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低壓配電係統解決方案

發布時間:2008-07-29

我國發電廠的發電機組輸出額定電壓為3.15~20KV。為了減少線路能耗、壓降,以及節約有色金屬和降低線路工程造價,必須經發電廠中的升壓變電所升壓至35~500KV,再由高壓輸電線傳送到受電區域變電所,降壓至6~10KV,經高壓配電線送到用戶配電變電所降壓至380V低壓,供用電設備使用。

低壓配電係統係統圖基本如下:

 

 

建築工程供電使用的基本供電係統有三相三線製三相四線製等,但這些名詞術語內涵不是十分嚴格。國際電工委員會( IEC )根據接地方式的不同,統

一規定,稱為TT 係統、 TN 係統、 IT 係統。其中 TN 係統又分為 TN-C 、 TN-S 、 TN-C-S 係統。

1、TT 方式供電係統 TT 方式是指將電氣設備的金屬外殼直接接地的保護係統,稱為保護接地係統,也稱 TT 係統。第一個符號 T 表示電力係統中性點直接接地;第二個符號 T 表示負載設備外露不與帶電體相接的金屬導電部分與大地直接聯接,而與係統如何接地無關。在 TT 係統中負載的所有接地均稱為保護接地,如圖所示。

備注:XL、XM為動力箱

這種供電係統的特點如下。

1 )當電氣設備的金屬外殼帶電(相線碰殼或設備絕緣損壞而漏電)時,由於有接地保護,可以大大減少觸電的危險性。但是,低壓斷路器(自動開關)不一定能跳閘,造成漏電設備的外殼對地電壓高於安全電壓,屬於危險電壓。

2 )當漏電電流比較小時,即使有熔斷器也不一定能熔斷,所以還需要漏電保護器作保護,困此 TT 係統難以推廣。

3 ) TT 係統接地裝置耗用鋼材多,而且難以回收、費工時、費料。

現在有的建築單位是采用 TT 係統,施工單位借用其電源作臨時用電時,應用一條專用保護線,以減少需接地裝置鋼材用量。 如圖所示:

 

把新增加的專用保護線 PE 線和工作零線 N 分開,其特點是:①共用接地線與工作零線沒有電的聯係;②正常運行時,工作零線可以有電流,而專用保護線沒有電流;③ TT 係統適用於接地保護占很分散的地方。

2、TN 方式供電係統 這種供電係統是將電氣設備的金屬外殼與工作零線相接的保護係統,稱作接零保護係統,用 TN 表示。它的特點如下。

1 )一旦設備出現外殼帶電,接零保護係統能將漏電電流上升為短路電流,這個電流很大,是 TT 係統的 5.3 倍,實際上就是單相對地短路故障,熔斷器的熔絲會熔斷,低壓斷路器的脫扣器會立即動作而跳閘,使故障設備斷電,比較安全。

2 ) TN 係統節省材料、工時,在我國和其他許多國家廣泛得到應用,可見比 TT係統優點多。 TN 方式供電係統中,根據其保護零線是否與工作零線分開而劃分為TN-C 和 TN-S 等兩種。

 

 

 

 

 

 

2.1  TN-C 方式供電係統 它是用工作零線兼作接零保護線,可以稱作保護中性線,可用 NPE 表示。如圖所示:

 

它的特點如下:

1 )由於三相負載不平衡,工作零線上有不平衡電流,對地有電壓,所以與保護線所聯接的電氣設備金屬外殼有一定的電壓。

2 )如果工作零線斷線,則保護接零的漏電設備外殼帶電。

3 )如果電源的相線碰地,則設備的外殼電位升高,使中性線上的危險電位蔓延。

4 ) TN-C 係統幹線上使用漏電保護器時,工作零線後麵的所有重複接地必須拆除,否則漏電開關合不上;而且,工作零線在任何情況下都不得斷線。所以,實用中工作零線隻能讓漏電保護器的上側有重複接地。

