三相五线制和三相四线制.docx

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三相五线制和三相四线制

三相五线制和三相四线制

D

统在供电距离不是很长时,供电的可靠性高、安全性好.一般用于不允许停电的场所,或者是要求严格地连续供电的地方,例如连续生产装置、大医院的手术室、地下矿井等处.

（2）三相四线制（TN-C）与三相五线制（TN-S）系统的比较

在三相四线制供电方式中,由于三相负载不平衡时和低压电网的零线过长且阻抗过大时,零线将有零序电流通过,过长的低压电网,由于环境恶化、导线老化、受潮等因素,导线的漏电电流通过零线形成闭合回路,致使零线也带一定的电位,这对安全运行十分不利.

在零线断线的特殊情况下,断线以后的单相设备和所有保护接零的设备产生危险的电压,这是不允许的.

采用三相五线制供电方式,用电设备上所连接的工作零线N和保护零线PE是分别敷设的,工作零线上的电位不能传递到用电设备的外壳上,这样就能有效隔离了三相四线制供电方式所造成的危险电压,使用电设备外壳上电位始终处在"地"电位,从而消除了设备产生危险电压的隐患.

发电机中,三组感应线圈的公共端作为供电系统的参考零点,引出线称为中线（在单相供电中称为零线）;另一端与中线之间有额定的电压差,称为相线（单相供电中称为火线）.

一般情况下,中线是以大地作为导体,故其对地电压应为零,称为零线.因此相线对地必然形成一定的电压差,可以形成电流回路,称其为火线.正常供电回路由相线（火线）和中线（零线）形成.地线是仪器设备的外壳或屏蔽系统就近与大地连接的导线,其对地电阻小于4欧姆;它不参与供电回路,主要是保护操作人员人身安全或抗干扰用的.很多情况下,中线和大地的连接问题会导致用电端中线对地电压大于零,因此三相五线制种将中线和地线分开对消除安全隐患具有重要意义.

在三相四线制供电方式中,主要采用TN-C系统供电系统,对于单相回路存在较大的安全缺陷.单相二线供电方式,最大缺陷是在发生电器外壳碰相线时,直接将220V相电压施加给此时正巧触摸到的人,从而发生触电事故.但如果把接外壳的保护线PE和中性线N并联合用一根,实际上这也是极不安全的.建筑物的配电线路由于接头松脱、导线断线等故障,很可能造成图2所示A点处开路,此时当其中一台设备开关接通后,在A点后面所有中性线上,将出现相电压,这个高电压又被设备接地引至所有插入插座的用电设备外壳上,而且其后的设备即使并未开启,外壳上也有220V电压,这是十分危险的.

图2TN-C系统单相回路断零示意图

如果采用三相五线制的TN-S供电系统,则不会出现这种情况.如图3所示,只有当保护线断开,而且又有一台设备发生相线碰外壳,两故障同时出现时,才会出现与前述二线制中类似情况的事故.从而也极大地降低了事故出现的可能性.

图3TN-S系统单相回路示意图

3.三相五线制在民用建筑电气设计中的应用

（1）三相五线制供电的应用范围凡是采用保护接零的低压供电系统,均是三相五线制供电的应用范围.国家有关部门规定:

凡是新建、扩建、企事业、商业、居民住宅、智能建筑、基建施工现场及临时线路,一律实行三相五线制供电方式,做到保护零线和工作零线单独敷设.对现有企业应逐步将三相四线制改为三相五线制供电,具体办法应按三相五线制敷设要求的规定实施.

根据JGJ/T-1992《民用建筑电气设计规范》,住宅小区设计不应采用TN-C供电系统即三相四线制供电方式,而应推广采用TN-S供电系统即三相五线制供电方式.

（2）单相三线制"和"三相五线制"配电建筑电气设计中采用"单相三线制"和"三相五线制"配电.就是在过去"单相二线制"

和"三相四线制"配电基础上,另增加一根专用保护线直接与接地网相连,如图1所示.即根据国际电工委员会（IEC）标准和国家标准而定的TN-S系统,从而保障了电器使用的安全.

