某工程总配电柜处重复接地连接的新方法

2011-06-23张国栋

电气技术 2011年8期

关键词：中性线零线进线

张国栋

（北京城乡建设集团有限责任公司工程承包总部，北京 100076）

1 低压配电系统

根据国际电工委员会（IEC）规定的各种保护方式、术语概念，低压配电系统按接地方式的不同分为三类，即TT、IT和TN系统。

TT供电系统：TT方式是指将电气设备的金属外壳直接接地的保护系统，称为保护接地系统，也称TT系统。第一个符号T表示电力系统中性点直接接地，第二个符号T表示负载设备外露不与带电体联接的金属导电部分与大地直接联接，而与系统任何接地无关。

IT供电系统：IT系统为三相三线制中性点不直接接地，电气设备的外露导电部分接地的系统。第一个字母I 表示电源侧没有工作接地，或经过高阻抗接地。第二个字母T表示负载侧电气设备进行接地保护。

TN供电系统：这种供电系统是将电气设备的金属外壳与工作零线相接的保护系统，称作接零保护系统，用TN表示，它的特点如下：

一旦设备出现外壳带电，接零保护系统能将漏电电流上升为短路电流，这个电流很大，是 TT系统的 5.3倍，实际上就是单相对地短路故障，熔断器的熔丝会熔断，低压断路器的脱扣器会立即动作而跳闸，使故障设备断电，比较安全。

TN系统节省材料、工时，在我国和其他许多国家广泛地得到应用。根据中性线和保护线的布置，TN系统的形式有以下三种：

1）TN-C系统

TN-C系统为三相四线制中性点直接接地，整个系统的中性线与保护线是合一的系统。它是用工作零线兼作接零保护线，可以称作保护中性线，可用 PEN表示。其特点如下：

（1）由于三相负载不平衡，工作零线上有不平衡电流，对地有电压，所以与保护线所联接的电气设备金属外壳有一定的电压。

（2）如果工作零线断线，则保护接零的漏电设备外壳带电。

（3）如果电源的相线碰地，则设备的外壳电位升高，使中性线上的危险电位蔓延。

（4）TN-C系统干线上使用漏电保护器时，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；而且，工作零线在任何情况下都不得断线。所以，实用中工作零线只能让漏电保护器的上侧有重复接地。

（5）TN-C方式供电系统只适用于三相负载基本平衡情况。

2）TN-S 系统

TN－S系统为三相五线制中性点直接接地，它是把工作零线 N 和专用保护线 PE 严格分开的供电系统，称作TN-S供电系统。

TN-S是一个三相四线加PE线的接地系统。通常建筑物内设有独立变配电所时进线采用该系统。TN-S系统的特点是，中性线 N与保护接地线 PE除在变压器中性点共同接地外，两线不再有任何的电气连接。中性线N是带电的，而PE线不带电。该接地系统完全具备安全和可靠的基准电位。只要象TN-C-S接地系统，采取同样的技术措施，TN-S系统可以用作智能建筑物的接地系统。如果计算机等电子设备没有特殊的要求时，一般都采用这种接地系统。其特点如下：

（1）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。

（2）工作零线只用作单相照明负载回路。

（3）专用保护线 PE不许断线，也不许进入漏电开关。

（4）干线上使用漏电保护器，工作零线不得有重复接地，而 PE线有重复接地，但是不经过漏电保护器，所以 TN-S系统供电干线上也可以安装漏电保护器。

（5）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。

3）TN-C-S系统

TN-C-S为三相四线制中性线直接接地，整个系统中有一部分中性线与保护线是合一的系统。

（1）在全系统内，通常仅在低压电气装置电源进线点前N线和PE线是合一的，电源进线点后即分为两根线（见图1）。

（2）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。

（3）对PE线除了在总箱处必须和N线相接以外，其他各分箱处均不得把N线和PE线相联，PE线上不许安装开关和熔断器。

图1 TN-C-S配电系统图

2 住宅设计规范要求

《住宅设计规范》（2003版）--GB50096-99中第 6.5.2 规定：住宅供电系统的设计，应符合下列基本安全要求：“每幢住宅的总电源进线断路器，应具有漏电保护功能”。其条文说明中进一步明确规定：“具有漏电保护功能的断路器对电弧短路电流有很高的动作灵敏度，能及时切断电源，防止电气火灾的发生。”这里已经明确提出了在每栋住宅楼总进线应设漏电断路器，但应如何设置、参数计算和选择，并未作进一步的细化，应通过实际情况来计算和选择。

3 某工程配电系统

某小区一建筑工程，按照《住宅设计规范》（2003版）的要求，在总配电柜处电源进线开关使用了NSX250F/4P四极漏电保护器（见图2），电源进线为TN-C供电系统，要在总配电柜处将TN-C供电系统转变为TN-S三相五线制供电系统，并要完成重复接地工作（见图3）。

图2 四极漏电保护器

图3 总配电柜系统图

在该配电系统中，进线配电柜处需要做重复接地连接，常规的连接方式如下（见图4）。

图4 常规连接做法图

经过实际连接，检查无误后，通电试运行，在此阶段中，该总漏电开关合不上闸。后来经过仔细检查发现，经过该总漏电开关后引出的 PEN线与PE母排连接并且接地，正常工作时电路中除了工作电流外没有漏电流通过漏电保护器，此时流过零序互感器（检测互感器）的电流大小相等，方向相反，总和为零，互感器铁心中感应磁通也等于零，二次绕组无输出，自动开关保持在接通状态，漏电保护器处于正常运行。当PEN线接地时，流过检测互感器内电流矢量和不为零，互感器铁心中感应出现磁通，其二次绕组有感应电流产生，经放大后输出，使漏电脱扣器动作推动自动开关跳闸。

4 系统接线改进

找到了原因后，如何解决这一问题呢？如何既满足电源进线处使用四极漏电保护器，又要满足在电源进线处做重复接地连接两个条件呢？

通过仔细研究，作者设计了一种新的接线方法，首先将配电柜的N母排分为两段，即长段N排和短段N排，然后将PEN进线先连接至配电柜的PE母排，在短段N排上面完成重复接地后，将短段N排上的N线再连接至漏电保护器的进线端子，经过漏电保护器后，N线出线再连接至长段N排，负荷侧的引出N线在长段N排上面连接（见图 5）。这样经过上面的改动后不难看到，既满足了漏电保护器多配电系统的控制作用，又满足了在电源进线处做重复接地连接的要求。经过通电试运行，该漏电开关没有出现合不上闸的现象。