电气供电系统的分类
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低压配电网有三种中性点运行方式IT系统、TT系统和TN系统低压配电系统按保护接地的形式不同可分为:IT系统、TT系统和TN系统。
其中IT系统和TT系统的设备外露可导电部分经各自的保护线直接接地(过去称为保护接地);TN系统的设备外露可导电部分经公共的保护线与电源中性点直接电气连接(过去称为接零保护)。
中性点接地系统有三种:IT系统,TT系统和TN系统。
这三种接地分别为:TT系统:电源中性点直接接地IT系统:电源中性点不直接接地TN系统:电源中性点直接接地(与TT系统的区别是该接地线与电气设备的金属外壳相连接)国际电工委员会(IEC)对系统接地的文字符号的意义规定如下:第一个字母表示电力系统的对地关系:T--一点直接接地;I--所有带电部分与地绝缘,或一点经阻抗接地。
第二个字母表示装置的外露可导电部分的对地关系:T--外露可导电部分对地直接电气连接,与电力系统的任何接地点无关;N--外露可导电部分与电力系统的接地点直接电气连接(在交流系统中,接地点通常就是中性点)。
后面还有字母时,这些字母表示中性线与保护线的组合:S--中性线和保护线是分开的;O--中性线和保护线是合一的。
(1)IT系统:IT系统的电源中性点是对地绝缘的或经高阻抗接地,而用电设备的金属外壳直接接地。
即:过去称三相三线制供电系统的保护接地。
其工作原理是:若设备外壳没有接地,在发生单相碰壳故障时,设备外壳带上了相电压,若此时人触摸外壳,就会有相当危险的电流流经人身与电网和大地之间的分布电容所构成的回路。
而设备的金属外壳有了保护接地后,由于人体电阻远比接地装置的接地电阻大,在发生单相碰壳时,大部分的接地电流被接地装置分流,流经人体的电流很小,从而对人身安全起了保护作用。
IT系统适用于环境条件不良,易发生单相接地故障的场所,以及易燃、易爆的场所。
(2)TT系统:TT系统的电源中性点直接接地;用电设备的金属外壳亦直接接地,且与电源中性点的接地无关。
TN、TT、IT供电系统的特点及安装要求380V/220V低压配电系统按保护接地的形式不同可分为:IT系统、TT系统和TN系统。
IT系统的电源中性点是对地绝缘的或经高阻抗接地,而用电设备的金属外壳直接接地。
即:过去称三相三线制供电系统的保护接地。
TT系统的电源中性点直接接地;用电设备的金属外壳亦直接接地,且与电源中性点的接地无关。
即过去的三相四线制供电系统中的保护接地。
TN系统,在变压器或发电机中性点直接接地的380/220V三相四线低压电网中,将正常运行时不带电的用电设备的金属外壳经公共的保护线与电源的中性点直接电气连接。
即过去的三相四线制供电系统中的保护接零。
TN系统的电源中性点直接接地,并有中性线引出。
按其保护线形式,TN系统又分为:TN-C系统、TN-S系统和TN-C-S系统等三种。
(1)TN-C系统(三相四线制),该系统的中性线(N)和保护线(PE)是合一的,该线又称为保护中性线(PEN)线。
它的优点是节省了一条导线,缺点是三相负载不平衡或保护中性线断开时会使所有用电设备的金属外壳都带上危险电压。
(2)TN-S系统就是三相五线制,该系统的N线和PE线是分开的,从变压器起就用五线供电。
它的优点是PE线在正常情况下没有电流通过,因此不会对接在PE线上的其他设备产生电磁干扰。
此外,由于N线与PE线分开,N线断开也不会影响PE线的保护作用。
③TN-C-S系统(三相四线与三相五线混合系统),该系统从变压器到用户配电箱式四线制,中性线和保护地线是合一的;从配电箱到用户中性线和保护地线是分开的,所以它兼有TN-C系统和TN-S系统的特点,常用于配电系统末端环境较差或有对电磁抗干扰要求较严的场所。
我国的低压配电系统基本上有三种:即TT系统、TN系统、IT系统。
上述各种保护系统均采用国际标准所用符号,第一字母T:表示中性点直接接地;I表示中性点不直接接地(不接地或经高电阻接地等);第二个字母T:表示外露可导电部分对地直接电气连接与电力系统任何接地无关;N表示外露可导电部分与电力系统的接地点直接电气连接。
电气设备类别的划分一、发电设备发电设备是指能够将各种能源转化为电能的设备,包括火力发电机组、水力发电机组、风力发电机组、太阳能发电设备等。
这些设备通过能源转换的过程,将机械能或光能转化为电能,为人们的生活和工作提供稳定可靠的电力供应。
二、输电设备输电设备是指将发电站产生的电能通过输电线路传输到各个用户地点的设备。
这些设备包括变电站、变压器、高压输电线路等。
输电设备的作用是将发电站产生的高压电能转换为适合用户使用的低压电能,并通过输电线路将电能传输到各个用户地点,实现电力的分配和供应。
三、配电设备配电设备是指将输电线路传输的电能分配到各个用户终端的设备。
这些设备包括配电变压器、低压开关柜、配电箱等。
配电设备的作用是将输电线路传输的电能进行分支、分配和控制,确保电力能够准确、安全地供应到各个用户终端,满足用户的用电需求。
四、用电设备用电设备是指各种电气设备和电器设备,包括家用电器、工业设备、通信设备等。
这些设备通过接入电源,将电能转换为各种形式的能量,实现各种功能和应用。
用电设备的作用是为人们的生活和工作提供便利和支持,提高生产效率和生活品质。
五、控制设备控制设备是指用于控制和调节电气设备工作状态和参数的设备,包括开关、电机控制器、传感器、自动化控制系统等。
