低压电工IT、TT、TN系统

一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一低压电工相关知识02安全电压Safetyvoltage03电气四防Electricalfourdefenses01IT、TT、TN系统IT,TT,TNsystems03电气四防Electricalfourdefenses02安全电压Safetyvoltage01IT、TT、TN系统IT,TT,TNsystems01IT、TT、TN系统IT,TT,TNsystems02安全电压Safetyvoltageconspectus概论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。今天就来说说这三种系统的原理、特点和适用范围，希望能对广大的电气人有所帮助。一、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。01IT、TT、TN系统IT,TT,TNsystems02安全电压SafetyvoltageITsystemsIT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。01IT、TT、TN系统IT,TT,TNsystems02安全电压SafetyvoltageITsystemsIT系统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的情况下，供电线路对大地的分布电容就不能忽视了。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。01IT、TT、TN系统IT,TT,TNsystems02安全电压SafetyvoltageTTsystemsTT系统TT系统就是电源中性点直接接地，用电设备外露可导电部分也直接接地的系统。通常将电源中性点的接地叫做工作接地，而设备外露可导电部分的接地叫做保护接地。TT系统中，这两个接地必须是相互独立的。设备接地可以是每一设备都有各自独立的接地装置，也可以若干设备共用一个接地装置。01IT、TT、TN系统IT,TT,TNsystems02安全电压SafetyvoltageTTsystemsTT系统TT系统的主要优点是：（1）能抑制高压线与低压线搭连或配变高低压绕组间绝缘击穿时，低压电网出现的过电压。（2）对低压电网的雷击过电压有一定的泄漏能力。（3）与低压电器外壳不接地相比，在电器发生碰壳事故时，可降低外壳的对地电压，因而可减轻人身触电危害程度。（4）由于单相接地时接地电流比较大，可使保护装置（漏电保护器）可靠动作，及时切除故障。01IT、TT、TN系统IT,TT,TNsystems02安全电压SafetyvoltageTTsystemsTT系统TT系统的主要缺点是：（1）低、高压线路雷击时，配变可能发生正、逆变换过电压。（2）低压电器外壳接地的保护效果不及IT系统。（3）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。（4）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，因此TT系统难以推广。（5）TT系统接地装置耗用钢材多，而且难以回收、费工时、费料。01IT、TT、TN系统IT,TT,TNsystems02安全电压SafetyvoltageTTsystemsTT系统TT系统的应用：TT系统由于接地装置就在设备附近，因此PE线断线的几率小，且容易被发现。TT系统设备在正常运行时外壳不带电，故障时外壳高电位不会沿PE线传递至全系统。因此，TT系统适用于对电压敏感的数据处理设备及精密电子设备进行供电，在存在爆炸与火灾隐患等危险性场所应用有优势。TT系统能大幅降低漏电设备上的故障电压，但一般不能降低到安全范围内。因此，采用TT系统必须装设漏电保护装置或过电流保护装置，并优先采用前者。TT系统主要用于低压用户，即用于未装备配电变压器，从外面引进低压电源的小型用户。01IT、TT、TN系统IT,TT,TNsystems02安全电压SafetyvoltageTNsystemsTN系统TN系统TN系统即电源中性点直接接地，设备外露可导电部分与电源中性点直接电气连接的系统。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。01IT、TT、TN系统IT,TT,TNsystems02安全电压SafetyvoltageTNsystemsTN系统TN系统即电源中性点直接接地，设备外露可导电部分与电源中性点直接电气连接的系统。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。01IT、TT、TN系统IT,TT,TNsystems02安全电压SafetyvoltageTNsystemsTN系统在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，所以在中重复接地不是对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。