供電系統(tǒng)及接地方式介紹

1 低壓供電系統(tǒng)的組成、特點、類型

　　(1)供電系統(tǒng)通常由交流分系統(tǒng)、直流分系統(tǒng)兩部分組成

　　交流分系統(tǒng)通常由高壓和低壓兩部分組成。

　　直流分系統(tǒng)通常由交Z直流變換部分、蓄電池組部分組成。負(fù)載部分由低壓交流負(fù)載、直流負(fù)載設(shè)備組成。負(fù)載通俗地講也就是用電設(shè)備。

　　(2)低壓供電系統(tǒng)的基本特點

　?、俨⒙?lián)冗余方式是提高可靠性的主要方式，無論是交流供電系統(tǒng)，還是直流供電系統(tǒng)。

　?、谝淮坞娫磳τ诘蛪汗╇娤到y(tǒng)來講，主要是市電或發(fā)電，是低壓供電系統(tǒng)的核心，是供電系統(tǒng)可靠性的關(guān)鍵。其它電壓變換型電源對其有依賴性。直流供電系統(tǒng)依靠交流供電系統(tǒng)提供電源。但直流供電系統(tǒng)可以對交流供電系統(tǒng)做適當(dāng)?shù)难a(bǔ)充。

　　③不間斷電源(UPS)廣泛應(yīng)用，對負(fù)載的可靠供電有極為重要的作用。

　?、軕?yīng)用自動切換(ATS)技術(shù)控制負(fù)載。

　　(3)G代電源低壓供電系統(tǒng)類型

　　常見的各種低壓交流(220/380V,50Hz)供電系統(tǒng)有:IT、TN一C、TN一S、TN一C一S、TT供電系統(tǒng)。

　　供電的安全性指供電配電時不能傷害人或損壞設(shè)備。可靠性指在一定條件和時間內(nèi)連續(xù)供電的能力。這是電源系統(tǒng)中的一對矛盾，當(dāng)人身與設(shè)備安全性受到危險時，需要切斷電源;而切斷電源又對用電設(shè)備連續(xù)供電產(chǎn)生影響。以下對供電系統(tǒng)常用的五種交流電源系統(tǒng)及接地方式進(jìn)行介紹，并在安全性與可靠性分析進(jìn)行比較。

　　2 IT供電系統(tǒng)及接地方式

　　IT系統(tǒng)是三相三線式供電及接地系統(tǒng)，該系統(tǒng)變壓器(或發(fā)電機(jī)組三相輸出)中性點不接地或經(jīng)高阻抗接地，無中性線(俗稱零線)N，只有線電壓(380V)，無相電壓(220V)，電器設(shè)備保護(hù)接地線(PE線)各自獨(dú)立接地力口圖士所示。圖中電容C1、C2、C3為供電線路對地的分市電容。

　　IT系統(tǒng)在供電距離不長時，供電可靠性高，安全性好。電源側(cè)也可采取中性點經(jīng)高阻抗接地。

　　IT系統(tǒng)在一相接地時，單相對地漏電電流小，不破壞電源的電壓平衡。一般用于不允許停電的場所，或是嚴(yán)格要求連續(xù)供電的地方。

　　如果一相發(fā)生接地故障，通過熔斷器F等可以切斷該相，其它兩相可以供電。而且，用電設(shè)備有接地保護(hù)，當(dāng)單相絕緣損壞碰到外殼，使金屬外殼呈帶電狀態(tài)時，人員觸及帶電金屬外殼可以避免觸電事故的發(fā)生。這是因為電流經(jīng)過兩條并聯(lián)電路流通，一路通過接地線、大地，另一路是通過人體、大地。由于接地電阻(要求不超過4Ω，最大不超過10Ω)比人體電阻(最小l000Ω)小得多，所以大部分電流通過接地體入地，只有很小部分電流通過人體，即通過人體的電流不超過人體安全電流，從而保護(hù)了設(shè)備和人員安全。

　　此時中性點漂移，另外兩相對地電壓將升高為380V，也就是說，另外兩相原來對地電壓為220V,一相接地故障發(fā)生時，另外兩相對地電壓升高為380V。但各相間電壓(線電壓)仍然對稱平衡，因此，三相用電設(shè)備仍可以繼續(xù)運(yùn)行。為防止非接地相再有一相發(fā)生接地，造成兩相短路，所以規(guī)程規(guī)定單相接地時繼續(xù)運(yùn)行時間不得超過2小時。如果不及時排除故障，絕緣設(shè)施長時間承受過高電壓將導(dǎo)致事故。

