浅析TN-C-S系统的使用方法
fitman
fitman Lv.15
2016年04月12日 09:26:31
只看楼主

本帖最后由 fitman 于 2016-4-12 17:25 编辑 鉴于不少网友对TN-C-S系统的讨论,而规范和设计手册很少给出如何使用TN-C-S系统的方法,本人在这里给出一些观点,希望对大家有所帮助。同时也希望大家指出不足,共同进步。 一、什么是 TN-C-S 系统 TN-C-S系统,按GB14050-2008《系统接地的型式及安全技术要求》的定义。TN系统:电源端有一点直接接地,电气装置的外露可导电部分通过保护中性导体或保护导体连到此接地点。

本帖最后由 fitman 于 2016-4-12 17:25 编辑

鉴于不少网友对TN-C-S系统的讨论,而规范和设计手册很少给出如何使用TN-C-S系统的方法,本人在这里给出一些观点,希望对大家有所帮助。同时也希望大家指出不足,共同进步。
一、什么是 TN-C-S 系统
TN-C-S系统,按GB14050-2008《系统接地的型式及安全技术要求》的定义。TN系统:电源端有一点直接接地,电气装置的外露可导电部分通过保护中性导体或保护导体连到此接地点。TN-C-S则是系统中的一部分中性导体和保护导体是合一的。
TN-C-S.png
二、TN-C-S系统的优缺点:
1、优点:
a、节省费用;
b、一般会减少相保阻抗,也就是能增加单相接地故障的电流,从而增加保护的灵敏度;
c、减少NPE导体之间的电压差,对某些电子设备特别适用。
2、缺点:
a、因为部分导体为PEN导体,这部分导体的意外断开会使中性点的不平衡电压飘移体现到设备的外壳上,增加意外电击的风险;
b、线路前端没法使用RCD作保护。
3、优缺点分析
使用TN-N-S系统多是为了节省费用,但实际上第二点也是重要的因素。至于缺点,正是很多设计者害怕命使用TN-C-S系统的原因,实际上并不可怕,象a 点的问题,可以通过建筑物总等电位来解决(这本来就要做的,不增加费用);而前端不能使用RCD,更不是什么问题,对于主供电线路,RCD一般不是必选项,进入建筑物后,会分成TN-S系统,这时加RCD就没问题了。
三、TN-C-S系统的应用
从上述的简单分析,大家可能觉得可以放心使用TN-C-S系统了,但实际上并不是那么简单。主要体现在两点:
1、 对PEN线的足够保护。也就是PEN导体不能断开。除在PEN上严禁装置开关电器外,还应在布线方式上满足规范的要求。这点对于设计人员来说是容易做到的,因为外线工程的布线方式一般没有按接地方来提出不同的要求。
2、 另一点最容易忽略,也是本文重点说明的。规范中(设计原理也是如此)“在设计不适当的情况下,一些工作电流就可能通过不期望的路径流通。”而这些电流可能引起火灾、腐蚀、电磁干扰。
TN-C-S示意图.jpg

上图是一个使用TN-C-S系统供电的原理图,应该注意到的是,当配电所与建筑物1的地网是连在一起时(图中的m点与n点)。就会出现了地网与PEN导体并联的现象,也就是出现了I。与I’。两个电流。由于mn的阻抗与PEN的阻抗是比较接近甚至于小于PEN的阻抗,因此I’。会有较大的数值,这是我们不能接受的,也就是违反了上述工作电流不应通过不期望的路径。只有当两地网不连通时,这个TN-C-S供电系统才成立。
应该注意的是,上图中即使两地网不连通,但由于接地电阻的存在,实际上I。是一直存在的,只是由于I。’与I。相差两个数量级,工程上认为这是可接受的。但如果在实际的情况下,对那个微量的I。’也不允许存在,这时就不应采用TN-C-S配电了。
四、使用TN-C-S系统时应注意的问题
上述谈到了使用TN-C-S系统的条件,在实际应用中还应注意以下一些问题。
1、 电源点到用电点之间是否有水管、燃气管、穿线管等金属性的管道。由于这此管道如果是金属性的,他们进入建筑物时是要做总等电位连接的,这时实际上会把电源点与用电点的地连在一起了,从而出现上述三.2的不合理现象,从而影响了TN-C-S的使用。幸好现时新建建筑多采用塑料管。如果是金属管道,又要用TN-C-S系统,则应在管道中加一个绝缘的接件。
2、 如果第1点还容易注意到,下面说的就有一定的隐秘性了。那就是作为电源、通信等电缆的金属加强或屏蔽层。象常用的YJV22电缆,其铠装一般是要两端接地的,同样,传信号用的RVVP导线的屏蔽层一般也是两端接地的。如何解决这个问题,方法有两个,一个是如果距离近,附近又没有什么干扰源,可使用一点接地的方式;另下个方法是一端接地,另一端通过SPD接地;前者简单,后者则能较好的解决问题。当然,这两个方法都不是施工人员的习惯方法,因此应在图纸和施工技术交底中说明。
总结:用好TN-C-S系统的核心是在于“不应让工作电流通过不期望的路径”。
Fitman原创,欢迎指证。


