西門子CPU414-3PN/DP可編程控制器西門子CPU414-3PN/DP可編程控制器
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什么是TN-S 接零保護(hù)系統(tǒng)? TN-S 接零保護(hù)系統(tǒng)與廣為流傳的三相五線制是一回事嗎?如何正確設(shè)置TN-S 接零保護(hù)系統(tǒng)?本文嘗試從以下五個(gè)方面為您做深入淺出的解答。
1、三相五線制及其標(biāo)準(zhǔn)術(shù)語
不少電氣方面的教科書,甚至一些相關(guān)**部門發(fā)布的中經(jīng)常會(huì)使用三相五線制一詞。何謂三相五線制? 作為一種制度,三相五線制就是TN-S 接零保護(hù)系統(tǒng),但三相五線制并不僅僅等同于三相五線。由圖一可見,根據(jù)負(fù)荷是否使用工作零線(N),接零保護(hù)系統(tǒng)的結(jié)線形式可以是三相四線或三相五線,如果是單相負(fù)荷,甚至可以是單相三線。
很多人是根據(jù)電線電纜的芯線數(shù)習(xí)慣地把電力系統(tǒng)的結(jié)線形式稱為三相三線制、三相四線制和三相五線制。其實(shí),它們的內(nèi)涵以電線電纜芯線的多寡是表達(dá)不全的,尤其表現(xiàn)在間接接觸電擊的保護(hù)方式上。正確的術(shù)語來源于**電工**(IEC)對(duì)電源系統(tǒng)的統(tǒng)一規(guī)定,分別稱之為IT系統(tǒng)、TT系統(tǒng)和TN系統(tǒng)。所謂IT系統(tǒng)是指電源系統(tǒng)的帶電部分不接地或通過阻抗接地,電氣設(shè)備的外露導(dǎo)電部分接地的系統(tǒng)。 “I”表示配電網(wǎng)不接地或經(jīng)高阻抗接地;“T”表示電氣設(shè)備的外露導(dǎo)電部分接地。IT系統(tǒng)就是人們常說的“保護(hù)接地”系統(tǒng),對(duì)應(yīng)于人們俗稱的三相三線制。TT系統(tǒng)是指電源系統(tǒng)有一點(diǎn)直接接地,設(shè)備外露導(dǎo)電部分的接地與電源系統(tǒng)的接地電氣上無關(guān)的系統(tǒng)。前后兩個(gè)字母“T”分別表示配電網(wǎng)中性點(diǎn)和電氣設(shè)備的外露導(dǎo)電部分接地,沒有與之對(duì)應(yīng)的俗稱(不少人管它叫“保護(hù)接地”,其實(shí)“保護(hù)接地”是三相三線制系統(tǒng)的專**詞,并不適用于它)。而TN系統(tǒng)指的是將電氣設(shè)備的外露導(dǎo)電部分與工作零線相接的系統(tǒng),稱作接零保護(hù)系統(tǒng),用 TN 表示,人們習(xí)慣稱它為“保護(hù)接零”系統(tǒng)。此系統(tǒng)又可細(xì)分為TN-C、TN-C-S和TN-S接零保護(hù)系統(tǒng)。TN-C接零保護(hù)系統(tǒng)是把工作零線與保護(hù)零線合一設(shè)置的系統(tǒng),對(duì)應(yīng)于人們俗稱的三相四線制。TN-C-S接零保護(hù)系統(tǒng)則是將工作零線與保護(hù)零線**部分合一,后一部分分開設(shè)置,此系統(tǒng)也沒有與之對(duì)應(yīng)的俗稱,《施工現(xiàn)場臨時(shí)用電安全技術(shù)規(guī)范》(JGJ46-2005)命名它為局部TN-S接零保護(hù)系統(tǒng)。TN-S接零保護(hù)系統(tǒng)指的是工作零線與保護(hù)零線分開設(shè)置的系統(tǒng),對(duì)應(yīng)于人們俗稱的三相五線制。
