快速發展，電能已發展成為一種極為重要的能源。化工項目包括三種生產環境，分別為甲類生產環境、乙類生產環境、丙類生產環境，設有較多的車間配電站、變配電站，同時還配置IT機房、循環水站等公用工程輔助設施。一旦發生用電問題，便會嚴重影響化工企業的正常生產活動，嚴重威脅化工企業的生產安全。TN接地系統是一種低壓配電系統，是一種比較復雜的工程，在很大程度上影響著用電設備的正常運行、配電系統的穩定性與用電的安全。基于此，本文對化工工程中TN 接地系統的應用和故障處理進行深入研究，具有重要意義。

1 TN接地系統的工作原理與具體運用

TN接地系統，大致包括3種不同類型的系統，分別為TN-S系統、TN-C系統與TN-C-S系統。在實際中，為保證TN系統的可靠性，應選擇適宜的TN 接地系統。不過，在實際運用過程中，仍然存在地形式原則不明問題，進而埋下許多安全事故隱患。針對這3種不同類型的TN接地系統，現對其的工作原理與具體運用進行詳細闡述。

1.1 TN-S系統

（1）工作原理

在TN-S系統中，保護線與中性線都是單獨導體，在電源中性點處劃分為兩條導體。在TN-S系統中，不管是PE線發生斷線還是N 線發生斷線，電氣設備的外殼都是不會帶電的。當TN-S 系統三相呈不平衡狀態時，電氣設備外殼不會出現高電壓，具有非常高的安全性。

（2）具體運用情況

在建筑物中，完成35-6kV/0.4kV 變壓器中性點的接地以后，低壓配電系統接地應選用TN-S系統。在對TN-S系統進行運用時，正常情況下，電流不會通過PE導體，同時PE導體不會帶電位，不會影響信息技術設備。在發生對地故障時，會有故障電流流經PE導體，而對于電氣設備外露導電部分，當其對地處于正常狀態下時，基本上不會帶有電位，幾乎不會發生火災爆炸安全事故，是非常可靠、安全的，不過，在配線回路中，常會多用一條導線。針對TN-S 系統，主要適用于以下不同類型的場所，即：第一，對電磁兼容性要求比較高的一些場所，如計算機房、辦公樓等；第二，對供電連續性要求、防火災防電擊要求比較高的民用建筑；第三，單相負荷比較大或者非線性負荷比較多的工業廠房；第四，極易發生火災、爆炸等危險事故的場所。

1.2 TN-C系統

（1）工作原理

在TN-C 系統中，保護線、中性線同時利用同一條PEN 線。在TN-C系統中，不但可以連接三相用電設備，而且能夠安裝單相用電設備。在用電過程中，如果出現單相短路現象，則連接PE N線的電氣設備外殼便會出現比較大的故障電流；如果出現三相不平衡或者斷相現象，則連接PE N線的電氣設備外殼便會出現高電壓，進而埋下安全隱患。

（2）具體運用情況

在TN-C 系統中，若存在一個單相回路，如果PE N 線發生中斷現象時，電氣設備的金屬外殼對地會發生故障電壓，存在極大的觸電危險。

1.3 TN-C-S系統

（1）工作原理

在TN-C-S系統中的低壓電氣裝置電源進線點前，共用保護線與中性線，在進線點后分成兩根，其中，在保護線與中性線分開之后，便不再進行合并。在分開過程中，一定要對PE N線進行重復接地處理。

（2）具體運用情況

如果化工廠房的單相負荷比較大，存在比較多的非線性負荷，適宜選用TN-C-S系統。TN-C-S系統在電源進線點前是PE N線，而在PE線、N線分開以后，與TN-S系統相比，PE線、N線之間的電壓差更小一些，不會較大影響敏感性的信息設備。另外，TN-C-S系統同時具有TN-S系統、TN-C系統這兩種系統的特點，所以這種系統具有較高的安全性。綜上所述，如果化工生產車間進行低壓配電時，宜選用TN-C-S系統。

