浅谈TN-S系统

浅谈施工现场临时用电TN-S系统

现行《施工现场临时用电安全技术规范》JGJ46-2005中规定施工现场临时用电工程必须采用TN-S接零保护系统，下面对该系统从三个方面进行理解说明。 一、 接地保护系统的定义

在电源中性点直接接地的低压供电系统中，电气设备的接地保护分为两大类，一类是TT系统，一类是TN系统。TN系统又分为三种形式：1.TN-C系统，TN-S系统，TN-C-S系统。各系统定义如下： T----------变压器

TT----------电源中性点直接接地，电气设备外露可导电部分直接接地的保护系统，其中电气设备的接地点独立于电源中性点接地点。

TN-------电源中性点直接接地时电气设备外露可导电部分通过零线接地的接零保护系统。 TN-C----------工作零线与保护零线合一设置的接零保护系统。 TN-S-----------工作零线与保护零线分开设置的接零保护系统。

TN-C-S-----------工作零线与保护零线一部分合一、一部分分开设置的接零保护系统。 二、TN-S系统的工作原理及优势

1. TN-S系统保护作用的工作原理如图所示：

(图一)TN-S 系统

假设C相线碰到了设备外壳，由于设备外壳接了保护零线，所以相对零线短路，巨大的短路电流会使保护装置（漏电保护器）立刻动作而切断电源。这时即使有人碰到设备外壳，由于人本身就有较大的电阻，加上人和地面之间有接触电阻，短路电流不会经人体、大地、接地体回到零点。这样漏电电流对人体就不能构成触电危险，也就实现了保护作用。 2. TN-S系统的优点：

采用TN-S系统保护时，所有电气设备的外露可导电部分都可以十分方便的通过保护零线（PE线）进行接零保护，而且正常情况下PE线是不带电的，所以外露可导电部分与大地是等电位的。这样人体触到这些外露可导电部分时，不会有触电的感觉，系统起到的保护效果是显而易见的。

三、TT系统与TN系统的差别

为了更深刻地了解TN-S系统，我们从反面来分析一下TT系统和TN-C系统。TT系统和TN-C系统与TN-S系统相比存在着一定的缺点和潜在的危险。首先分析一下TT系统，如图二所示。

图

设R1 R2都等于4Ω，假设有一相线碰壳，则故障电流I通过R1 R2 形成回路。

220V 大家知道，流过普通熔体的实际电流等于或大于其额定电流2.5倍时I?(4?4)??27.5?才能保证熔体很快熔断。流过普通自动开关的实际电流等于或者大于其额定电流的1.25倍

时才能使自动开关很快跳闸。所以27.5A的故障电流只能保证额定电流为11 A的熔体和额定电流为22A的自动开关很快动作。若电气设备的功率大，所用的熔丝和自动开关的额定电流值大于上述数值，这样保护装置就不能及时动作。这时，TT系统的缺点也就显而易见了。

再来分析一下TN-C系统。采用TN-C系统时，虽然电气设备的外漏可导电部分也可以通过N线很方便的接地，但是由于正常情况下，N线上会因为三相负荷不平衡而流过不平衡电流，或因单相设备的需要而流过工作电流。当人触到这些设备时就有触电的危险。而N线中的电流越大，设备的对地电压就越大，从而人触电的危险就越大。

由此可见不论从保护效果上还是从安全可靠度上，TN-S系统都存在着明显的优势 （三）TN-S系统在施工现场实际应用中出现的问题

（1）TT系统和TN-S系统混用（一部分设备做接零保护，一部分做接地保护）。

一些工作人员为了省事，在TN-S系统中对一些比较偏远的设备直接做接地保护（TT系统），将接零保护和接地保护混用，这样很容易出事故，见图。

图

设D2的外壳带电（220V），则故障电流由图示方向通过R1 R2回到零点，在设R1=R2=4Ω，经分析此时中性点的对地电压由0V升为110V，因为此时的零线和所有接零设备的金属外壳相连接，这样所有做接零保护的设备金属外壳就会有一个对地电压为110V，如果有人触到D1的外壳时就会造成触电。所以在施工现场我们不能为省事，将接零保护和接地保护混用。