TN-C-S.png


TN-C-S.png


TN-C-S示意图.jpg

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fitman
2016年04月12日 10:44:10
2楼
先占个位!
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beida_energy
2016年04月12日 15:26:04
3楼
探讨一下, 图中的TN-C的部分图有问题。
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fitman
2016年04月12日 16:20:16
4楼
beida_energy 发表于 2016-4-12 15:26 探讨一下, 图中的TN-C的部分图有问题。 这个问题以前已讨论多次了。其实规范上的画法本来就存在两种(一种是1楼的画法,另一种是类似你的修改方案)。虽然很多网友坚持认为第2种画法更范合TN-C的定义。但实际第2种画法是没有实际应用意义的。因为设计者没法为这个设备加上一个检修用的隔离开关(或具有隔离功能的断路器)。所以个人不认为对于TN-C系统没必要过分强调最未端的接线方式。同理,我们使用TN-S系统时,也没必要过分关注变压器引出杆那一小段线路是PEN,而把整个系统定义为TN-C-S。 上述观点我在其他帖子上也表述过多次了。不同意的网友可以保留自己的看法,设计时不用TN-C就是了。鉴于本帖是讨论TN-C-S应用时要注意的问题,希望大家讨论时集中在这点上。
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beida_energy
2016年04月12日 16:37:47
5楼
本帖最后由 beida_energy 于 2016-4-12 16:39 编辑 fitman 发表于 2016-4-12 16:20 这个问题以前已讨论多次了。其实规范上的画法本来就存在两种(一种是1楼的画法,另一种是类似你的修改 …首先,第二种画法更符合国标对TN-C系统的定义!因为引到现场的就是四根导体,第四根就是PNE导体,完全可以完成N导体和PE导体的功能。如果你引到现场的导体变成五根,那就不是TN-C系统!所以,用着不安全,可以不用。但随意的改变定义是不妥的。
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fitman
2016年04月12日 17:19:46
6楼
beida_energy 发表于 2016-4-12 16:37 首先,第二种画法更符合国标对TN-C系统的定义!因为引到现场的就是四根导体,第四根就是PNE导体,完全可 …朋友这么执着这个定义的准确性(不管有没有实际意义),其实是因为你不会在实际工作上处理这个问题。举一个不一定恰当的例子。我们做设计的都知到规范要求照明与动力自成体系。当遇上中央空调、大的电动机,我们都会归入动力系统,但当遇到办公室、家庭等的分体空调、风扇电机都会直照归入照明系统。同样是空调,同样是电机,为什么一时是动力类,一时又是照明类。这实际就是一个合理的变通,因为这是常遇到而且必须解决的问题,所以我们就接受了。反而如果那个设计人员提出为家庭独立引入动力电源,一定会被认为是刚毕业的新人。有人讨论严格的TN-C定义,还有人讨论的严格TN-S定义(关于变压器中性线引出杆的问题)都是没有多少实际意义的,如果参加讨论的朋友没法提出有工程意义的解决方案或新的讨论角度,我个人在这点的讨论就打住了。
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beida_energy
2016年04月12日 17:24:06
7楼
fitman 发表于 2016-4-12 17:19 朋友这么执着这个定义的准确性(不管有没有实际意义),其实是因为你不会在实际工作上处理这个问题。举 …我还真是设计这样的系统,还真是这样安装、运行的!PEN导体引到比如,灯具近旁 ,先连接外壳,再连接灯具的N端子。不引来五根导体。
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beida_energy
2016年04月12日 19:41:01
8楼
说说到优缺点,TN-C-S系统,对PEN导体的保护问题,其实不用太多的顾忌,比如,在TN-C段,一旦PNE导体断开了,单相负荷马上就不工作了,马上就有显示。
反观TN-S系统,PE导体断开后,没有任何表征可以看到,也是非常危险的。也是TN-S系统目前也无法克服的。
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muyuyao
2016年04月13日 00:00:46
9楼
只有当两地网不连通时,这个TN-C-S供电系统才成立。