2 常規情況下TN系統接地故障保護措施

根據大量統計調查結果，在TN 系統中發生的各種接地故障中，發生概率最高的一種故障就是金屬性短路故障。由于這種故障常常會出現比較大的電流，為有效避免發生金屬性短路故障，必須要采取有效的應對措施。例如，為避免發生金屬性短路故障，化工項目可以選用合適的設備，包括智能馬達保護器、低壓斷路器、熔斷器等，以上即為接地故障保護。根據有關規范規定，針對固定式用電設備的配電線路或者末端線路，它們的切斷故障回路時間應小于5s；針對手握式設備的插座回路、供移動式設備的末端線路等，它們的切斷故障回路時間應小于0.4s。

3 特殊情況下TN系統接地故障保護措施

當選用斷路器過電流保護，無法實現TN 系統接地故障保護，在這種情況下，為保證TN 系統接地故障迅速做出反應，應采取以下解決措施。

3.1 進行保護性等電位聯結

只有采取保護性等電位連結措施，包括局部等電位聯結措施、輔助等電位聯結措施、總等電位聯結措施等，才能夠充分發揮出接地故障保護的作用。在配電線路中，如果已經運用RCD，在這種情況下，一定要具有電位聯結。在TN 系統中，當PEN線突然出現事故時，則會提高中性點對地電壓，與此同時，電流順著PE 線流向其他電氣設備保護殼中，最終發生安全事故。針對以上現象，RCD 無法發揮自身的作用。而在TN-C 系統中，如果RCD 中有PEN 線穿過，則在RCD 中，因接地故障電流而出現的磁場會出現互相抵消現象，然后RCD會做出拒絕的動作。針對實際電壓高于安全規定值問題，應選用等電位聯結這種方法來進行有效解決。如果一些場所中設有很多金屬容器，且場所環境比較潮濕、溫度較高，存在導電塵埃時，其安全電壓是12V。在化工工程項目中，通過選用總等電位聯結，能夠獲取以下利處，即：第一，因為保護電器動作存在不可靠因素，所以引發很多安全隱患，而通過運用總等電位聯結，則能夠對這些安全隱患進行有效減少；第二，當化工廠房外部進入危險電壓時，極易引發風險事故，而通過運用總等電位聯結，則能夠有效降低風險事故發生率；第三，有助于接觸電壓的降低。

3.2 對保護電器的動作電流值進行降低

為對保護電器的動作電流值進行降低，可以采取以下幾點措施，即：第一，充分發揮出斷路器、熔斷器的短延作用；第二，針對斷路器，可以選用帶零序電流保護措施；第三，除TN-C 系統以外，如果一些設備主要用于截斷電流，宜選用帶有剩余電流保護措施。

3.3 對接地故障電流值進行提高

為對接地故障電流值進行提高，宜選用以下措施，即：第一，更換原有的Yyn0接線組別的變壓器，改用Dyn11接線組別變壓器。與Yyn0接線相比較，Dyn11接線零序能夠產生更大的阻礙，所以改用Dyn11 接線組別變壓器。第二，對線路結構進行改變，以對線路電流進行降低。第三，因為相導體的截面面積過小，應對相導體的截面面積進行增大。

4 結語

綜上所述，因為低壓接地方式具有多種不同的類型，所以化工工程項目應根據自身實際情況，有效結合自身場所情況，選用相應合理、有效的低壓接地方式。化工企業能否穩定運行、安全生產，深受低壓配電TN接地系統的影響。在很多化工工程項目中，因為未做好接地故障保護工作而引發多起安全事故，所以化工工程項目設計人員一定要高度重視TN 接地系統的合理運用。為有效避免發生TN 系統接地故障問題，確保化工企業生產過程的安全性，在進行設計過程中，設計人員應能夠靈活運用并配合使用不同TN接地系統方案。