常见低压配电系统简介
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IT、TT、TN系统简介低压配电接地系统分为IT系统、TT系统、TN系统三种形式,而这三种接地方式非常容易混淆。
现全面、深入总结了IT系统、TT系统、TN系统的原理、特点和适用范围,以期能对从事电气作业人员有所帮助。
首先给出定义。
根据现行的国家标准《低压配电设计规范》(GB50054),低压配电系统有三种接地形式,即IT系统、TT系统、TN系统。
(1)第一个字母表示电源端与地的关系T-电源变压器中性点直接接地。
I-电源变压器中性点不接地,或通过高阻抗接地。
(2)第二个字母表示电气装置的外露可导电部分与地的关系T-电气装置的外露可导电部分直接接地,此接地点在电气上独立于电源端的接地点。
N-电气装置的外露可导电部分与电源端接地点有直接电气连接。
下面分别对IT系统、TT系统、TN系统进行全面剖析。
一、IT系统IT系统就是电源中性点不接地,用电设备外露可导电部分直接接地的系统。
IT系统可以有中性线,但IEC强烈建议不设置中性线。
因为如果设置中性线,在IT系统中N线任何一点发生接地故障,该系统将不再是IT系统。
IT系统接线图如图1所示。
图1 IT系统接线图IT系统特点IT系统发生第一次接地故障时,仅为非故障相对地的电容电流,其值很小,外露导电部分对地电压不超过50V,不需要立即切断故障回路,保证供电的连续性;发生接地故障时,对地电压升高1.73倍;220V负载需配降压变压器,或由系统外电源专供;安装绝缘监察器。
使用场所:供电连续性要求较高,如应急电源、医院手术室等。
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。
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。
1.1 低压配电系统简介本章所描述的低压配电系统是根据国际电工委员会标准IEC 664-1的要求来定义的,适用于海拔至2000m,额定交流电压至1000V,额定频率至30kHz或直流至1500V的系统中。
另外,在通信设备中所说的交流配电,一般是指220/ 380V 的供电系统。
IEC 364-3标准中,按照载流导体的配置和接地的方法划分成TN、TT和IT交流配电系统,在下面的图示中给出了配电系统的一些实例。
图中:---在大多数情况下,配电系统适用于单相和三相设备,但为了简化起见,图中仅划出了单相设备;---供电电源可以是变压器的次级绕组,电动机驱动的发电机或不间断电源系统;字母代号的含义:第一个字母T或I表示电源对地的关系,第二个字母N或T表示装置的外露导电部分对地关系,横线后字母S、C或C-S表示保护线与中性线的组合情况。
1.1.1 TN配电系统TN配电系统中,电源有一点(通常是中性点)直接接地,设备端的外露导电部分通过保护线(即PE线包括PEN线)与该接地点连接的系统。
按照中性线(N)与保护线的组合情况,TN系统又分为以下三种型式:---TN-S系统:整个系统中保护线PE与中性线N是分开的,见图5-2;---TN-C-S系统:系统中有一部分保护线PE与中性线N是分开的,见图5-3;---TN-C系统:整个系统中保护线PE与中性线N是合一的,见图5-4。
TN-S配电系统实例TN-C-S配电系统实例如图5-4在系统的某一部分中,中线和保护接地功能合并在一根单独的导线上(PEN)注:将PEN导线分解成保护接地线和中线的点可在建筑物入口处或建筑物的配电板上。
TN-C配电系统实例这三种供电类型在我国都有比较广泛的应用。
由图5-3、5-4、5-5可以看出,TN-S 系统因为有单独的保护接地线,因此,对设备而言是最可靠的。
但是由于增加了一根单独的PE线,而使供电系统的造价提高。
该用电设备金属外壳接到PE线上,PE线正常工作时不呈现电流,因此外壳不呈现对地电压。
d低压配电系统操作手册一、系统概述低压配电系统是一种将电能分配给建筑物或设施内各种用电设备的系统。
