化工工程中TN接地系统的应用和故障处理

郑黎（乌鲁木齐泰迪安全技术有限公司云南分公司，云南 昆明650051）

0 引言

改革开放以来，随着我国社会经济的不断快速发展，有效推动了我国化工行业的不断快速发展，电能已发展成为一种极为重要的能源。化工项目包括三种生产环境，分别为甲类生产环境、乙类生产环境、丙类生产环境，设有较多的车间配电站、变配电站，同时还配置IT机房、循环水站等公用工程辅助设施。一旦发生用电问题，便会严重影响化工企业的正常生产活动，严重威胁化工企业的生产安全。TN接地系统是一种低压配电系统，是一种比较复杂的工程，在很大程度上影响着用电设备的正常运行、配电系统的稳定性与用电的安全。基于此，本文对化工工程中TN 接地系统的应用和故障处理进行深入研究，具有重要意义。

1 TN接地系统的工作原理与具体运用

TN接地系统，大致包括3种不同类型的系统，分别为TN-S系统、TN-C系统与TN-C-S系统。在实际中，为保证TN系统的可靠性，应选择适宜的TN 接地系统。不过，在实际运用过程中，仍然存在地形式原则不明问题，进而埋下许多安全事故隐患。针对这3种不同类型的TN接地系统，现对其的工作原理与具体运用进行详细阐述。

1.1 TN-S系统

（1）工作原理

在TN-S系统中，保护线与中性线都是单独导体，在电源中性点处划分为两条导体。在TN-S系统中，不管是PE线发生断线还是N 线发生断线，电气设备的外壳都是不会带电的。当TN-S 系统三相呈不平衡状态时，电气设备外壳不会出现高电压，具有非常高的安全性。

（2）具体运用情况

在建筑物中，完成35-6kV/0.4kV 变压器中性点的接地以后，低压配电系统接地应选用TN-S系统。在对TN-S系统进行运用时，正常情况下，电流不会通过PE导体，同时PE导体不会带电位，不会影响信息技术设备。在发生对地故障时，会有故障电流流经PE导体，而对于电气设备外露导电部分，当其对地处于正常状态下时，基本上不会带有电位，几乎不会发生火灾爆炸安全事故，是非常可靠、安全的，不过，在配线回路中，常会多用一条导线。针对TN-S 系统，主要适用于以下不同类型的场所，即：第一，对电磁兼容性要求比较高的一些场所，如计算机房、办公楼等；第二，对供电连续性要求、防火灾防电击要求比较高的民用建筑；第三，单相负荷比较大或者非线性负荷比较多的工业厂房；第四，极易发生火灾、爆炸等危险事故的场所。

1.2 TN-C系统

（1）工作原理

在TN-C 系统中，保护线、中性线同时利用同一条PEN 线。在TN-C系统中，不但可以连接三相用电设备，而且能够安装单相用电设备。在用电过程中，如果出现单相短路现象，则连接PE N线的电气设备外壳便会出现比较大的故障电流；如果出现三相不平衡或者断相现象，则连接PE N线的电气设备外壳便会出现高电压，进而埋下安全隐患。

（2）具体运用情况

在TN-C 系统中，若存在一个单相回路，如果PE N 线发生中断现象时，电气设备的金属外壳对地会发生故障电压，存在极大的触电危险。

1.3 TN-C-S系统

（1）工作原理

在TN-C-S系统中的低压电气装置电源进线点前，共用保护线与中性线，在进线点后分成两根，其中，在保护线与中性线分开之后，便不再进行合并。在分开过程中，一定要对PE N线进行重复接地处理。

（2）具体运用情况

如果化工厂房的单相负荷比较大，存在比较多的非线性负荷，适宜选用TN-C-S系统。TN-C-S系统在电源进线点前是PE N线，而在PE线、N线分开以后，与TN-S系统相比，PE线、N线之间的电压差更小一些，不会较大影响敏感性的信息设备。另外，TN-C-S系统同时具有TN-S系统、TN-C系统这两种系统的特点，所以这种系统具有较高的安全性。综上所述，如果化工生产车间进行低压配电时，宜选用TN-C-S系统。