2、為什么要實(shí)行三相五線制
在三相四線制電源系統(tǒng)中,零線兼有工作零線和保護(hù)零線的雙重功用,我們把它稱作PEN線(圖二)。采用PEN線來做保護(hù)存在著一定的弊端。
其一,中性點(diǎn)漂移帶來的影響。負(fù)荷不平衡時(shí),中性點(diǎn)發(fā)生漂移,電源中性點(diǎn)和負(fù)荷中性點(diǎn)之間產(chǎn)生電壓。
電壓的大小為:UOO′=(UAYA UBYB UCYC)/(YA YB YC YN)
UA、UB、UC -三相的相電壓(向量)
Y—導(dǎo)納;Y=1/Z
要使UOO′等于零,必須使式中的分子等于零,或者分母無窮大。滿足分子等于零的條件是負(fù)荷必須對(duì)稱,即YA YB YC=Y
則UAYA UBYB UCYC=(UA UB UC)Y=0;滿足分母無窮大的條件是YN ,ZN 0,即PEN線上的阻抗趨于零。
有人曾做過Pspice實(shí)驗(yàn),將3000盞40W日光燈均勻分布在三相上,按三種情況進(jìn)行研究。**種情況,某一相負(fù)荷不變,另外兩相,其中一相負(fù)荷增加,另一相負(fù)荷減少(即A相為1000盞,B相為1000 K盞,C相為1000-K盞,K=100,200,…,1000);*二種情況,某兩相負(fù)荷增加,另一相負(fù)荷減少(即A相為1000-K盞,B相為1000 K/2盞,C相為1000 K/2盞,K=100,200,…,1000);*三種情況,某兩相負(fù)荷減少,另一相負(fù)荷增加(即A相為1000 2K盞,B相為1000-K盞,C相為1000-K盞,K=100,200,…,1000)。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)見下表:
三相星形不平衡負(fù)荷下的中性點(diǎn)電壓
可見,三相負(fù)荷不平衡度越大,中性點(diǎn)電位漂移也越大,極限值可以達(dá)到相電壓的水平。
理論上,當(dāng)PEN線的阻抗由于種種原因不趨于零,并且向無窮大的方向增加時(shí),PEN線以及接在PEN線上的設(shè)備外殼上所產(chǎn)生的電壓亦會(huì)趨于相電壓,這個(gè)電壓就必須使三相負(fù)荷盡量保持平衡,或PEN線的阻抗趨向于零。
其二,零線斷線帶來的影響。這是PEN線阻抗變化的較端個(gè)例,即阻抗無窮大。如圖三,工作零線兼做保護(hù)零線時(shí),一旦零線斷線,相線電壓就會(huì)送到斷線處,這樣,斷線處后面所接設(shè)備的外殼上就會(huì)帶上相線電壓,此電壓對(duì)人的危害不言而喻,也是TN-C接零保護(hù)系統(tǒng)難以克服的。
為了克服TN-C接零保護(hù)系統(tǒng)存在的上訴缺陷,按照《施工現(xiàn)場臨時(shí)用電安全技術(shù)規(guī)范》(JGJ46-2005)的規(guī)定采用TN-S 接零保護(hù)系統(tǒng)。由圖四可知,此時(shí)不論負(fù)荷是否平衡,不論工作零線的阻抗如何變化,其都對(duì)PE線沒有任何影響,大大地提高了安全性。
3、關(guān)于TN-C-S接零保護(hù)系統(tǒng)。
