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    低壓配電系統TT IT TN-S/TN-C/TN-C-S 的區別?

    2025-6-16  閱讀(437)

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    低壓配電系統的接地型式選擇是電氣安全設計的核心環節,TT、IT、TN-S、TN-C、TN-C-S這五種主要接地型式因其結構、保護原理和故障特性的顯著差異,在工程應用中有不同的適用范圍和限制條件。如若發生故障,將直接影響人身安全、設備可靠性和供電連續性。

    1、IT系統

    IT系統的核心特征在于電源端(變壓器或發電機中性點)不接地或通過高阻抗接地,所有外露可導電部分則獨立或集中接地。

    當系統發生第一次單相接地故障時,由于無法形成低阻抗回路,故障電流僅為系統對地分布電容產生的微小容性電流。這使得故障點對地電壓通常被限制在安全電壓限值(如50V AC)以內,系統相電壓升高至線電壓但三相仍保持平衡,供電得以持續。

    image.png


    然而,其連續性優勢高度依賴系統對地分布電容值。線路過長將導致分布電容增大,容性電流隨之顯著增加,不僅抬升接觸電壓風險,也可能觸發絕緣監測裝置報警。

    因此,IT系統特別強調絕緣監測裝置(IMD) 的強制性配置,用于實時監測系統絕緣狀態并在故障時發出警報,而非切斷電源。由于缺乏直接的中性導體(N線),獲取單相220V電源需額外設置隔離變壓器。基于其高供電連續性及低故障接觸電壓特性,IT系統是醫院手術室、礦井井下(如《GB 50070-2009 礦山電力設計規范》強制要求)、石化防爆區域、大型關鍵生產線(如電力煉鋼)等不允許意外斷電場所的方案,尤其在醫療領域應用已高度成熟。需注意,其應用需嚴格遵循相關規范(如《民用建筑電氣設計規范》JGJ/T 16-2008第12.7.6條對醫療場所的接地規定),并確保IMD及配套維護的有效性。

    2、TT系統

    TT系統中,電源端中性點直接接地,而電氣設備的外露可導電部分則通過各自獨立的接地極接地,與電源端的系統接地在電氣上無直接關聯。

    這種結構決定了其主要保護機制:剩余電流保護裝置(RCD)。當設備發生碰殼故障,故障電流流經設備接地電阻(Ra)和電源接地電阻(Rb)返回電源。由于Ra和Rb的存在,該回路阻抗較大,故障電流(Id = 220V / (Ra + Rb))通常不足以使傳統的過電流保護裝置(如斷路器)可靠動作。此時,RCD通過檢測相線與中性線電流的矢量差(即剩余電流/漏電流)來迅速切斷故障回路。


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    TT系統的關鍵優勢在于故障電壓不會通過PE線傳導至其他設備,實現了故障電位的“就地化"限制。然而,其有效性依賴RCD的正確選型和可靠動作,同時要求設備接地電阻足夠低(如Ra ≤ 4Ω)以限制預期接觸電壓。

    該系統特別適用于戶外、分散負荷、農網以及對供電電壓波動敏感的場所(如數據處理設備、精密儀器),也因其故障電位不蔓延的特性,在存在爆炸或火災風險的環境中具有一定優勢。但必須強調,無RCD保護的TT系統無法提供有效電擊防護。

    3、TN系統:

    TN系統的共同點是電源端中性點直接接地,設備外露可導電部分通過保護導體或保護中性導體連接至該接地點,構成“保護接零"。根據中性導體和保護導體的組合方式,分為TN-C、TN-S及TN-C-S三種子類型,其安全性和應用場景存在顯著差異。


    image.png


    ①TN-C系統(三相四線制)

    使用單一的PEN導體同時承擔保護接地和中性線功能。其結構簡單經濟,發生相線碰殼故障時,因故障回路阻抗低,短路電流較大,理論上可利用過電流保護電器(斷路器、熔斷器)切斷電源。然而,PEN線正常工作時即承載三相不平衡電流、諧波電流及單相負荷電流,其上產生的電壓降會傳導至所有接PEN線的設備外殼,存在持續的電擊風險,對敏感電子設備構成干擾威脅。

    因此,TN-C系統嚴禁用于單相負荷為主的場所、存在爆炸危險環境或裝有大量數據處理設備的建筑。其典型應用僅限于三相負荷高度平衡的廠區配電干線,且應避免用于末端插座回路。

    ②TN-S系統(三相五線制)

    PE線和N線從電源端(如變壓器)開始即獨立設置并持續分開。這是安全性最高的TN形式。PE線在正常工作狀態下無電流通過,設備外殼保持零電位基準。發生碰殼故障時,形成低阻抗金屬性短路回路,短路電流大,促使過電流保護電器快速可靠動作。

    PE線無工作電流也消除了電壓干擾問題。盡管因多使用一根獨立PE線導致初期成本略高,但其安全性、可靠性和電磁兼容性(EMC)優勢使其成為現代民用建筑(尤其是住宅、商業樓宇)、醫院、工業廠房末端配電以及所有對安全性和EMC有較高要求場所的標準配置。

    ③TN-C-S系統(前端TN-C + 后端TN-S)

    在電源進線側采用PEN線(TN-C段),進入建筑物總配電柜后進行重復接地,之后將PEN嚴格分離為獨立的PE線和N線(TN-S段),后續系統等同于TN-S。此結構兼顧了經濟性(減少前端干線電纜芯數)與安全性(末端用戶側具備TN-S優點)。

    關鍵要求在于:重復接地點后(即TN-S段起始處)的PE線與N線嚴禁再次合并;PEN線在TN-C段需滿足機械強度和防斷線要求;重復接地電阻必須足夠低(通常≤10Ω)。TN-C-S廣泛應用于工礦企業及民用建筑的電源進線系統,是從經濟性主干網過渡到高安全性終端配電的典型解決方案。


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