　　當(dāng)中性點不接地系統(tǒng)單相接地電流超過規(guī)定值時，為了避免產(chǎn)生斷續(xù)電弧，避免引起過電壓或造成短路，減小接地電弧電流并使電弧容易熄滅，中性點應(yīng)經(jīng)消弧線圈接地。消弧線圈實際上就是電抗線圈。

　　假設(shè)，C相對地短路，由于中性點接地電抗的存在，感性對抗電流滯后90。，而線路分布電容電流超前90°，從而有效減小了短路電流的電弧，如圖2所示。

　　TT供電系統(tǒng)由于沒有配中性線N，不適臺于有單相用電的通信設(shè)備。這種設(shè)備只適合有特殊要求的場所，如電力煉鋼、重要的手術(shù)室、重要的實驗室、地下礦井或坑道指揮所、重要通信樞紐特定設(shè)備等，該供電系統(tǒng)對用電設(shè)備的耐壓要求較高。

　　另外，中性點直接接地的情況又是怎樣的呢?

　　中性點直接接地系統(tǒng)發(fā)生單相接地時，通過接地中性點形成單相短路，產(chǎn)生很大的短路電流，保護(hù)單元動作切除故障線路，使系統(tǒng)的其他部分正常運(yùn)行。

　　由于中性點直接接地，發(fā)生單相接地時，中性點對地電壓為零，非接地的相對地電壓不發(fā)生變化。

　　3 TN-C供電系統(tǒng)及接地方式

　　TN系統(tǒng)的電源中性點直接接地，拜引出有中性線N線、保護(hù)線PE線或保護(hù)中性線PEN線，屬于三相四線制系統(tǒng)。

　　如果系統(tǒng)中N線與PE線金部合為PEN線，則系統(tǒng)稱為TN一C系統(tǒng)。

　　如果系統(tǒng)中N線與PE線全部分開，則系統(tǒng)稱為TN一S系統(tǒng)。

　　如果系統(tǒng)中前一部分N線與PE線合為PEN線，而后一部分N線與PE線全部分開則稱為TN一C一S系統(tǒng)。

　　TN系統(tǒng)中設(shè)備發(fā)生單相碰殼漏電故障時，會形成單相短路回路，因該回路內(nèi)不包含任何接地電阻，整個回路內(nèi)阻抗很小，短路電流很大，足以保證在最短的時間內(nèi)熔斷熔絲，保護(hù)裝置或自動開關(guān)跳閘，從而切除故障設(shè)備的電源，保障人身及設(shè)備安全。

　　TN一C供電系統(tǒng)常稱為三相四線制供電系統(tǒng)，該系統(tǒng)中性線N與保護(hù)接地線PE合二為一，即其工作零線兼作保護(hù)線，通稱為PEN線，如圖3所示。極不穩(wěn)定，造成中性線接地電位漂移。不但使設(shè)備外殼帶電，對人身不安全，而且由于在電位基準(zhǔn)點上疊加了這個漂移電位，從而使以其為基準(zhǔn)電位的電子設(shè)備受到噪聲電壓的干擾，增加了話音的噪聲電平，使設(shè)備工作不穩(wěn)定。因此，TN-C系統(tǒng)不應(yīng)作為通信樞紐的供電及接地方式。

　　4 TN-S供電系統(tǒng)及接地方式

　　TN一S供電系統(tǒng)有五根線，即三根相線U、V、W，一根中性線N和一根保護(hù)接地線PE，電力系統(tǒng)僅一點接地，用電設(shè)備的外露可導(dǎo)電部分(如外殼、機(jī)架等)接PE線，如圖4所示。

　　這種供電系統(tǒng)對接地故障靈敏度高，線路經(jīng)濟(jì)簡單。在一般情況下，只要選用適當(dāng)?shù)拈_關(guān)保護(hù)裝置和足夠的導(dǎo)線截面積，就能滿足安全要求。目前，采用這種供電系統(tǒng)的比較多，適用于三相負(fù)荷比較平衡且單相負(fù)荷容量較小的場所。