这些设备通过监测和反馈电气设备的工作状态,实现对设备的控制和调节,保证设备的安全运行和有效利用。
六、维护设备维护设备是指用于对电气设备进行维护和检修的设备,包括测试仪器、维修工具、维修车辆等。
这些设备通过对电气设备进行检测、诊断和维护,保证设备的正常运行和安全使用,延长设备的使用寿命和维护周期。
七、安全设备安全设备是指用于保护电气设备和人身安全的设备,包括漏电保护器、过载保护器、防火墙、安全开关等。
这些设备通过监测和控制电气设备的工作状态,及时发现和防止潜在的安全隐患,保护设备和人身安全。
八、节能设备节能设备是指用于提高电气设备能源利用效率和减少能源消耗的设备,包括节能灯具、变频器、能量管理系统等。
供电系统就是由电源系统和输配电系统组成的产生电能并供应和输送给用电设备的系统。
电力供电系统大致可分为TN,IT,TT 三种,其中TN系统又分为TN-C,TN-S,TN-C-S三种表现形式。
一,TN 系统定义:中性点直接接地,电气装置的外露可接近导体通过保护接地线与该接地点相连接,即设备不单独接地,只系统接地的低压配电系统。
TN系统,称作保护接零。
当故障使电气设备金属外壳带电时,形成相线和零线短路,回路电阻小,电流大,能使熔丝迅速熔断或保护装置动作切断电源。
工作原理:在TN系统中,所有电气设备的外露可导电部分均接到保护线上,并与电源的接地点相连,这个接地点通常是配电系统的中性点。
TN系统的电力系统有一点直接接地,电气装置的外露可导电部分通过保护导体与该点连接。
TN系统通常是一个中性点接地的三相电网系统。
其特点是电气设备的外露可导电部分直接与系统接地点相连,当发生碰壳短路时,短路电流即经金属导线构成闭合回路。
形成金属性单相短路,从而产生足够大的短路电流,使保护装置能可靠动作,将故障切除。
如果将工作零线N重复接地,碰壳短路时,一部分电流就可能分流于重复接地点,会使保护装置不能可靠动作或拒动,使故障扩大化。
在TN系统中,也就是三相五线制中,因N线与PE线是分开敷设,并且是相互绝缘的,同时与用电设备外壳相连接的是PE线而不是N线。
因此我们所关心的最主要的是PE线的电位,而不是N线的电位,所以在TN-S系统中重复接地不是对N线的重复接地。
如果将P E线和N线共同接地,由于PE线与N线在重复接地处相接,重复接地点与配电变压器工作接地点之间的接线已无PE线和N线的区别,原由N线承担的中性线电流变为由N线和PE 线共同承担,并有部分电流通过重复接地点分流。
由于这样可以认为重复接地点前侧已不存在PE线,只有由原PE线及N线并联共同组成的PEN线,原TN-S系统所具有的优点将丧失,所以不能将PE线和N线共同接地。
由于上述原因在有关规程中明确提出,中性线(即N线)除电源中性点外,不应重复接地。
电气供电系统的分类
一、建筑工程供电系统
建筑工程供电使用的基本供电系统有三相三线制三相四线制,三相五线制等,但这些名词术语内涵不是十分严格。
国际电工委员会( IEC )对此作了统一规定,称为 TT 系统、 TN 系统、 IT 系统。
其中TN 系统又分为 TN-C 、TN-S 、 TN-C-S 系统。
下面内容就是对各种供电系统做一个扼要的介绍。
TT 系统 TN-C
供电系统→ TN 系统→ TN-S
IT 系统 TN-C-S
(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 1-1 所示。
这种供电系统的特点如下。
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 1-2 所示。
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(N)可以有电流,而专用保护线(PE)没有电流;③ TT 系统适用于接地保护占很分散的地方。
—— 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
( 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 1-3 所示。
这种供电系统的特点如下。
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 1-4 所示, TN-S 供电系统的特点如下。
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,如图 1-5 、 1-6 所示。
这种系统称为 TN-C-S 供电系统。
TN-C-S 系统的特点如下。
图 1-5 TN-C-S 方式供电系统 1-6 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,如额头 1-6 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 1-7 所示。
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 1-8 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。
(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。
如 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 。