电力的高、低压是以其额定电压的大小来区分的,1kV及以上电压等级为中压和高压,1kV以下的电压等级为低压。通常我们所说的低压电力网是指自配电变压器低压侧或从直配发电机母线,经监测、控制、保护、计量等电器至各用户受电设备所组成的电力网络。它主要由配电线路、配电装置和用电设备组成。
由于低压电力网是电力输送、分配的最终端环节,所以它具有分布面广泛、在整个电力系统中所占比例大等特点,也是供电企业生产、经营、维护管理的工作重点之一。
低压配电网的中性点接地方式需要与中性线、用电设备保护线的连接方式综合考虑。低压配电网具体的接地型式有IT系统、TT系统、TN系统(包括TN-C、TN-S、TN-C-S系统)。
1.IT系统
IT系统的中性点对地绝缘或经高阻接地,而电气装置的外露导电部分则是接地的。外壳与地之间的电阻很小,在人们接触到绝缘破坏的电气设备外壳时,外壳电位比较低,使流过人体的电流在容许的安全范围内,如图8-1所示。
IT系统发生单相接地时,不会引起供电中断,用于不间断供电要求高的场合;由于没有中性线,不能对单相设备供电。
图8-1 IT系统接地原理图
2.TT系统
TT系统是带中性线的四线制系统,中性点与电气设备外壳均直接接地,其防止用电设备绝缘破坏引起人身触电的原理与IT系统类似,如图8-2所示。
TT系统克服了IT系统不能给单相设备供电的缺点,但发生单相接地故障时,会引起供电中断。
3.TN-C系统
TN-C系统也是带中性线的四线制系统,中性点直接接地,电气设备保护接地线PE和中性线N合二为一,使用一根PEN线与电源的接地装置直接相连,称其为保护接零系统,如图8-3所示。在TN-C系统电气设备绝缘破坏时,短路电流从电源相线,经电气设备外壳,通过PEN线流向中性点,保护电器动作,切断电路,使人身脱离危险。
图8-2 TT系统接地原理图
TN-C系统PEN线同时作为电源线以及电气设备保护接地连接线,简单方便,在我国有着广泛的应用。这种系统的缺点是,当负荷电流通过保护中性线时,会使PEN线带电位;PEN线断线时,可能会使断开部分以外的导体带电。
4.TN-S系统
TN-S系统是三相五线制,用电设备外露导电部分通过专用PE线与中性点接地装置连接,如图8-4所示。TN-S系统避免了TN-C系统存在的问题,因此,在城市供电系统中应用越来越广泛。
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图8-3 TN-C系统接地原理图
5.TN-C-S系统
在建筑物外的公用低压网络,为了节约成本,常常采用混合的PEN线,称为TN-C-S系统,如图8-5所示。我国推荐使用TN-S系统与TN- C-S系统。
图8-4 TN-S系统接地原理图
图8-5 TN-C-S系统接地原理图
图中,中性线(N线)是把低压系统电源中性点与负荷设备中性点连接起来的导线;保护线(PE线)是低压系统中为防触电用来与设备外壳、设备以外的金属部件、接地极、电源接地点或人工中性点等处连接的导线;保护中性线(PEN线)是具有中性线和保护线两种功能的接地线。
低压系统接地型式文字代号的意义:
第一个字母表示低压系统的对立关系,有T和I两种表示方式。
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。
第二个字母表示电气装置的外露导电部分的对立关系,有T和N两种表示方式。
T——外露导电部分对地直接电气连接,与低压系统的任何接地点无关;
N——外露导电部分与低压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),如果后面还有字母时,字母表示中性线与保护线的组合;例如:
S——中性线和保护线是分开的;
C——中性线和保护线是合一的(PEN)线。
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