该系统的主要功能是提供安全、可靠、高效的电能,以满足各种用电设备的需求。
二、设备组成2.1 低压配电柜低压配电柜是低压配电系统中的主要设备之一,用于接收和分配电能。
其主要组成部分包括进线柜、出线柜、联络柜等。
2.2 变压器变压器是一种将高电压降低至低电压的设备,用于满足各种用电设备的需求。
其主要组成部分包括铁芯、线圈、绝缘材料等。
2.3 电缆电缆是低压配电系统中的重要组成部分,用于传输电能。
其主要类型包括单芯电缆、三芯电缆等。
2.4 断路器断路器是一种用于控制和保护电路的设备,当电路中出现故障时,它可以自动切断电路,保护电路设备不受损坏。
三、操作流程3.1 启动步骤(1)检查所有设备是否正常,符合操作要求。
(2)按照操作顺序依次启动低压配电柜、变压器、电缆和断路器等设备。
(3)检查系统运行状态,确保正常。
3.2 正常操作运行在正常操作运行期间,应定期检查设备的运行状态,包括温度、声音、气味等方面。
同时,应记录设备的运行数据,如电流、电压、功率因数等。
3.3 停机步骤(1)按照操作顺序依次停止低压配电柜、变压器、电缆和断路器等设备。
(2)检查所有设备是否已经完全停止运行,符合停机要求。
(3)记录停机时间和停机原因,便于后续维护和检修。
四、维护与保养4.1 日常检查日常检查是维护与保养的重要环节之一,应定期对低压配电系统的各个部分进行检查,包括低压配电柜、变压器、电缆和断路器等设备。
检查内容包括设备的外观、温度、气味等方面,同时应记录检查结果和数据。
如果发现异常情况,应及时进行处理。
4.2 定期维护定期维护是根据设备的运行情况和制造商的推荐进行的一种预防性维护措施。
维护内容包括清洁设备、检查设备的紧固件是否松动、更换磨损的零件等。
定期维护可以延长设备的使用寿命,提高设备的运行效率。
4.3 故障排查与处理如果低压配电系统出现故障,应及时进行排查和处理。
1.1 低压配电系统简介
本章所描述的低压配电系统是根据国际电工委员会标准IEC 664-1的要求来定义的,适用于海拔至2000m,额定交流电压至1000V,额定频率至30kHz或直流至1500V的系统中。
另外,在通信设备中所说的交流配电,一般是指220/ 380V 的供电系统。
IEC 364-3标准中,按照载流导体的配置和接地的方法划分成TN、TT和IT交流配电系统,在下面的图示中给出了配电系统的一些实例。
图中:
---在大多数情况下,配电系统适用于单相和三相设备,但为了简化起见,图中仅划出了单相设备;
---供电电源可以是变压器的次级绕组,电动机驱动的发电机或不间断电源系统;字母代号的含义:
第一个字母T或I表示电源对地的关系,第二个字母N或T表示装置的外露导电部分对地关系,横线后字母S、C或C-S表示保护线与中性线的组合情况。
1.1.1 TN配电系统
TN配电系统中,电源有一点(通常是中性点)直接接地,设备端的外露导电部分通过保护线(即PE线包括PEN线)与该接地点连接的系统。
按照中性线(N)与保护线的组合情况,TN系统又分为以下三种型式:
---TN-S系统:整个系统中保护线PE与中性线N是分开的,见图5-2;
---TN-C-S系统:系统中有一部分保护线PE与中性线N是分开的,见图5-3;---TN-C系统:整个系统中保护线PE与中性线N是合一的,见图5-4。
TN-S配电系统实例
TN-C-S配电系统实例
如图5-4在系统的某一部分中,中线和保护接地功能合并在一根单独的导线上(PEN)
注:将PEN导线分解成保护接地线和中线的点可在建筑物入口处或建筑物的配电板上。
TN-C配电系统实例
这三种供电类型在我国都有比较广泛的应用。
由图5-3、5-4、5-5可以看出,TN-S 系统因为有单独的保护接地线,因此,对设备而言是最可靠的。
但是由于增加了一根单独的PE线,而使供电系统的造价提高。
该用电设备金属外壳接到PE线上,PE线正常工作时不呈现电流,因此外壳不呈现对地电压。
出现事故时易切断电源,比较安全。
通常该系统主要应用在用电量大的楼宇中,也适用于环境条件较差的场所。