5 ) TN-C 方式供電係統隻適用於三相負載基本平衡情況。

2.2 TN-S 供電係統 它是把工作零線 N 和專用保護線 PE 嚴格分開的供電係統,稱作 TN-S 供電係統。如圖所示:

 

 

它的特點如下:

1 )係統正常運行時,專用保護線上不有電流,隻是工作零線上有不平衡電流。PE 線對地沒有電壓,所以電氣設備金屬外殼接零保護是接在專用的保護線 PE 上,安全可靠。

2 )工作零線隻用作單相照明負載回路。

3 )專用保護線 PE 不許斷線,也不許進入漏電開關。

4 )幹線上使用漏電保護器,工作零線不得有重複接地,而 PE 線有重複接地,但是不經過漏電保護器,所以 TN-S 係統供電幹線上也可以安裝漏電保護器。

5 ) TN-S 方式供電係統安全可靠,適用於工業與民用建築等低壓供電係統。在建築工程工工前的“三通一平”(電通、水通、路通和地平——必須采用 TN-S 方式供電係統。

2.3 TN-C-S 方式供電係統 在建築施工臨時供電中,如果前部分是 TN-C  方式供電,而施工規範規定施工現場必須采用 TN-S 方式供電係統,則可以在係統後部分現場總配電箱分出 PE 線,如下圖所示:

a、TN-C-S 方式供電係統                      b、工地總配電箱分出 PE 線

 

TN-C-S係統特點如下:

1 )工作零線 N 與專用保護線 PE 相聯通,如圖a“ ND”這段線路不平衡電流比較大時,電氣設備的接零保護受到零線電位的影響。 D 點至後麵 PE 線上沒有電流,即該段導線上沒有電壓降,因此, TN-C-S 係統可以降低電動機外殼對地的電壓,然而又不能完全消除這個電壓,這個電壓的大小取決於 ND 線的負載不平衡的情況及ND 這段線路的長度。負載越不平衡, ND 線又很長時,設備外殼對地電壓偏移就越大。所以要求負載不平衡電流不能太大,而且在 PE 線上應作重複接地,如圖b所示。

2 ) PE 線在任何情況下都不能進入漏電保護器,因為線路末端的漏電保護器動作會使前級漏電保護器跳閘造成大範圍停電。

3 )對 PE 線除了在總箱處必須和 N 線相接以外,其他各分箱處均不得把 N 線和PE 線相聯, PE 線上不許安裝開關和熔斷器,也不得用大顧兼作 PE 線。

通過上述分析, TN-C-S 供電係統是在 TN-C 係統上臨時變通的作法。當三相電力變壓器工作接地情況良好、三相負載比較平衡時, TN-C-S 係統在施工用電實踐中效果還是可行的。但是,在三相負載不平衡、建築施工工地有專用的電力變壓器時,必須采用 TN-S 方式供電係統。

3、IT 方式供電係統 I 表示電源側沒有工作接地,或經過高阻抗接地。每二個字母 T 表示負載側電氣設備進行接地保護,如圖所示。

IT 方式供電係統在供電距離不是很長時,供電的可靠性高、安全性好。一般用於不允許停電的場所,或者是要求嚴格地連續供電的地方,例如電力煉鋼、大醫院的手術室、地下礦井等處。地下礦井內供電條件比較差,電纜易受潮。運用 IT 方式供電係統,即使電源中性點不接地,一旦設備漏電,單相對地漏電流仍小,不會破壞電源電壓的平衡,所以比電源中性點接地的係統還安全。

但是,如果用在供電距離很長時,供電線路對大地的分布電容就不能忽視了。從圖 虛線可見,在負載發生短路故障或漏電使設備外殼帶電時,漏電電流經大地形成架路,保護設備不一定動作,這是危險的。隻有在供電距離不太長時才比較安全。這種供電方式在工地上很少見。

特別地,由於弱電係統對供電質量要求較高,我方從低壓供電係統中還需單獨引出三相四線製或三相五線製經過濾波,進入不間斷電源後,方可供給用電設備使用,其係統圖如下所示:

 

 

 

 

 

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