三相五线制接零保护系统分析及应用

什么是TN-S 接零保护系统? TN-S 接零保护系统与广为流传的三相五线制是一回事吗?如何正确设置TN-S 接零保护系统?本文尝试从以下五个方面为您做深入浅出的解答。

1、三相五线制及其标准术语

不少电气方面的教科书，甚至一些相关政府部门发布的红头文件中经常会使用三相五线制一词。何谓三相五线制? 作为一种制度，三相五线制就是TN-S 接零保护系统，但三相五线制并不仅仅等同于三相五线。由图一可见，根据负荷是否使用工作零线(N)，接零保护系统的结线形式可以是三相四线或三相五线，如果是单相负荷，甚至可以是单相三线。

很多人是根据电线电缆的芯线数习惯地把电力系统的结线形式称为三相三线制、三相四线制和三相五线制。其实，它们的内涵以电线电缆芯线的多寡是表达不全的，尤其表现在间接接触电击的保护方式上。正确的术语来源于国际电工委员会(IEC)对电源系统的统一规定，分别称之为IT系统、TT系统和TN系统。所谓IT系统是指电源系统的带电部分不接地或通过阻抗接地，电气设备的外露导电部分接地的系统。 “I”表示配电网不接地或经高阻抗接地;“T”表示电气设备的外露导电部分接地。IT系统就是人们常说的“保护接地”系统，对应于人们俗称的三相三线制。TT系统是指电源系统有一点直接接地，设备外露导电部分的接地与电源系统的接地电气上无关的系统。前后两个字母“T”分别表示配电网中性点和电气设备的外露导电部分接地，没有与之对应的俗称(不少人管它叫“保护接地”，其实“保护接地”是三相三线制系统的专有名词，并不适用于它)。而TN系统指的是将电气设备的外露导电部分与工作零线相接的系统，称作接零保护系统，用 TN 表示，人们习惯称它为“保护接零”系统。此系统又可细分为TN-C、TN-C-S和TN-S接零保护系统。TN-C接零保护系统是把工作零线与保护零线合一设置的系统，对应于人们俗称的三相四线制。TN-C-S接零保护系统则是将工作零线与保护零线前一部分合一，后一部分分开设置，此系统也没有与之对应的俗称，《施工现场临时用电安全技术规范》(JGJ46-2005)命名它为局部TN-S接零保护系统。TN-S接零保护系统指的是工作零线与保护零线分开设置的系统，对应于人们俗称的三相五线制。

2、为什么要实行三相五线制

在三相四线制电源系统中，零线兼有工作零线和保护零线的双重功用，我们把它称作PEN线(图二)。采用PEN线来做保护存在着一定的弊端。

其一，中性点漂移带来的影响。负荷不(píng)衡时，中性点发生漂移，电源中性点和负荷中性点之间产生电压。

电压的大小为：UOO′=(UAYA UBYB UCYC)/(YA YB YC YN)

UA、UB、UC -三相的相电压(向量)

Y—导纳;Y=1/Z

要使UOO′等于零，必须使式中的分子等于零，或者分母无穷大。满足分子等于零的条件是负荷必须对称，即YA YB YC=Y

则UAYA UBYB UCYC=(UA UB UC)Y=0;满足分母无穷大的条件是YN ,ZN 0，即PEN线上的阻抗趋于零。

有人曾做过Pspice仿真实验，将3000盏40W日光灯均匀分布在三相上，按三种情况进行研究。第一种情况，某一相负荷不变，另外两相，其中一相负荷增加，另一相负荷减少(即A相为1000盏，B相为1000 K盏，C相为1000-K盏，K=100,200，…，1000);第二种情况，某两相负荷增加，另一相负荷减少(即A相为1000-K盏，B相为1000 K/2盏，C相为1000 K/2盏，K=100,200，…，1000);第三种情况，某两相负荷减少，另一相负荷增加(即A相为1000 2K盏，B相为1000-K盏，C相为1000-K盏，K=100,200，…，1000)。实验数据见下表：