TN-C系统有一根由中性线和PE线功能合并的PEN线,相对TN-S系统少了一根线,因此使供电系统成本减少。
但如果出现三相负荷不平衡时(在我国的电网中常有这种情形发生),在PEN线上就会有较大的电流。
为解决这类问题,通常要求从电源端到设备端每隔50m,将PEN线接地一次。
由于TN-C系统的安全措施比较复杂,如果实施不规范容易引发问题,国内一般在建筑物内部不使用TN-C的供电方式。
综合TN-C和TN-S系统的某些优点,又推出了一种TN-C-S系统,主要应用在用电量较小的建筑物或线路末端环境较差的场合。
1.1.2 TT配电系统
具有一个直接接地点的配电系统,设备上需要接地的零部件在用户建筑物中连接到接地电极上,该接地电极与配电系统的接地电极无电气连接,如图5-6。
TT系统每一设备金属外壳或外露可导电部分采用各自的PE接地线单独接地,故障时电流较小,往往不足以使保护装置动作,安全性较差。
只适合于功率不大的设备,或作为精密电子设备的屏蔽接地,主要应用在农村低压电力网。
这种系统的缺点在于,因为雷击或相线对地意外短路产生的转移过电压,将对人和设备造成损害。
同时,如果因为中性线折断产生的失零过电压,使相线电压可达到700V。
因此,TT系统要求:除变压器低压侧中性点直接接地外,中性线不得再行接地,且保持与相线同等绝缘水平。
为防止中性线机械断线,截面积不小于表5-1的规定。
全网必须实施漏电保护,且中性线不得装设熔断器或单独的开关装置。
表1-1按机械强度要求中性线与相线的配合截面
注:相线的材质与中性线的材质相同时有效
三相线加中线的TT配电系统实例
1.1.3 IT配电系统
IT配电系统。
电源与地绝缘或通过阻抗连接,而设备的外露导电部分则接地的系统,如图5-7。
三相线(加中线)的IT配电系统
IT系统在供电端有一点通过阻抗或限压装置接地,发生单相接地故障时,短路电流很小,保护装置不会动作供电系统还可以继续运行。
被PE线接地的设备外壳不会带电,但其它处的中性线电压会升高。
主要应用在对安全有特殊要求的场
合,如:矿井、火药库或纯排灌的动力电力网。
采用IT 配电系统时要求:配电变压器低压侧及各出线回路应装设过流保护,网络内的带电导体严禁直接接地;各相对地应有良好的绝缘水平,在正常运行情况下,从各相测得的泄漏电流(交流有效值)应小于30mA。
1.1.4 与配电系统有关的接地故障
所谓接地故障是指电气回路中的带电导体,即相线和中性线(L线和N线)与大地、电气设备金属外壳以及各种接地的金属管道、结构之间的短路。
它是单相对地短路,但其事故后果和防范措施与一般短路不同。
为便于区别,国际电工标准将它称作接地故障(Earth fault)。
大家知道,金属性短路的短路电流大,常用的熔断器、断路器等过流保护装置能有效的切断电源,从而防止了火灾的发生;电弧性短路的短路电流小,过流保护器往往不能及时切断电源,而电弧、电火花的局部温度可达千度以上,甚至可使附近的可燃物质起火。
接地故障火灾多的原因不仅是它发生的机率大,而且一旦发生接地故障,它还往往以持续的电弧性短路的形式存在,比一般短路更易引燃起火。
TN系统的接地故障多为金属性短路,故障电流较大,可利用原来作负荷保护和短路保护的过电流保护电器(熔断器、低压断路器)兼作接地故障保护,这是TN系统的优点。
但在某些情况下,如:线路长、导线截面小而使线路导体阻抗增大,过电流保护器常不能满足它的切断故障电流时间的要求,产生电弧性短路而造成危险。
所以在TN系统中,常将保护线与接地良好的金属导体相连接,使保护线的电位尽量接近地电位,降低发生接地故障和PEN线断线时,外露导电部分和保护线的对地故障电压。
TT系统发生接地故障时,故障电路内包含有外露导电部分接地极和电源接地极的接地电阻Ra和Rb,如图5-8所示。
与TN系统相比,TT系统故障电路阻抗大,故障电流小,更易以电弧性短路的形式出现。
并且由于Ra的作用,使设备外壳对地电压升高,如果超过了安全电压的标准50V时,将会对人身造成危险。
因此在TT系统中推荐采用漏电保护器作接地故障保护。
TT系统
在实际应用中,应当根据三种配电系统各自的特点,选择合理的接地和保护方式。