前邊介紹過,這是工作零線與保護(hù)零線**部分合一,后一部分分開設(shè)置的接零保護(hù)系統(tǒng)??疾焓┕がF(xiàn)場的臨時(shí)用電工程,絕大多數(shù)施工單位采用的是TN-C-S接零保護(hù)系統(tǒng),由電源進(jìn)線零線重復(fù)接地處或總漏電保護(hù)器電源側(cè)零線處,引出一根PE線,形成局部的三相五線制(圖五)。從圖五中不難看出,兩根零線的節(jié)點(diǎn)越靠近電源中性點(diǎn),就越接近TN-S接零保護(hù)系統(tǒng);離電源中性點(diǎn)越遠(yuǎn),其TN-C接零保護(hù)系統(tǒng)的特性就越**。考慮到TN-C接零保護(hù)系統(tǒng)存在的缺陷,所以,應(yīng)該慎重應(yīng)用TN-C-S接零保護(hù)系統(tǒng)。
4、正確設(shè)置三相五線制
實(shí)際工作中,不少人認(rèn)為所謂的三相五線制就是采用五芯電纜設(shè)置的接零保護(hù)系統(tǒng),結(jié)果是盲目地采購和使用五芯電纜,導(dǎo)致五芯電纜被亂用、被浪費(fèi)的現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生。檢查中經(jīng)常會(huì)看到在分配電箱、開關(guān)箱里,電工或者把兩根零線擰在一起用,或者丟下一根零線不用的現(xiàn)象。那么,如何正確設(shè)置接零保護(hù)系統(tǒng)呢?筆者以為可以將三級(jí)配電線路分段來考慮。**段,由總配電箱到分配電箱的動(dòng)力線路。此線路是否使用五芯電纜設(shè)置接零保護(hù)系統(tǒng),取決于分配電箱任一分路的負(fù)荷是否需要相零220V電源供電,不需要相零220V電源供電的,則可以使用四芯電纜設(shè)置接零保護(hù)系統(tǒng)。)在具體實(shí)施中,可以把需要相零220V電源供電的負(fù)荷盡量安排在同一個(gè)分配電箱里,以減少五芯電纜的使用。*二段,由分配電箱到開關(guān)箱的動(dòng)力線路(包括負(fù)荷及其控制電器的電源線)。此線路是否使用五芯電纜設(shè)置接零保護(hù)系統(tǒng),取決于負(fù)荷及其控制電器的相數(shù)和線數(shù)。如果負(fù)荷及其控制電器只需三相電源為其供電,比如建筑工地鋼筋加工場地使用的切斷機(jī)、矯直機(jī),木工場地使用的電鋸、電刨,攪拌場地使用的攪拌機(jī)(如JZ350砼攪拌機(jī))等,則可以使用四芯電纜(形式為三相四線制)進(jìn)行接零保護(hù)系統(tǒng)的設(shè)置。在單相供電系統(tǒng)中,如單相380V焊機(jī),或者相零220V負(fù)荷,可以采用三芯電纜(形式為單相三線制)做接零保護(hù)系統(tǒng),這些都是三相五線制應(yīng)包含的內(nèi)涵,它們不需要使用五芯電纜。只有負(fù)荷及其控制電器同時(shí)需要380V三相電源和相零220V電源供電時(shí)才應(yīng)采用五芯電纜做接零保護(hù)系統(tǒng)的設(shè)置(形式為三相五線制),像塔式起重機(jī)(如QTZ63)等設(shè)備,即需要380V三相電源驅(qū)動(dòng)起升、回轉(zhuǎn)、小車牽引電動(dòng)機(jī),又需要為塔頂燈、駕駛室維修燈、駕駛室燈、220V插座提供相零220V電源。廣義地講,三相五線制接零保護(hù)系統(tǒng)的結(jié)線方式包括:單相三線、無中性點(diǎn)的三相四線、有中性點(diǎn)的三相四線以及三相五線,使用的電纜分別為三芯、四芯和五芯。不能簡單地從電纜芯線的個(gè)數(shù)上去判斷是否采用了三相五線制接零保護(hù)系統(tǒng)。三相五線制叫法很容易引起誤解,還是按照標(biāo)準(zhǔn)稱為TN-S接零保護(hù)系統(tǒng)吧。
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