电气安全8

第三节 TN 系统

一、 TN系统的安全原理及类别
二、 TN 系统速断和限压的要求

单相短路电流的计算式
U I ss Z L Z PE Z E Z T

U —— 配电网相电压； ZL —— 相线阻抗； ZPE —— 保护零线阻抗； ZE —— 回路中电器元件阻抗； ZT —— 变压器计算阻抗； Z —— 相零线回路阻扰，Z =ZL+ZPE+ZE+ZT


人工保护导体可以采用多芯电缆的芯线、 与相线同一护套内的绝缘线、固定敷设 的绝缘线或裸导体等。 保护干线 ( 保护导体干线 ) 必须与电源 中性点和接地体 ( 工作接地、重复接地 ) 相连。保护支线 ( 保护导体支线 ) 应与 保护干线相连。为提高可靠性，保护干 线应经两条连接线与接地体连接。

第四节
保护导体
一、保护导体的组成 保护导体包括保护接地线、保护接零线 和等电位联结线。 保护导体分为人工保护导体和自然保护 导体。

交流电气设备应优先利用自然导体作保护导体。 例如，建筑物的金属结构 ( 梁、柱等 )及设计 规定的混凝土结构内部的钢筋，生产用的起重 机的轨道，配电装置的外壳、走廊、平台、电 梯竖井、起重机与升降机的构架，运输皮带的 钢梁，电除尘器的构架等金属结构，配线的银 管，电缆的金属构架及铅、铝包皮 ( 通信电缆 除外 ) 等均可用作自然保护导体。在低压系统， 还可利用不流经可燃液体或气体的金属管道作 保护导体。在非爆炸危险环境，如自然保护导 体有足够的截面积，可不再另行敷设人工保护 导体。
作用4：改善架空线路的防雷性能

架空线路零线上的重复接地对雷电流有 分流作用，有利于限制雷电过电压。
重复接地的要求


电缆或架空线路引入车间或大型建筑物 处、配电线路的最远端及每 1km 处、高 低压线路同杆架设时，共同敷设段的两 端应做重复接地。 一个配电系统可敷设多处重复接地，并 尽量均匀分布，以等化各点电位。每一 重复接地的接地电阻不得超过 10Ω 。



相零线回路阻抗不能太大，以保证发生 漏电时有足够的单相短路电流 ，迫使线 路上的保护元件迅速动作 就电流对人体的作用而言，电流通过人 体的持续时间越长，致命的危险性越大， 引起心室颤动所需要的电流越小。因此， 确定速断保护的动作时间应当同时考虑 可能的接触电压。

由接零等值电路可以求出保护装置动作 前漏电设备对地电压为
Rp

Rp Z PE Z PE I SS Z PE U U U E R p RN R p RN Zz R p RN Z T Z E Z L Z PE
Rp

如线路截面较小，保护零线与相线紧邻敷设。 由于电抗比较小，其范围也比较容易确定，对 地电压可按下式简化计算 :
RPE U E K cU R L RPE
式中：RL——相线电阻； RpE——保护线电阻； Kc——计算系数，0.6～1

பைடு நூலகம்
如令m= R
PE
RL
，则上式可简化为：
m U 1 m
U E Kc


如导体材质相同，则 m 即为相线截面与保护 线截面之比。对于电缆和绝缘导线 ,m≈1～3 建筑电气设计规范规定：保护线的截面不得小 于相线截面的1/2。



利用自来水管作保护导体必须得到供水 部门的同意，而且水表及其他可能断开 处应予跨接。 煤气管等输送可燃气体或液体的管道原 则上不得用作保护导体。 为了保持保护导体导电的连续性，所有 保护导体，包括有保护作用的 PEN 线上 均不得安装单极开关和熔断器
等电位联结

我们常做的安全接地其实就是等电位联 结，它以地电位作为基准电位，由于它 联接的范围大、线路距离长，减少故障 接触电压的效果并不好。在建筑物内用 几根导线作等电位联结可大大减少接触 电压，而被联结的金属管道，结构本身 往往就是接地电阻小、寿命长的自然接 地极，因此除有特殊要求外，做等电位 联结后打人工接地极没有多大意义。
民用建筑中需进行等电位联结的部位



电缆桥架、设施管道、金属门框架、金属地板、 电梯轨道等大尺寸的内部导电物，其等电位联 结应以最短路径连到最近的等电位联结带。 电力线、通信线和外来导电物均应在进入建筑 物处做等电位联结。 信息系统的所有外露导电物应建立一个等电位 联结网，并与建筑物的共用接地系统等电位联 结。
TN-C-S

这种系统是前边为TN-C系统，后边为 TN-S系统（或部分为TN-S系统）。这种 系统兼有TN-C系统和TN-S系统的特点， 常用于配电系统末端环境条件较差或有 数据处理等设备的场所。
五、重复接地



重复接地指零线上除工作接地以外的其 他点的再次接地。 按照国际电工委员会的提法，重复接地 是为了保护导体在故障时尽量接近大地 电位的在其他附加点的接地。 重复接地是提高 TN 系统安全性能的重 要措施。



与不接地配电网相比，TN系统要将漏电 设备对地电压限制在某一安全范围内是 困难的。 所以要求过电流保护元件能保证1S以下 的动作时间。 为了实现保护要求，可以采用一般过电 流保护装置或剩余电流保护装置。
三、保护接零的应用范围


保护接零用于中性点直接接地的220/380V 三相四线配电网。在这种配电网中，接地 保护方式(TT系统)难以保证安全,不能轻 易采用。 在这种系统中，凡因绝缘损坏而可出现危 险对地电压的金属部分均应接零。
作用1：减轻零线断开或接触不良时电击的危险性。
在保护零线断线的情况下，即使没有设备漏电，而是三 相负荷不平衡，也会给人身安全造成很大的威胁。
作用2：降低漏电设备的对地电压
作用3：缩短漏电故障持续时间

因为重复接地和工作接地构成零线的并 联分支，所以当发生短路时能增大单相 短路电流，而且线路越长，效果越显著， 这就加速了线路保护装置的动作，缩短 了漏电故障持续时间。
四、TN系统的类别

TN-C 方式

这种系统的N线和PE线合为一根PEN线， 所有设备的外露可导电部分均与PEN线相 连。当三相负荷不平衡或只有单相用电 设备时，PEN线上有电流通过。在一般情 况下，如开关保护装置和导线截面选择 适当，是能够满足供电可靠性要求的， 而且投资较省，又节约导电材料。
TN-S方式

这种系统的N线和PE线是分开的，所有设备的 外露可导电部分均与公共PE线相连。这种系统 的优点在于公共PE线在正常情况下没有电流通 过，因此不会对接在PE线上的其它设备产生电 磁干扰，所以这种系统适用于供数据处理、精 密检测装置等使用。但这种系统消耗的导电材 料较多，投资增加。此外，由于其N线与PE线 分开，因此N线断线也并不影响接PE线上设备 的防间接触电的安全。这种系统多用于环境条 件较差、对安全可靠性要求较高及设备对电磁 干扰要求较严的场所。这种系统目前在我国应 用最为普遍。