TN系统中，根据其保护零线是否与工作零线分开而划分为TN-S系统、TN-C系统、TN-C-S系统三种形式。01IT、TT、TN系统IT,TT,TNsystems02安全电压SafetyvoltageTNsystemsTN系统TN-C系统在TN-C系统中，将PE线和N线的功能综合起来，由一根称为PEN线的导体同时承担两者的功能。在用电设备处，PEN线既连接到负荷中性点上，又连接到设备外露的可导电部分。由于它所固有的技术上的种种弊端，现在已很少采用，尤其是在民用配电中，已基本上不允许采用TN-C系统。01IT、TT、TN系统IT,TT,TNsystems02安全电压SafetyvoltageTNsystemsTN系统TN-C系统TN-C系统的特点：（a）设备外壳带电时，接零保护系统能将漏电电流上升为短路电流，实际就是单相对地短路故障，熔丝会熔断或自动开关跳闸，使故障设备断电，比较安全。（b）TN-C系统只适用于三相负载基本平衡的情况，若三相负载不平衡，工作零线上有不平衡电流，对地有电压，所以与保护线所连接的电气设备金属外壳有一定的电压。（c）如果工作零线断线，则保护接零的通电设备外壳带电。（d）如果电源的相线接地，则设备的外壳电位升高，使中线上的危险电位蔓延。（e）TN-C系统干线上使用漏电断路器时，工作零线后面的所有重负接地必须拆除，否则漏电开关合不上闸，而且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闸，而且工作零线在任何情况下不能断线。所以，实用中工作零线只能在漏电断路器的上侧重复接地。01IT、TT、TN系统IT,TT,TNsystems02安全电压SafetyvoltageTNsystemsTN系统TN-S系统TN-S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，中性线（N线）和保护线（PE线）是分开的。TN-S系统的最大特征是N线与PE线在系统中性点分开后，不能再有任何电气连接，这一条件一旦破坏，TN-S系统便不再成立。TN-S系统便不再成立。01IT、TT、TN系统IT,TT,TNsystems02安全电压SafetyvoltageTNsystemsTN系统TN-S系统的特点：（a）系统正常运行时，专用保护线上没有电流，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。（b）工作零线只用作单相照明负载回路。（c）专用保护线PE不许断线，也不许进入漏电开关。（d）干线上使用漏电保护器，所以TN-S系统供电干线上也可以安装漏电保护器。（e）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。01IT、TT、TN系统IT,TT,TNsystems02安全电压SafetyvoltageTNsystemsTN系统TN-C-S系统TN-C-S系统是TN-C系统和TN-S系统的结合形式，在TN-C-S系统中，从电源出来的那一段采用TN-C系统。因为在这一段中无用电设备，只起电能的传输作用，到用电负荷附近某一点处，将EN线分开形成单独的N线和PE线。从这一点开始，系统相当于TN-S系统。01IT、TT、TN系统IT,TT,TNsystems02安全电压SafetyvoltageTNsystemsTN系统TN-C-S系统的特点:（a）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负载不平衡的情况及线路的长度。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。（b）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。（c）对PE线除了在总箱处必须和N线连接以外，其他各分箱处均不得把N线和PE线相连接，PE线上不许安装开关和熔断器。实际上，TN-C-S系统是在TN-C系统上变通的作法。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不错的。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。01IT、TT、TN系统IT,TT,TNsystems02安全电压Safetyvoltage03电气四防Electricalfourdefensesconspectus概论安全电压是指不致使人直接致死或致残的电压，一般环境条件下允许持续接触的“安全特低电压”是36V。行业规定安全电压为不高于36V，持续接触安全电压为24V，安全电流为10mA，电击对人体的危害程度，主要取决于通过人体电流的大小和通电时间长短。电流强度越大，致命危险越大；持续时间越长，死亡的可能性越大。能引起人感觉到的最小电流值称为感知电流，交流为1mA，直流为5mA；人触电后能自己摆脱的最大电流称为摆脱电流，交流为10mA，直流为50mA；在较短的时间内危及生命的电流称为致命电流，如100mA的电流通过人体1s，可足以使人致命，因此致命电流为50mA。在有防止触电保护装置的情况下，人体允许通过的电流一般可按30mA考虑。