浅谈TN-C-S与TN-S接地系统的应用

2019-05-23王浩然康向东

智能建筑电气技术 2019年1期

王浩然，康向东

(中国建筑设计研究院有限公司，北京100049)

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TN-C-S接地系统是TN系统中较为复杂的一种，常被误解为是TN-C系统加TN-S系统，或将TN-C系统的PEN线重复接地后分为PE线和N线的系统，但其实并不是这样简单。本文根据实际工程中电源采用TN-C型式进入建筑物后PEN线重复接地变为TN-S系统的做法，与规范中对TN-C-S系统的定义，以及PEN线分成为PE线和N线处不接地的情况及其差异和影响加以解析，以供同行参考。

1 TN-C-S与TN-S接地系统的应用

GB 50057-2010《建筑物防雷设计规范》(以下简称“《防雷规范》”)第6.1.2条(强条)中规定:

“当电源采用TN系统时，从建筑物总配电箱起供给本建筑物内的配电线路和分支线路必须采用TN-S系统。”因为该条文为强制性条文，所以对此规定的重要性应给予足够的重视。

当一栋建筑物的建筑面积较小时，用电量不大，20kV及以下的变电所不在本建筑物内，本建筑物采用220/380V低压电源供电，电源的接地系统型式为TN系统时，笔者认为，此电源的电缆芯数采用4芯还是5芯(即采用TN-C系统还是TN-S系统)需要仔细研究。

(1)如果采用4芯电缆(TN-C系统)引来的做法，按《防雷规范》的要求，当电源采用TN系统时，本建筑物的总配电箱处就应将TN-C系统的PEN线重复接地，设置总等电位端子板，将PEN线分为PE线和N线。在建筑物内的配电系统的接地型式即成为TN-S系统，符合防雷规范的要求。

此时建筑物的所有用电设备的N线与PE线之间的电位差(称之为共模电压)很小，对用电设备的安全运行有利，且自变电所引来的4芯电缆比5芯电缆价格略低，节约投资成本。

(2)由变电所采用TN-S系统，以5芯电缆引至无变电所的低压供电的建筑物时，则其5芯电缆的PE线在进入本建筑物的总配电箱处，仍必须再次接地。而5芯电缆中的N线就不允许再(重复)接地，否则会使其N线与PE线并联，PE线中会存有杂散电流，造成诸多危害。

N线不重复接地，则N线在进入建筑物的总配电箱时，因N线中的电流产生的电压降，使N线与PE线之间产生电位差，当此N线与PE线一起供电到用电设备处时，N线与PE线之间的电位差(即共模电压)比在本建筑物的总配电箱处的共模电压更大，对用电设备内的弱电设备元件更不利。

(3)确定采用4芯电缆还是5芯电缆，需要考虑的因素较多，所以不应认为这是一个简单的问题而不认真考虑。

1)如果被供电的建筑物距离变电所很近，或与其电源变电所的建筑共用地下室，有共同的自然接地体或可采用共用的接地装置，此时采用TN-S接地系统(即采用5芯电缆)，其用电设备处的N线与PE线之间的电压差(即共模电压)也不高，则采用5芯电缆更合理。

2)如果被供电的建筑物距离电源变电所较远，两个建筑物无共用的地下室，若采用人工接地线连接成共用的接地装置，则接地连接线也比较长，在这种情况下，采用5芯电缆形成的TN-S接地系统，其共模电压就比较高，不如采用4芯电缆的TN-C系统更为合适，其PEN线重复接地，在本建筑物内采用TN-S接地系统更好。

3)对TN-C-S系统的某些错误(或不确切)理解中，误将TN-S系统误称为是TN-C-S系统的一部分。

《防雷规范》的6.1.2条(强条)中规定:“当电源采用TN系统时，从建筑物总配电箱起供给本建筑物内的配电线路和分支线路必须采用TN-S系统。”如果由变电所采用4芯电缆(即TN-C系统)引入建筑物后，在其总配电箱处将PEN线重复接地，建筑物内的配电系统就已经是TN-S系统了，但是有些设计人员在其设计说明中仍写为“本工程采用TN-C-S系统”，认为尽管建筑物内是TN-S系统，但在电源的引入点以前是TN-C系统，前后合起来之后便是TN-C-S系统。笔者认为这种理解是不对的，这与防雷规范的“必须采用TN-S系统”(强条)的规定不一致。其错误的原因是误以为TN-C系统加TN-S系统就是TN-C-S系统。其实TN-C系统重复接地后变为TN-S系统，合起来只能说是TN系统，而不能说是TN-C-S系统。

4)应注意IEC标准以及中国的GB/T 16895.1-2008中的TN-C-S系统图的画法。如图1所示，在装置非受电点的某处将PEN分离成PE和N的三相四线制的TN-C-S系统。在系统的一部分中，中性导体和保护导体的功能合并在一根导体中。

观察图1中“注1”处，其PEN线分为PE线与N线处是没有重复接地点的。在TN-S系统的应用中，其N线是不允许重复接地的，TN-C-S系统不是TN-C系统加TN-S系统，这一关键环节，很多工程设计人员没有足够重视。

图1 在装置非受电点的某处将PEN分离成PE和N的三相四线制的TN-C-S系统

根据国标GB/T 50065-2011《交流电气装置的接地设计规范》图7.1.2-4，观察图2中“注2”处，其两台用电设备中左侧一台的“外露可导电部分”与PEN线相接处的画法有误，与图3(该规范中的图7.1.2-7)中“注4”处，两台用电设备的“外露可导电部分”与PEN线相接处的情况是一样的，国家规范中的画法却不一样。

观察图2中“注3”处，在此点不接地(PEN线一端接地)，PEN断线时仍会有相电压，其安全性与TN-C系统的PEN线一端接地基本相同。在图3中变压器的星形接线处的PEN线上，又多画了一个变压器的线圈(见图3中“注5”)，笔者认为，这是本设计规范中不应有的错误。

TN-C系统的用电设备外壳接PEN线接地了，可能有杂散电流流回变压器(电源端)的接地点。