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TT、TN 和 IT 系统的选用准则

来自电气装置应用(设计)指南

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接地系统的选用与安全准则无关,因为如果正确执行了所有的安装和运行法规,这三种系统就人身保护而言是相同的。最合适的接地系统选用应视规范的要求、供电不间断性、运行条件以及网络和负载类型而定。

就人身保护而言,如果正确执行了所有的安装和运行法规,这三种接地系统是相同的。因此其选用与安全准则无关。

应综合考虑规范的规定、供电不间断性、运行条件以及网络和负载类型等要求,从而选用最适合的接地系统 (见图表 E16)。

接地系统的选用由下列因素确定:

  • 首先,规范规定了某些情况下强制采用的接地系统;
  • 其次,如果装置是由业主自己的中压 / 低压变压器供电 (中压用户),或业主有其自备电源 (或分隔绕组变压器),则考虑业主的决定。


  TT     TN-S TN-C IT1 (a) IT2 (b) 注释
电气特性
故障电流 - - - - - + - - 只有 IT 系统才产生实际上可忽略不计的第一次故障电流
故障电压 - - - + - 在 IT 系统内,第一次故障时的接触电压很低,但第二次故障时的接触电压相当大
接触电压 +/- -      - - + - 在 TT 系统内如设有等电位连接接触电压很低,否则就高
保护
人身放间接接触 + + + + + 如果遵守法规,所有接地系统的效果是相同的
装设有应急发电机时的人身保护 + - - + - 确保由 RCD 作保护的系统内,保护效果不受电源内部阻抗变化的影响
防火 (装有 RCD) + + 不允许采用 + + 在能装用 RCD 的接地系统内防火的效果是相同的,在有火灾危险的房屋内 TN-C 系统是禁止采用的
过电压
持续过电压 + + + - + 在 IT 系统内如发生第一次绝缘故障将产生相对地持续过电压
瞬态过电压 + - - + - 大故障电流的系统内可能产生瞬态过电压
变压器绝缘击穿引起过电压 (一次 / 二次) - + + + + 在 TT 系统内,不同接地极的电压是不均衡的,在其他系统内则是互相连通到一个接地极上的
电磁兼容
对近旁落雷的抗扰 - + + + + 在 TT 系统内各接地极间的电压可能不均衡,在 TT 系统内两分开的接地极间有一大电流的环路
对中压线落雷的抗扰 - - - - - 中压线受直接雷击对所有接地系统的后果都是相同的
电磁场的持续辐射 + + - + + 将 PEN 线与建筑物的金属结构连接将有助于连续生成电磁场
PE 线的瞬态不等电位 + - - + - 当出现大故障电流时 PE 线不再等电位
供电不间断性
第一次故障时的切断电源 - - - + + 只有 IT 系统在发生第一次故障时不切断电源
发生绝缘故障时的电压暂降 + - - + - TN-S、TN-C 和 IT (第二次故障) 系统内产生的大故障电流可引起相电压的暂降
电气装置
特殊的保护电器 - + + - - TT 系统要求装用 RCD,IT 系统要求装用绝缘监测器
接地极数量 - + + -/+ -/+ TT 系统要求设置两个独立的接地极。IT 系统可设置一个或两个接地极
电缆数量 - - + - - 仅 TN-C 系统在某种情况下可减少电缆数量
维护
修理费用 - - - - - - - - 修理费用与故障电流幅值大小引起的损坏严重程度有关
装置损坏 + - - ++ - 产生大故障电流的系统在清除故障后需对装置进行检验


图表 E16 : 各种接地系统的比较

(a)第一个故障发生时的IT-网络。
(b)第二个故障发生时的IT-网络。


如果业主有根据地提出一种选择,则此接地系统的选择需与网络设计人员 (设计事务所、承包商) 进行商讨。

讨论内容应包括:

  • 首先,运行要求 (要求不间断供电的水平) 和运行条件 (是否由电气专业人员进行维护,是内部人员还是外源人员等);
  • 其次,配电网络和负载的非一般特性 (见下页图表 E17)。


配电网络类型 推荐采用 可能采用 不推荐采用
很大的网络,外露可导电部分接地极良好(最大值 10 Ω)
图表 E17a.jpg
  TT, TN, IT (1)或混合采用   
很大的系统,外露可导电部分的接地极差 (> 30 Ω)
图表 E17a.jpg
TN TN-S IT (1)
TN-C
气候骚扰地区 (有暴风雨)(例如电视台或无线电发射机)
图表 E17b.jpg
TN TT IT (2)
大泄漏电流的配电网络 (> 500 mA)
图表 E17c.jpg
TN (4) IT (4)
TT (3)(4)
  
