TN供电系统设计施工问题

TN供电系统设计施工问题探讨

摘 要：社会的发展和人民生活水平的提高对电气设计和施工中人身安全保护提出了更高的要求。低压供配电系统中大量采用的tn系统，本文对tn供电系统做一个简要的介绍，并针对该系统在实际项目中遇到的一些问题进行探讨。

关键词：接地；接零；故障；系统

一、概述

根据《民用建筑电气设计规范》（jgj16-2008）12.2.1规定：低压配电系统按接地方式的不同分为三类：tn系统、tt系统和it系统。其中tn方式供电系统中，根据其中性线与保护线组合情况，又可分为三种型式：tn-c、tn-s和tn-c-s三种。第一个字母t表示电源端中性点直接接地。第二个字母n表示外露导电部分与配电系统的接地点直接做电气连接。第三个字母c表示工作零线与保护线合一；s表示工作零线与保护线严格分开。

tn方式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。其特点如下：（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，实际上就是单相对地短路电流，熔断器的熔丝会熔断，低压断路器的脱扣器会立即动作，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。

二、tn-c方式供电系统

tn-c方式供电系统是用工作零线兼为接零保护线，可以称作保

护中性线，可用pen表示。

在tn-c系统中，由于pen线兼起pe线和n线的作用，节省了一根导线，但在pen线上通过三相不平衡电流i，其上的电压降使电气装置外露导电部位出现带电现象。因电压低，并不会在一般场所造成人身事故，但它可能对地引起火花，不适宜医院、计算机中心场所及易燃易爆危险场所。若三相电压严重不平衡，将严重威胁设备的正常运行，甚至烧毁用电设备。

tn-c系统也不适用于无专业电工管理的住宅楼，这种系统没有专用的pe线，而是与中性线n合为一根pen线，住宅楼内如果因维护管理不当使pen线中断，电源220v对地电压经相线和设备内绕组传导至设备外壳，使设备外壳呈现220v对地电压，电击危险很大。

另外，设备pen线不允许切断（切断后设备失去了接地线），不能做电气隔离，电气检修时可能因pen对地带电压而引起人身电击事故。

所以tn-c系统在设计和施工时注意以下几点：

（1）在不对称负载下，设备运行和检修时必须保证pen线不能断开。pen线要符合设计要求，要有足够的机械强度。关于这一点，《民用建筑电气设计规范》（jgj16-2008）第7.4.3条已经作了规定。

（2）pen线上不允许接开关或熔断器，以防当开关打开或熔断器熔丝熔断后人为造成pen线断开。

（3）pen线在多点外进行必要的重复接地，以防某点重复接地失效后其它重复接地点仍能保证有效接地，可以有效解决故障设备与正常设备间发生不等电位，避免正常设备外壳带电问题。

（4）pen线上不能有接点，截面应与相线截面相同或相近，保证足够的不对称下的载流量。

三、tn-s方式供电系统

tn-s方式供电的系统中性线n与tt系统相同，与tt系统不同的是用电设备外露可导电部分通过pe线连接到电源的中性点，与系统中性点共用接地体，而不是连接到自己专用的接地体上。也就是把工作零线n和专用保护线pe严格分开的供电系统。

在tn-s系统中，工作零线n和保护零线pe从电源端中性点开始完全分开，pe线平时不通过电流，只在发生接地故障时通过故障电流，故外露导电部分平时对地不带电压，比较安全。但需要增加一根导线（用于接设备外壳的保护零线pe），正常工作时漏电开关无剩余电流，所以在相同短路保护灵敏度不够时，可装设漏电开关来保护单相接地。剩余电流动作保护器对接连故障电流有很高的灵敏度，即使接触220v电压时，也能在数十毫秒的时间内切断以毫安计的故障电流，使人免于电击事故。但它只能对其保护范围内的接地故障起作用，不能防止从别处传导来的故障电压引起的电击事故。

目前，在施工现场发现部分电气施工人员对tn-s系统中重复接地不甚了解，表现为不清楚tn-s系统的重复接地是对n线重复接

地还是对pe线重复接地。对于tn-s系统，重复接地就是对pe线的重复接地而不是对n线重复接地。分析如下：

（1）如果不进行重复接地，当pe线断线时，系统处于既不接零又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系统具有双重保护功能，即pe线断线后由tn-s系统转变成tt系统的保护方式。

（2）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电压，相线碰壳时，外壳对地电压即等于故障点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，从故障点起，pe线阻抗与重复接地电阻同工作接地电阻串联后的电阻并联。在一般情况下，由于重复接地电阻与工作接地电阻串联后的电阻远大于pe线本身的阻抗，因而从故障点至变压器中性点的等效阻抗仍接近于从故障点至变压器中性点的pe线本身的阻抗。如果相线与pe线规格一致，则故障点与变压器中性点间的电压仍约为110v，而此时设备外壳对地电压仅为故障点与变压器中性点间的电压的一部分。

（3）当相线断线与大地发生短路时，故障电流造成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，减小触电危险。

所以，对于tn-s系统，更关心的是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。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。

四、tn-c-s方式供电系统

tn-c-s是tn-c和tn-s两种系统的一种变通做法，前部分是tn-c系统，后分是tn-s系统，分界点在pen线变为n线和pe线的连接点。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系统在施工用电中还是可行的。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，从《施工现场临时用电安全技术规范》5.5.1来看，应采用tn-s配电系统。

tn-c-s供电系统中，工作零线n与专用保护线pe连通，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。分界点后面pe线上没有电流，即该段导线上没有电压降，因此，tn-c-s系统可以降低设备外壳对地的电压，但不能完全消除这个电压，这

个电压的大小取决于分界点n线负载不平衡的情况和分界点后n线路的长度。负载越不平衡，设备外壳对地电压就越大，同样分界点后n线路的长度越长，设备外壳对地电压也越大。所以tn-c-s系统要求负载不平衡电流不能太大，而且在pe线上应做重复接地。

我们常用的低压负荷中心就是一个典型的tn-c-s系统，在很多情况下低压负荷中心的电缆从柜底电缆沟或电缆夹层引入（出）低压柜。在施工过程中工人图方便，从变压器引入的pen线引入柜底就接在了pe母排上。从变压器引入的pen是先接柜底pe母排还是柜顶n母排呢？分析如下：

（1）若pen线先与n母排连接，如果pe母排与n母排的连接不良或断开，这时整个设备都失去了pe线的接地保护，而设备正常工作，存在隐患将不被发现，这对人身安全是不利的。但是所有用电设备都做了就地重复接地，即便是pe母排与n母排断开，这时的系统就变成了tt系统，设备外壳如果带电依然会通过pe线导入大地，如果此回路带有漏电保护，开关依然会跳闸。如果此回路不带漏电保护，设备外壳带电的话也依然会通过pe线流入大地，所以pe线对设备的保护不会失去。

（2）若pen线先与pe母排连接，如果pe母排与n母排的连接不良或断开，设备就不工作或烧坏（单相设备会因中性点偏移），会及时发现故障。可见，从变压器引入的pen先接柜顶n母排好妥当些。但是，多数低压开关柜生产厂家在受电柜中都是用母排将柜内pe母排和n母排连通，而非用导线连通，这样pe母排与n母排

不可能断开，所以在保证pe母排和n母排可靠连通的情况下低压负荷中心pen线先接pe排或先接n排没有本质区别。

参考文献：

[1]jgj16-2008，民用建筑电气设计规范[s].

[2]jgj46-2005，施工现场临时用电安全技术规范[s].

[3]陈延镖等.钢铁企业电力设计手册[m].北京：冶金工业出版社，2006.