①"单相三线制"是"三相五线制"的一部分,在配电中出现了N线和PE线:

一个是工作接地N线,这是构成电气回路的需要,其中有工作电流流过,在单相二线制中,工作接地N严禁装设保险等可断开点,但单相三线制中则应同相线一样装设保护元器件.另一个是保护接地PE线,要求直接与接地网相联接,保护线PE与中性线N从某点分开后,就不得有任何联系,目的有两个:

其一是为了使漏电电流动作保护能正确动作;其二是为了使保护线上没有电流流过,以利安全.

②每个建筑物进户线处应将零线重复接地,接地电阻≤lO.

③从引入处开始,接至建筑物内各个插座,中性线N和保护线PE完全分开（严禁零地混接）.至于保护线PE的导线应采用与工作回路相同等级的绝缘导线,且与中性线N截面相同,敷设方式和路径也同工作回路,为便于识别,最好能采用三种颜色分开,依据规范,相线为L1黄、L2绿、L3红色;中性线N为淡兰色或黑色;保护线PE为黄绿双色.（民用建筑电气设计规范》规定"住宅建筑每户的进线开关或插座专用回路宜设置漏电电流动作保护,动作电流为30mA".

（一）工程供电的基本方式

根据IEC规定的各种保护方式、术语概念，低压配电系统按接地方式的不同分为三类，即TT、TN和IT系统，分述如下。

（1）TT方式供电系统

TT方式是指将电气设备的金属外壳直接接地的保护系统，称为保护接地系统，也称TT系统。

第一个符号T表示电力系统中性点直接接地；第二个符号T表示负载设备外露不与带电体相接的金属导电部分与大地直接联接，而与系统如何接地无关。

在TT系统中负载的所有接地均称为保护接地，如图1所示。

这种供电系统的特点如下。

图1

1）当电气设备的金属外壳带电（相线碰壳或设备绝缘损坏而漏电）时，由于有接地保护，可以大大减少触电的危险性。

但是，低压断路器（自动开关）不一定能跳闸，造成漏电设备的外壳对地电压高于安全电压，属于危险电压。

2）当漏电电流比较小时，即使有熔断器也不一定能熔断，所以还需要漏电保护器作保护，困此TT系统难以推广。

3）TT系统接地装置耗用钢材多，而且难以回收、费工时、费料。

现在有的建筑单位是采用TT系统，施工单位借用其电源作临时用电时，应用一条专用保护线，以减少需接地装置钢材用量，如图2所示。

图2

图中点画线框内是施工用电总配电箱，把新增加的专用保护线PE线和工作零线N分开，其特点是：

①共用接地线与工作零线没有电的联系；②正常运行时，工作零线可以有电流，而专用保护线没有电流；③TT系统适用于接地保护占很分散的地方。

（2）TN方式供电系统

这种供电系统是将电气设备的金属外壳与工作零线相接的保护系统，称作接零保护系统，用TN表示。

它的特点如下。

1）一旦设备出现外壳带电，接零保护系统能将漏电电流上升为短路电流，这个电流很大，是TT系统的5.3倍，实际上就是单相对地短路故障，熔断器的熔丝会熔断，低压断路器的脱扣器会立即动作而跳闸，使故障设备断电，比较安全。

2）TN系统节省材料、工时，在我国和其他许多国家广泛得到应用，可见比TT系统优点多。

TN方式供电系统中，根据其保护零线是否与工作零线分开而划分为TN-C和TN-S等两种。

（3）TN-C方式供电系统

它是用工作零线兼作接零保护线，可以称作保护中性线，可用NPE表示，如图3所示。

这种供电系统的特点如下。

图3

1）由于三相负载不平衡，工作零线上有不平衡电流，对地有电压，所以与保护线所联接的电气设备金属外壳有一定的电压。

2）如果工作零线断线，则保护接零的漏电设备外壳带电。

3）如果电源的相线碰地，则设备的外壳电位升高，使中性线上的危险电位蔓延。

4）TN-C系统干线上使用漏电保护器时，工作零线后面的所有重复接地必须拆除，否则漏电开关合不上；而且，工作零线在任何情况下都不得断线。

所以，实用中工作零线只能让漏电保护器的上侧有重复接地。

5）TN-C方式供电系统只适用于三相负载基本平衡情况。

（4）TN-S方式供电系统

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，如图4所示。

TN-S供电系统的特点如下。

图4

1）系统正常运行时，专用保护线上不有电流，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，适用于工业与民用建筑等低压供电系统。

