浅析建筑施工现场临时用电的TN—S系统

发布时间：2022-10-05 10:08 热度：

　　摘要： 建设部《施工现场临时用电安全技术规范》(JGJ46-2005)第1、0、3条规定：“建筑施工现场临时用电工程专用的电源中性点直接接地的220/380V三相四线制低压电力系统，必须符合下列规定：1、采用三级配电系统;2、采用TN-S接零保护系统;3、采用二级漏电保护系统”。这对TN-S供电系统的使用作出了强制性的规定必须严格执行，对施工现场作业人员的人身安全和设备安全提供了可靠的保证措施。但我们在对施工现场的检查中，发现部分施工工地不能正确配置TN-S供电系统，现根据规范和标准的要求，结合自己的实际经验，就施工现场如何正确配置TN-S三相五线制供电系统做一浅析。

　　自2005年7月1日起，国家建设部颁布的《施工现场临时用电技术规范》(JGJ46——2005)开始实施。现行规范是经专家组在原规范的基础上，并结合十几年的实际经验加以更新的。较原规范而言，现行规范在对施工现场临时用电的保护系统上做出了更细化，深化，具体化的规定。

　　现行规范规定建筑施工现场临时用电工程专用电源中性点直接接地的220/380V的低压系统,必须采用TN-S接零保护系统。下面我们从以下三个方面对TN-S系统进行说明。

　　(一) TN-S系统的含义

　　在电源中性点直接接地的低压系统中，电气设备的接地保护系统可以分为两大类：

　　一类是TT系统，一类是TN系统。TN系统又分为三大类：1 .TN—C系统，2. TN—S系统，3. TN—C—S系统。现行规范对各个系统做了明确的定义。

　　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接地保护系统，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前一部分合一，后一部分分开设置的接零保护系统。

　　(二) TN-S系统的优势

　　TN—S系统保护效果为什么要比其它系统的保护效果更强，它的优点何在?我们首先分析一下其保护作用的工作原理，如图一所示。

　　(图一)TN-S系统

　　假设C相线碰了机壳，由于机壳接了保护零线，所以C相对零线短路，巨大的短路电流会使保护装置立刻动作而切断电源。这时即使有人触了机壳，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，短路电流根本不会经人体、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。

　　我们再来了解一下TN—S系统的优点，采用TN—S系统接零保护时，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。这样系统起到的保护效果是显而易见的。

　　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。

　　(图二) TT系统

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

　　I= 220V/(4+4) = 27.5A 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的2.5倍时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的电流的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11A的溶体和额定电流为22A的自动开关很快的动作。若电气设备的功率大，所用的溶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，虽然电气设备的外露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。因而与其相连的外露可导电部分都不同程度的带电，这样设备外壳就会存在一个对地电压，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，见图三。

　　(图三) TT系统和TN-S系统混用

　　设D2的外壳带电(220V)，则故障电流由图示方向通过R2 R1回到零点。再设R1=R2=4欧，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了省事，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接地的组数不够，尤其末端接地容易被忽视。

　　下面笔者结合图四介绍一下重复接地的保护原理。

　　(图四) 重复接地的作用

　　先设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的外壳是通过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R2、R1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(见图六)，而且每处重复接地的阻值不得大于10欧

　　(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，因电器设备的外壳是与PE线连接的，这样电器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很大的威胁。

　　(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，如图五

　　( 图五) 漏电保护器的原理图

　　正常工作时电路中除了工作电流外没有漏电流通过漏电保护器,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,互感器铁芯感应出磁通,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。

　　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线实际应用中应该严格区分开来。PE线是保护零线，只用于连接电气设备外露可导电部分，在正常情况无电流通过，与大地保持等电位;N线是工作零线，作为电源线用于连接单相设备或者三相四线制设备，在工作情况下是有电流通过的，所以要严格区分开。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线用浅兰色。

　　(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(图六)，介绍一下TN—S系统PE线的引出位置

　　(图六) TN-S接零保护系统

　　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处引出;对于共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线上装设熔断器或者开关。

　　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;假如系统做有重复接地如上面图四所示，那么短点E往后的设备处于接地保护状态，而E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线是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。

　　以上我们就建筑施工现场用电工程中TN-S系统的含义、优势和实际应用中容易出现的问题做以简单的叙述。只要我们加强施工现场的用电管理并严格执行规范中的各项规定，就能将施工现场发生触电事故的可能性降到最低，确保施工现场的用电安全。

　　参考文献

　　[1]《施工现场临时用电安全技术规范》.建设部,(JGJ46-2005)

　　[2]《建设工程施工现场供用电安全规范》. 建设部,(GB 50194-93)