2 常规情况下TN系统接地故障保护措施

根据大量统计调查结果，在TN 系统中发生的各种接地故障中，发生概率最高的一种故障就是金属性短路故障。由于这种故障常常会出现比较大的电流，为有效避免发生金属性短路故障，必须要采取有效的应对措施。例如，为避免发生金属性短路故障，化工项目可以选用合适的设备，包括智能马达保护器、低压断路器、熔断器等，以上即为接地故障保护。根据有关规范规定，针对固定式用电设备的配电线路或者末端线路，它们的切断故障回路时间应小于5s；针对手握式设备的插座回路、供移动式设备的末端线路等，它们的切断故障回路时间应小于0.4s。

3 特殊情况下TN系统接地故障保护措施

当选用断路器过电流保护，无法实现TN 系统接地故障保护，在这种情况下，为保证TN 系统接地故障迅速做出反应，应采取以下解决措施。

3.1 进行保护性等电位联结

只有采取保护性等电位连结措施，包括局部等电位联结措施、辅助等电位联结措施、总等电位联结措施等，才能够充分发挥出接地故障保护的作用。在配电线路中，如果已经运用RCD，在这种情况下，一定要具有电位联结。在TN 系统中，当PEN线突然出现事故时，则会提高中性点对地电压，与此同时，电流顺着PE 线流向其他电气设备保护壳中，最终发生安全事故。针对以上现象，RCD 无法发挥自身的作用。而在TN-C 系统中，如果RCD 中有PEN 线穿过，则在RCD 中，因接地故障电流而出现的磁场会出现互相抵消现象，然后RCD会做出拒绝的动作。针对实际电压高于安全规定值问题，应选用等电位联结这种方法来进行有效解决。如果一些场所中设有很多金属容器，且场所环境比较潮湿、温度较高，存在导电尘埃时，其安全电压是12V。在化工工程项目中，通过选用总等电位联结，能够获取以下利处，即：第一，因为保护电器动作存在不可靠因素，所以引发很多安全隐患，而通过运用总等电位联结，则能够对这些安全隐患进行有效减少；第二，当化工厂房外部进入危险电压时，极易引发风险事故，而通过运用总等电位联结，则能够有效降低风险事故发生率；第三，有助于接触电压的降低。

3.2 对保护电器的动作电流值进行降低

为对保护电器的动作电流值进行降低，可以采取以下几点措施，即：第一，充分发挥出断路器、熔断器的短延作用；第二，针对断路器，可以选用带零序电流保护措施；第三，除TN-C 系统以外，如果一些设备主要用于截断电流，宜选用带有剩余电流保护措施。

3.3 对接地故障电流值进行提高

为对接地故障电流值进行提高，宜选用以下措施，即：第一，更换原有的Yyn0接线组别的变压器，改用Dyn11接线组别变压器。与Yyn0接线相比较，Dyn11接线零序能够产生更大的阻碍，所以改用Dyn11 接线组别变压器。第二，对线路结构进行改变，以对线路电流进行降低。第三，因为相导体的截面面积过小，应对相导体的截面面积进行增大。

4 结语

综上所述，因为低压接地方式具有多种不同的类型，所以化工工程项目应根据自身实际情况，有效结合自身场所情况，选用相应合理、有效的低压接地方式。化工企业能否稳定运行、安全生产，深受低压配电TN接地系统的影响。在很多化工工程项目中，因为未做好接地故障保护工作而引发多起安全事故，所以化工工程项目设计人员一定要高度重视TN 接地系统的合理运用。为有效避免发生TN 系统接地故障问题，确保化工企业生产过程的安全性，在进行设计过程中，设计人员应能够灵活运用并配合使用不同TN接地系统方案。