-------完全赞同!!!

很多人根本不理解这句话的含义!!!

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xiamuzhixin
2016年04月13日 08:49:22
10楼
beida_energy 发表于 2016-4-12 17:24 我还真是设计这样的系统,还真是这样安装、运行的!PEN导体引到比如,灯具近旁 ,先连接外壳,再连接灯 …灯具这么接外壳不带电?
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风平浪静02
2016年04月13日 09:01:57
11楼
首先我们支持楼主把个人学习和理解的认识,以帖子形式提供给大家。叙说有礼有节,引证有理有据。我们对其个人表示感谢!我们关注和回帖也是寄予这方面的因素。
下面我们对一些不同理解给予交代,便于大家印象更加深刻。
第一、TN-C-S相保阻抗小于TN-S没有说服力的。楼主的理由可能是,因为TN-C-S,PE的重复接地,减少了接地阻抗,从而减少了相保阻抗。但是TN-S也存在PE可以重复接地问题,故障电流也可以通过PE重复接地返回电源。按照楼主提供的图片和GB14050的要求,并没有规定TN-C-S转换处必须重复接地。事实上有很多情况下是不重复接地或者没有重复接地的条件。所以,判断是TN-C还是TN-S不看重复接地,看PE是否与N分开的。一个用户,漏保前面分PE,漏保以后就是TN-S,漏保前面就是TN-C,从入户处看是TN-C-S。一幢建筑在进入建筑前面分开PE,进入建筑以后就是TN-S。一个配电室输出也是这样。因为PE不经过负荷电流,所以其产生的电压降小,安全性相对提高,仅此而已。
第二、当两点接地网不连接时,这个TN-C-S才能够成立,有些片面。我们认为两个接地网都是符合接地要求的接地体。PE或者外露可导电部分与之连接,一定能够降低其地大地之间的电位。这两个接地网用导体与之相连,只是提供一个电流支路。如果我们把这条导体看作是埋在地下的PE,应该是不符合实际的。
如果说连接以后会与PEN形成旁路,电流大会引起压降,导致电位抬升,这也不符合实际。PE与大地的电位由符合要求的接地体来保证的。不是通过这条连接导体。相同情况如果没有连接导体,电压降会更大。
第三、把不期望路径电流理解为两地网的连接,是不实际的。其实把两个接地网用导体连接起来,也就是为了提供一条电流通路。因为人们意愿上希望所有地网都连接,但是做不到。
电流在导体中流通和通过大地流通,其流通的机理有所不同。大地当中可能会有微小的气泡结构,两端电压可以导致气泡击穿引起放电。这就是我们所说的杂散电流现象。这是人们所不期望的,这个电流才是不期望路径的电流。我们把两个接地网用导体连接起来,是可以减少这样杂散电流的产生。
总结以上和楼主叙说,从经济上分析;TN-C-S优于TN-S。因为节约了一段导线。从安全性分析;TN-S优于TN-C-S。因为在没有重复接地情况下,TN-S的PE电位相比TN-C-S接近大地。从杂散电流(系统干净度)分析;TN-S优于TN-C-S。因为在PE重复接地情况下,杂散电流TN-S小。
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