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
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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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beida_energy
2016年04月13日 09:06:47
12楼
xiamuzhixin 发表于 2016-4-13 08:49 灯具这么接外壳不带电?接的是PEN导体!
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beida_energy
2016年04月13日 09:20:42
13楼

探讨!
其实,说到两个地网的连接问题,涉及到的,就是保护路径的问题,也是接地系统本身定义的问题。
在上图中,运行的TN-C-S系统,现场做了重复接地,那么本质上,这两个地网就连接了!只是通过的是大地而非一根导体而已。
但是现场设备的保护功能的路径仍然是以PEN导体为主,现场的重复接地也构成了另一条保护路径。
这也是重复接地的作用之一!
在现实中,也没有那个用户会用一根导线讲两个地网连接起来的做法,如果那样,还运行TN-C-S系统干嘛?
直接运行TN-S算了。
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xiamuzhixin
2016年04月13日 09:27:56
14楼
beida_energy 发表于 2016-4-13 09:06 接的是PEN导体!PEN分PE和N的重复接地呢?
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fitman
2016年04月13日 09:43:03
15楼
风平浪静02 发表于 2016-4-13 09:01 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 …感谢风平浪静朋友的认真回复,令我最深入地思考了自己的思路。现给出自已的一些分析。1、TN-C-S系统一般能比TN-S系统增加单相接地故障保护的灵敏度。我在这里说的是一般情况。原因很简单:一般两系统相比,相保回路前者为L+PE1+PEN,后者是L+PE1+PE2(PE1和PE2分别是建筑物内部和外部的PE导体),差别在于PEN和PE2,我们知到,一般工程设计,PE截面=1/2相导体截面,而一般PEN截面=相导体截面。所以很多情况下TN-C-S系统的相保阻抗会小于TN-S系统,从而使保护的灵敏度增高。另外要注意的是,重复接地会影响相保回路的阻抗,但在灵敏度校验中是不能考虑的。这是因为重复接地分为PE重复接和PEN重复接地两种,前者确实会大大减少PE的阻抗(现代民建中甚至会出现阻抗减少超过一半以上),但由于这个阻抗是不可计算和变动的,因此出于安全保守原则,我们只会只计算PE导体本身的阻抗。而PEN的重复接地是基于不同地网的,因此一般会比PE导体的阻抗高出两个数量级,所以一般不用考虑。先写到这里,后面两点想清楚再讨论。
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fitman
2016年04月13日 10:12:32
16楼
beida_energy 发表于 2016-4-13 09:20 探讨!其实,说到两个地网的连接问题,涉及到的,就是保护路径的问题,也是接地系统本身定义的问题。 …这里涉及到的是接地点与PEN分流的问题,也就是要我在主帖第二个图中的I。与I。‘的关系问题。说明一下,图中我把两地网之间mn两点画成一条线,只是为了方便说明问题,它可以是大地(这时两地网是分开的),也可以是两个地网之间同基础的钢筋网(如同一地下车库的小区),也可以是虽然不同地网,但之间有钢铁水管,电缆屏蔽层连接时之间的导体。我们知道,PEN上流过的工作电流I。可能很少,也可能很大。它是工作电流,出于安全及其他原因,我们不希它流过不预期的路径(这点与流过PE的故障电流不一样)。设计中,只要使用TN-C-S系统,出于安全目的,PEN必有一点重复接地,从而使重复接地点与电源接地点之间产生了联系。当电源与供电点之间是同地网或有导体直接连接时,其产生的I。‘电流是相当大的(一般与I。同级)。但当两者之间的地网不连通时,由于接地电阻远大于PEN导体的阻抗,因此I。’远小于I。的。这个I。‘小于什么程度才是可接受的,规范没说,手册也没写,但从实际工程应用中,一般认为由接地电阻产生的小电流I。’是可以接受的。
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beida_energy
2016年04月13日 10:15:15
17楼
fitman 发表于 2016-4-13 10:12 这里涉及到的是接地点与PEN分流的问题,也就是要我在主帖第二个图中的I。与I。‘的关系问题。说明一下, …是的,这个的确很纠结,不做重复接地,不能保证安全,做了重复接地,又形成了不期望的工作电流路径。但的确没有人去连接这两个接地网的。
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beida_energy
2016年04月13日 10:17:33
18楼
xiamuzhixin 发表于 2016-4-13 09:27 PEN分PE和N的重复接地呢?TN-C系统PEN导体不分开!
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fitman
2016年04月13日 10:24:49
19楼
beida_energy 发表于 2016-4-13 10:15 是的,这个的确很纠结,不做重复接地,不能保证安全,做了重复接地,又形成了不期望的工作电流路径。但 …是的,现在的建筑要求做总等电位,所以PEN一定会重复接地。很多设计人员都注意到不同地网的要求,但我更觉得应注意实际工程上一不小心就把两个地网连接起来,就如我在前文中后面提到的两点。
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xiamuzhixin
2016年04月13日 10:25:22
20楼
beida_energy 发表于 2016-4-13 10:17 TN-C系统PEN导体不分开!这帖子说的不是TNCS么?不分的话,就必须要做漏电了。
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风平浪静02
2016年04月13日 10:29:54
21楼
fitman 发表于 2016-4-13 09:43 感谢风平浪静朋友的认真回复,令我最深入地思考了自己的思路。现给出自已的一些分析。1、TN-C-S系统一般 …谢谢回复,你这样的解释是有道理的。我光注意了也就是能增加单相接地故障的电流注重了接地故障,没有考虑外露可导电部分故障。所以认为接地电流回路基本是相同的。不过从导线截面大小分析也有一定的局限性。
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