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低压配电系统接地方式详解:TN、TT、IT系统原理与应用指南

创作时间:
作者:
@小白创作中心

低压配电系统接地方式详解:TN、TT、IT系统原理与应用指南

引用
CSDN
1.
https://blog.csdn.net/jualay/article/details/146121801

在低压配电系统中,接地是保障人身安全、设备正常运行及电力系统稳定性的关键措施。合理的接地方式能够有效防止人身伤害、设备和线路损坏和保障电力系统正常运行。常见的接地系统包括TN、TT和IT,每种系统具有独特的结构特点和适用场景。

TN接地系统

定义与分类

TN系统(Terre-Neutre)是指电源中性点直接接地,设备外露导电部分通过保护线(PE)与中性线(N)连接的系统。根据PE与N的组合方式,TN系统分为以下三类:

  • TN-C结构:PE与N合并为PEN线,三相四线制。

  • TN-S结构:PE与N完全独立,三相五线制。

  • TN-C-S结构:前段为TN-C,后段为TN-S,结合两者的特点。

工作原理

  • TN-C原理

  • 经济性:TN-C系统中的N线和PE线合并为PEN线,这使得系统结构更简洁。由于减少了导线数量,TN-C系统在经济性上具有一定的优势。

  • 安全性:由于PEN线在漏电保护器中漏电流相互抵消,导致漏电保护器不能发挥保护作用。此外,PEN线接到设备金属外壳上可能导致设备外壳带电,存在安全隐患。

  • TN-S原理

  • 经济性:TN-S系统中有专用的N线和PE线。由于导线数量变为5根,TN-S系统在经济性上不具有优势。

  • 安全性: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。 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。

  • TN-C-S原理

    1. 工作中性线 N 与专用保护线 PE 连接。当线路不平衡电流较大时,电气设备的零保护受中性线电位的影响。TN-C-S 系统可以将电机外壳的电压降低到对地电压,但不能完全消除这个电压。该电压的大小取决于布线的负载不平衡和这条线路的长度。负载不平衡性越强,接线越长,设备外壳对地的电压偏移就越大。因此,要求负载不平衡电流不宜过大,并且 PE 线应反复接地。
    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会导致前部漏电保护器跳闸,造成大面积停电。
    3. 除一般箱内的 PE 线必须接 N 线外,N 线和 PE 线不得在其他隔间内接。PE 线路上不得安装开关和熔断器,不得将 PE 用作接地。

优缺点分析(表格)

类型
优点
缺点
TN-C
节省材料成本,结构简单
PEN线断线可能导致设备外壳带电,安全性低
TN-S
安全性高,电磁干扰小
需单独敷设PE线,成本较高
TN-C-S
兼顾成本与安全,灵活性高
需确保TN-C与TN-S分段处的可靠连接

TT接地系统

定义与结构

TT系统(Terre-Terre)中,电源中性点直接接地,设备外露导电部分通过独立的接地装置接地,PE线与电源中性点无直接连接。

  • 第一个符号 T:电源系统的中性点直接接地;
  • 第二个符号 T: 负载设备外露不与带电体相接的导电部分与大地直接联接,与系统如何接地无关。

工作原理

  • 安全性:当电气设备的金属外壳带电时(相线接触外壳或设备绝缘损坏漏电),接地保护可以大大降低触电的风险。
  • 经济性:TT 系统的接地装置消耗大量钢材,难以回收。

优缺点分析(表格)

优点
缺点
独立接地,不受电网PE线影响
需额外安装RCD,成本较高
适合分散供电场景
接地电阻要求严格,施工复杂

IT接地系统

定义与结构

IT系统(Isolé-Terre)中,电源中性点不接地或通过高阻抗接地,设备外露导电部分独立接地。

  • I :电源侧没有工作接地,或高阻抗接地。
  • T :负载侧电气设备已接地。

工作原理

IT 模式供电系统在供电距离不长时可靠性高,安全性好。它比电源的中性接地系统更安全。但是,如果电源长时间使用,则不能忽视电源线对地的分布式电容。当短路故障或负载漏电导致器件外壳带电时,漏电流会形成一条通地路径,保护装置不一定动作。

优缺点分析(表格)

优点
缺点
供电连续性高,首次接地不跳闸
需配备绝缘监测系统,成本高昂
安全性高,触电风险低
系统复杂度高,维护难度大

接地系统对比表

系统类型
安全性
优点
缺点
经济性
典型应用场景
TN-C
较低(PEN线断线时设备外壳带电风险高)
1. 结构简单,节省材料成本
2. 无需单独敷设PE线
1. PEN线故障可能导致触电
2. 电磁干扰较大
低(初期成本最低)
老旧工业厂房、逐步淘汰的改造项目
TN-S
高(PE与N独立,漏电时快速切断电源)
1. 安全性高,触电风险低
2. 电磁兼容性好
1. 需独立敷设PE线,成本较高
2. 施工复杂
高(初期与维护成本高)
商业建筑、数据中心、医院、高端制造业
TN-C-S
中高(前段TN-C节省成本,后段TN-S保障安全)
1. 兼顾成本与安全性
2. 灵活性高,适合改造项目
1. 需确保TN-C与TN-S分段处的可靠连接
2. 前段仍存在TN-C的断线风险
中(综合成本适中)
城乡结合部供电、老旧系统升级改造
TT
中(依赖RCD和接地电阻,需定期维护)
1. 独立接地,不受电网PE线影响
2. 适合分散式供电场景
1. 需安装RCD,成本较高
2. 接地电阻要求严格(≤4Ω)
3. 供电连续性较低
中低(初期成本低,维护成本中)
农村电网、路灯配电、临时施工现场、户外设备
IT
极高(首次接地不跳闸,需绝缘监测;双接地时保护动作)
1. 供电连续性最高
2. 触电风险极低
3. 适合易燃易爆环境
1. 需配置绝缘监测系统,成本高昂
2. 系统复杂度高,维护难度大
极高(初期与维护成本高)
医院手术室、矿井、石油化工、船舶电力系统
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