（2）TN-S系统中没有做重复接地或者按接地组数不够，尤其末端接地容易被忽视。 下面结合图四介绍一下重复接地的保护原理。 图

设备B点不接地，假如PE线在E点断开，那么E点后的设备（D2、D3）处于非保护状态。再设D2外壳带电，由于D3的外壳与D2的外壳时通过PE线相连接的，所以D3的外壳也会带电，这是非常危险的。重复接地以后，B点为重复接地，这时故障电流通过接地体R1、R2回到零点。人体电阻比（R1+R2）大的多，电流就根本不会经人体构成回路，但这时的保护效果要差。由此可见，PE线的重复接地不得少于三处应分别设置于供电系统的首端、中间、末端，而且每处重复接地的阻值不得大于10Ω。 （3）在N线上做重复接地。

规范规定重复接地必须由PE线上做出，严禁在N线上做出，否则N线中的电流将会分流经大地和电源中性点工作接地处形成回路，使PE线对地电位升高而带电。 （4）PE线和N线经总漏电保护器分开后，又在系统后面某处有电气连接。

假如一旦出现这种问题，会导致N线中的电流流向PE线，因电器设备的外壳时与PE线连接的，这样电气设备的外壳将出现一个对地电压。如果这个对地电压超过安全电压，就会对人的安全构成威胁。

（5）系统的N线没有经过漏电保护器。

首先我们来看一下漏电保护器的工作原理，如图 图 正常工作时电路中除了工作电流外没有漏电通过漏电保护器，此时流过零序互感器的电流大小相等，方向相反，总和等于零，互感器铁心中感应磁通也等于零，二次侧绕组无输出，自动开关保持在接通状态，漏电保护器处于正常工作状态。当设备发生漏电时就会有一个故障电流流经接地线或保护零线，这样流过检测互感器内电流量和不为零，互感器铁芯感应处磁通，其二次绕组就会有感应电流产生，经放大后输出，使脱扣器动作推动自动开关跳闸达到漏电保护的作用。

在我们了解了漏电保护器的工作原理后就不难理解为什么N线作为工作线必须经过漏电保护器。假如N线没有通过漏电保护器，一旦N线中存在电流，漏电保护器就会动作。这样不仅PE线会失去正常的保护作用，而且还会影响设备的正常工作。 （6）将PE线接入漏电保护器中。

一些工作人员由于对漏电保护器的原理不够了解，将PE线也接入了漏电保护器，通过分析漏电保护器工作原理可知，当我们把PE线也接入漏电保护器时，即使设备发生了漏电，漏电保护器也不会动作。这样漏电保护器等于虚设将失去保护作用。 （7）将PE线与N线混用、代用。

PE线与N线实际应用中应严格区分开来。PE线时保护零线，只用于连接电气设备外漏可导电部分，在正常情况无电流通过，与大地保持等电位：N时工作零线，作为电源线用于连接单相设备或者三相四线制设备，在工作情况下时有电流通过的，所以要严格区分开来。为了明显区分PE线和N线，按国际统一标准，PE线一律采用绿/黄双色线；N线采用淡蓝色。

（8）PE线的引出位置不当。

下面按《规范》的相关规定，结合施工现场实际设置的TN-S系统示意图，介绍一下TN-S系统PE线的引出位置

图

对于专用变压器供电的TN-S系统，PE线必须由工作接地线，配电室电源侧零线或总漏电保护器电源侧零线引出；对于公用变压器三相四线制供电时的局部TN-S系统，PE线必须由电源进线零线重复接地处或总漏电保护器电源侧零线处引出。 （9）在PE线上装设熔断器或开关。

规范规定PE线上严禁装设熔断器或者开关，否则容易出现保护零线断路，使保护零线失去保护作用。

（10）PE线出现中间部位断接。

这个问题在施工现场出现的频率较高。一旦PE线出现中间断接，假如系统没有做重复接地，那么断点E往后的设备处于无保护的状态；假如系统有重复接地如上图所示，那么断点E往后的设备处于接零保护状态，而B点以前的设备处于接零保护状态，这样就出现前面所讲的接地与接零混用的问题。所以我们必须确保施工现场的PE线时贯穿于我们整个用电

系统的同时，还要确保PE线不出现断点，一旦出现断点要立刻采取措施整改，杜绝触电事故的发生。