在建筑工程工工前的“三通一平”（电通、水通、路通和地平——必须采用TN-S方式供电系统。

（5）TN-C-S方式供电系统

在建筑施工临时供电中，如果前部分是TN-C方式供电，而施工规范规定施工现场必须采用TN-S方式供电系统，则可以在系统后部分现场总配电箱分出PE线，这种系统称为TN-C-S供电系统，如图5、6所示。

TN-C-S系统的特点如下。

图5TN－C－S供电系统

图6工地总配电箱分出PE线

1）工作零线N与专用保护线PE相联通，如图1-5ND这段线路不平衡电流比较大时，电气设备的接零保护受到零线电位的影响。

D点至后面PE线上没有电流，即该段导线上没有电压降，因此，TN-C-S系统可以降低电动机外壳对地的电压，然而又不能完全消除这个电压，这个电压的大小取决于ND线的负载不平衡的情况及ND这段线路的长度。

负载越不平衡，ND线又很长时，设备外壳对地电压偏移就越大。

所以要求负载不平衡电流不能太大，而且在PE线上应作重复接地，如上图6所示。

2）PE线在任何情况下都不能进入漏电保护器，因为线路末端的漏电保护器动作会使前级漏电保护器跳闸造成大范围停电。

3）对PE线除了在总箱处必须和N线相接以外，其他各分箱处均不得把N线和PE线相联，PE线上不许安装开关和熔断器，也不得用大顾兼作PE线。

通过上述分析，TN-C-S供电系统是在TN-C系统上临时变通的作法。

当三相电力变压器工作接地情况良好、三相负载比较平衡时，TN-C-S系统在施工用电实践中效果还是可行的。

但是，在三相负载不平衡、建筑施工工地有专用的电力变压器时，必须采用TN-S方式供电系统。

（6）IT方式供电系统

I表示电源侧没有工作接地，或经过高阻抗接地。

每二个字母T表示负载侧电气设备进行接地保护，如图7所示。

图7

IT方式供电系统在供电距离不是很长时，供电的可靠性高、安全性好。

一般用于不允许停电的场所，或者是要求严格地连续供电的地方，例如电力炼钢、大医院的手术室、地下矿井等处。

地下矿井内供电条件比较差，电缆易受潮。

运用IT方式供电系统，即使电源中性点不接地，一旦设备漏电，单相对地漏电流仍小，不会破坏电源电压的平衡，所以比电源中性点接地的系统还安全。

但是，如果用在供电距离很长时，供电线路对大地的分布电容就不能忽视了。

从图8可见，在负载发生短路故障或漏电使设备外壳带电时，漏电电流经大地形成架路，保护设备不一定动作，这是危险的。

只有在供电距离不太长时才比较安全。

这种供电方式在工地上很少见。

图8

（二）供电线路符号小结

1）国际电工委员会（IEC）规定的供电方式符号中，第一个字母表示电力（电源）系统对地关系。

T表示是中性点直接接地；I表示所有带电部分绝缘。

2）第二个字母表示用电装置外露的可导电部分对地的关系。

如T表示设备外壳接地，它与系统中的其他任何接地点无直接关系；N表示负载采用接零保护。

3）第三个字母表示工作零线与保护线的组合关系。

如C表示工作零线与保护线是合一的，如TN-C；S表示工作零线与保护线是严格分开的，所以PE线称为专用保护线，如TN-S。

附：

单相和三相电路的地线和零线怎么选择？

在380V低压配电网中，按接地方式有三种五类：

TT、TN-C、TN-S、TN-C-S、IT。

TT系统：

根据《安全技术规范》中，TT系统指：

电源侧配电变压器中性点直接接地，负