01IT、TT、TN系统IT,TT,TNsystems02安全电压Safetyvoltage03电气四防ElectricalfourdefensesBasicintroduction基本介绍安全电压，是指不致使人直接致死或致残的电压。一般环境条件下允许持续接触的“安全特低电压”是36V。（也可能是24V、12VAC/DC，36V最常见）以工频电流为例，当1毫安左右的电流通过人体时，会产生麻刺等不舒服的感觉。10~30毫安的电流通过人体，会产生麻痹、剧痛、痉挛、血压升高、呼吸困难等症状，但通常不致有生命危险；电流达到50毫安以上，就会引起心室颤动而有生命危险；100毫安以上的电流，足以致人于死地。（以上限制在36VAC/DC以上的电压值）01IT、TT、TN系统IT,TT,TNsystems02安全电压Safetyvoltage03电气四防Electricalfourdefensesstandard标准所谓安全电压，是指为了防止触电事故而由特定电源供电所采用的电压系列。安全电压应满足以下三个条件：1、标称电压不超过交流50V、直流120V；2、由安全隔离变压器供电；3、安全电压电路与供电电路及大地隔离。我国规定的安全电压额定值的等级为42、36、24、12、6伏。当电气设备采用的电压超过安全电压时，必须按规定采取防止直接接触带电体的保护措施。01IT、TT、TN系统IT,TT,TNsystems02安全电压Safetyvoltage03电气四防Electricalfourdefensesrelationship关系电流通过人体的持续时间是影响电击伤害程度的重要因素。人体通过电流时间越长，人体电阻就会下降，流过的电流就会越大，后果就越严重。另一方面，人的心脏每收缩、扩张一次，中间约有0.1秒的间歇，这0.1秒对电流最敏感。如果电流在这一瞬间通过心脏，即使电流很小（零点几毫安）也会引起心脏震颤；如果电流不在这一瞬间通过心脏，即使电流较大，也不会引起心脏麻痹。由此可知，如果电流持续时间超过0.1秒，则必然与心脏最敏感的间隙相重合而造成很大的危险。电流的路径通过心脏会导致神经失常、心跳停止、血液循环中断，危险性最大。其中电流的流经从左手到右脚的路径是最危险的。01IT、TT、TN系统IT,TT,TNsystems02安全电压Safetyvoltage03电气四防Electricalfourdefensesrelationship关系伤害程度与电流种类的关系电流频率在40Hz~60Hz对人体的伤害最大。伤害程度与人体状况的关系电流对人体的作用，女性较男性敏感；小孩遭受电击较成人危险；人体的皮肤干湿等情况对电击伤害程度也有一定的影响。皮肤干燥时电阻大通过电流小；皮肤潮湿时电阻小，通过的电流就大，危害也大。凡患有心脏病，神经系统疾病或结核病的病人电击伤害程度比健康人严重。伤害程度与人体电阻的关系在一定的电压作用下，通过人体电流的大小就与人体电阻有关系。人体电阻因人而异，与人的体质、皮肤的潮湿程度、触电电压的高低、年龄、性别以至工种职业有关系，通常为1000~2000Ω，当角质外层破坏时，则降到800~1000Ω。01IT、TT、TN系统IT,TT,TNsystems02安全电压Safetyvoltage03电气四防Electricalfourdefensesrelationship关系根据欧姆定律(I=U/R)可以得知流经人体电流的大小与外加电压和人体电阻有关。人体电阻除人的自身电阻外，还应附加上人体以外的衣服、鞋、裤等电阻，虽然人体电阻一般可达2kΩ，但是，影响人体电阻的因素很多，如皮肤潮湿出汗、带有导电性粉尘、加大与带电体的接触面积和压力以及衣服、鞋、袜的潮湿油污等情况，均能使人体电阻降低，所以通常流经人体电流的大小是无法事先计算出来的。因此，为确定安全条件，往往不采用安全电流，而是采用安全电压来进行估算：一般情况下，也就是干燥而触电危险性较大的环境下，安全电压规定为24V，对于潮湿而触电危险性较大的环境(如金属容器、管道内施焊检修)，安全电压规定为12V，这样，触电时通过人体的电流，可被限制在较小范围内，可在一定的程度上保障人身安全。01IT、TT、TN系统IT,TT,TNsystems02安全电压Safetyvoltage03电气四防Electricalfourdefensesrelationship关系关于安全电压的相关规定根据生产和作业场所的特点，采用相应等级的安全电压，是防止发生触电伤亡事故的根本性措施。国家标准《安全电压》（GB3805—83）规定我国安全电压额定值的等级为42V、36V、24V、12V和6V，应根据作业场所、操作员条件、使用方式、供电方式、线路状况等因素选用。例如特别危险环境中使用的手持电动工具应采用42V特低电压；有电击危险环境中使用的手持照明灯和局部照明灯应采用36V或24V特低电压；金属容器内、特别潮湿处等特别危险环境中使用的手持照明灯就采用12V特低电压；水下作业等场所应采用6V特低电压。安全电压值的规定，各国有所不同，我国根据具体环境条件的不同，安全电压值规定为：在无高度触电危险的建筑物中为65V。在有高度触电危险的建筑物中为36V。在有特别触电危险的建筑物中为12V。03电气四防Electricalfourdefenses02安全电压Safetyvoltage04其他otherconspectus概论防火防雨雪防汛防小动物侵入及保持良好通风03电气四防Electricalfou