有户外架空线的配电网络
图表 E17d.jpg
TT (5) TN (5) (6) IT (6)
应急备用发电机组
图表 E17e.jpg
IT TT TN (7)
负载类型
对大故障电流敏感的负载 (电动机等)
图表 E17f.jpg
IT TT TN (8)
低绝缘水平的负载 (电炉、电焊机、加热器件、浸没式加热器、大厨房内的电气设备)
图表 E17g.jpg
TN (9) TT (9) IT
有大量接于相线 — 中性线间的单相负载(移动式、半固定式设备)
图表 E17h.jpg
TT (10)
TN-S
  IT (10)
TN-C (10)
风险性大的设备 (升降机、传送带)
图表 E17i.jpg
TN (11) TT (11) IT (11)
众多的辅助设备 (机床)
图表 E17j.jpg
TN-S TN-C
IT (12 bis)
TT (12)
其它
经星 — 星绕组变压器提供的电源 (13)
图表 E17k.jpg
TT IT
无中性线
IT (13)
有中性线
有火灾危险的房屋
图表 E17l.jpg
IT (15) TN-S (15)
TT (15)
TN-C (14)
低压用户用电增加,需自建变电站
图表 E17m.jpg
TT (16)    
需经常改动的电气装置
图表 E17n.jpg
TT (17)   TN (18)
IT(18)
不能保证接地回路电气导通性的电气装置(施工现场、老旧电气装置)
图表 E17o.jpg
TT (19) TN-S TN-C
IT (19)
电子设备 (计算机、可编程序控制器)   TN-S TT TN-C
机械的控制 — 监测网络,可编程序控制器的传感器和执行器   IT (20) TN-S, TT  

图表 E17 : 配电网络和负载对接地系统选用的影响


(1) 当规范中对接地系统的选用未作规定时,可按运行特性选用 (由于安全的原因,工作的连续性是强制性的,或出于提高生产率的需要等)。
不论是哪一接地系统,发生绝缘故障的几率都是因配电网络长度的增加而增大,因此宜将配电网络分小以便寻找故障,也有利于上表所推荐的接地系统更好地实现其作用。
(2) 电涌抑制器的被击穿将使隔离的中性点变成接地的中性点,在多雷区和由架空线供电的电气装置中这是高风险的。如果为了提高供电不间断性而选用 IT 系统,设计人员应仔细地计算第二次故障时的跳闸条件。
(3) RCD 误动的风险。
(4) 不论是哪一种接地系统,如果易于判断泄漏电流大的部位,理想的处理方案是将该部位隔离。
(5) 存在因发生相线对地故障而影响等电位作用的风险。
(6) 由于有潮气和导电粉尘,绝缘水平得不到保证。
(7) 发电机可能因内部故障而损坏,因此不推荐 TN 系统,更重要的是,如果发电机组是给安全设备供电的,发生第一次故障时该系统必须不跳闸。
(8) 相对地电流可能是 In 的几倍,这样就可能发生电动机绕组损坏或老化加速,或磁回路被破坏的风险。
(9) 综合考虑供电不间断和电气安全的需要,需要且强烈建议,不论采用何种接地系统,都需将这类负载与电气装置的其他负载分开 (装设引出局部中性线的变压器)。
(10) 如果负载设备在设计时不重视产品质量,设备绝缘有迅速下降的风险。采用装有 RCD 的 TT 系统是避免发生事故的最好对策。
(11) 必须考虑到这类负载的频繁动作常能引发事故 (通过与外露导电部分的滑动接触来实现等电位连接)。因此不论采用何种接地系统,建议装用能引出局部中性线的变压器来给这类回路供电。
(12) 装用变压器来形成局部 TN 系统,以避免发生操作危险和第一次故障时 (TT) 或两个故障时 (IT) 不期望的跳闸。
(12 bis) 在控制回路中采用双重断开。
(13) 由于高值的零序阻抗 (至少为正序阻抗的 4 ~ 5 倍),相线至中性线的电流受到过分的限制。这种变压器必须用星 — 三角绕组变压器来替换。
(14) 大故障电流增大了 TN 系统的危险性,TN-C 系统在此类场所禁止采用。
(15) 不论采用何种接地系统,RCD 的整定值必须为 IΔn ≤ 500mA。
(16) 因低压供电的电气装置必须采用 TT 系统。仍旧沿用 TT 系统就使改动现有的装置的工作量最小 (不需增加电缆,不需改动保护电器)。
(17) 可不需聘用高水平的维护人员。
(18) 为保证安全,这类装置需要精心的管理,TN 系统缺少防范措施,为此需要高水平的管理人员花大量时间来保证安全。
(19) 电源线和保护线的断线可使外露导电部分的等电位连接失效,为此推荐采用装有 30MA RCD 的 TT 系统或 TN - S 系统,而且常是强制性的。在十分个别的情况下可采用 IT 系统。
(20) 该方案可避免意外对地泄漏电流引起的误跳闸。