全面认识TN-C系统接地形式

摘要：接地系统设计是电气设计中关系到设备、人身安全的头等大事。近年来电气接地系统的选用曾经出现了一些争论，特别是对TN-C系统接地形式的看法较多。本文通过对TN-C系统接地形式的历史、优缺点作深入的分析，来全面认识TN－C系统接地形式。

关键词：认识； TN-C系统；接地形式

正文：

在220V／380V低压配电系统中，我国在改革开放前主要是采用TN－C系统接地形式。改革开放以来，逐步采用国际电工标准（IEC），低压配电系统才有TN－S系统接地形式。目前在新建的民用建筑内部几乎一律采用TN－S系统。其低压电源有不少是取自建筑物外部的变（配）电所的TN－C系统。这就形成建筑物的室外部分是TN－C系统，室内则是TN－S系统，合起来就是TN－C－S系统。这样一来就可能使人产生错觉，似乎TN－C－S系统是新旧系统的过渡，也许再过若干年，TN－C系统、TN－C－S系统都淘汰了，只剩下TN－S系统。是否如此，必须加以讨论，得出符合客观实际的结论。

低压配电系统的接地形式与安全问题，在以往多年间国内外都曾进行过长期的探讨、试验，国际电工委员会1977年通过的建筑电气装置标准总结了世界各国的低压配电系统的接地做法，才正式统一划分为TN、TT、IT三种接地系统，而且根据不同的做法，在TN系统中又有TN－S、TN－C、TN－C－S三种形式。在1982年的IEC364－4－41标准中，进一步明确了一些具体做法和保护措施的具体要求。对故障情况下的电击保护（间接接触保护）总的要求，既不论其系统的接地形式如何，必须共性考虑的两条措施是：1、用自动切断供电的保护；2、总等电位联接。而且更明确地提出其保护措施：第一要与系统的接地形式相配合；第二要与保护装置的特性相适应。

对于允许长时间维持的最大预计接触电压（通秒电压极限）UL，正常环境下，规定为50伏交流有效值（我国老规程为65伏）。这些条文在我国现行的相关电气规程中，均已采用。这里还应说明一点，TN系统中，按照IEC364－3标准的原文“TN POWERER SYSTEMS HAVE ONE POINT DIRECTLY EARTHED…”，译文为“TN电力系统有一个直接接地点”。但这个接地点是一个还是多个呢？从我国实际情况看，电力部门的规程中，TN系统都强调中性线重复接地，因此在有关技术要求中，只提“有直接接地”，而不提“一点”或“多点”。

关于TN－C接地形式存在不够安全的问题，这方面从八十年代以来论述诸多，概括起来就是：

1、配电线路过长，以及保护装置选择不当或其保护性能不完善，单相短路电流不足以使保护装置正确而可靠地切断电源的情况下，电源中性点和接保护中性线（PEN线）的设备的外壳均会长时间带有危险电位。即使是进户处有重复

接地，虽对降低接触电压有一定作用，但仍免不了其危险性。

2、架空相线断落接地，如断线处接地电阻阻值大，则短路电流小，不能使保护装置动作，中性线（N线）电位在50伏以下时，不会危及人身安全，但断线接地点的电位较高，危险的部分是接地点周围。若接地点的电阻值甚小，则接地点电位较低，而变压器中性点和N线以及接PEN线的设备外壳均带有危险电位。即使是有重复接地或者是TN－S型式都消除不了这种危险。唯一的办法是降低变压器中性点的接地电阻值到1欧以下。

3、N线断线

1）断线后的接PEN线的设备外壳都处于高电位。

2）如三相负载不平衡，则其负载侧中性点偏移，各相电压不对称，导致某一相或两相以上所接设备销毁。这是经常听到的屡见不鲜的现象。即使断线的负载侧有重复接地，也只能使其危害程度减轻。

4、用电的三相负荷不平衡和有三次谐波电流时，N线上将有较大的电流，从而使N线和接PEN线的设备外壳呈现较高电位，产生手触电气设备外壳的麻电现象。

在TN－C系统中中性线与保护线合一，形成保护中心线（PEN）。该线作为中性线主要通过四类电流，即：单相工作电流、单相短路电流（也叫接地故障电流）、三相不平衡时的零序电流、高次谐波电流（三次、九次、十五次等高次谐波）。以上各类电流在通过PEN线时要产生电压降，同时PEN线不起保护作用，这个电压降会危及人身安全。

当PEN线断裂，在断点之后的三相负荷中性点与地失去联系，发生电位偏移，使各相电压偏离额定值，危及单相电气设备的用电安全。同时中性点电位升高，引起电气装置外露可导电部分的电位升高，对人生安全也有危险。

鉴于存在以上缺点，在《住宅设计规范》中就没有推荐这种接地形式了。但是TN－C系统是不是就没有优点呢？在可见到的一些电气期刊中，大多只谈到该系统的诸多缺点，似乎是应归入被废除的接地系统。本人提请注意：全面认识TN－C系统。

TN－C系统接线较简单，投资较少，三相四线制共有四根导线，便于架空输送。除了这些众所周知的优点外，还有以下好处：

适用于三相平衡负荷

在水泥厂设计中，对于以三相电动机为主的工业车间，就可以采用TN－C系统。在电源电压三相平衡的中性点直接接地的供电系统中，如果三相负荷基本平衡，则中性线上的零序电流就很小，在PEN线上的电压降不致危及人生安全，

可充分发挥该系统接线简单的优点。对于系统中少量的单相负荷可引出专用馈线，不宜把单相和三相不同的负荷接在同一条馈线上。

有利于单相电器的用电安全

在各类非工业建筑中，单相电气设备占总负荷的绝大部分（例如在高层建筑中只有消防水泵等少数几台大型设备是三相电气设备）。各种单相电气设备在实际运行中三相不平衡是客观存在的。要使三个相电压稳定在额定值附近，只有使三相负荷中性点保持“地的电位”。使负荷中性点保持地的电位就是把该中性点与地连接起来。中性点到地之间的阻抗越小越有利。

采用TN－C系统后，PEN既是中性线，也是保护线，而且对地不需绝缘，引至各建筑物还可以再次接地，甚至多次接地，这就是重复接地，使负荷中性点尽量接近于地的电位。当重复接地之前的PEN线断裂，由于有重复接地，负荷中性点电位偏移就小得多。因此在旧有住宅采用TN－C系统中，供电部门要求在电源进线处应作重复接地。如果不作重复接地，当发生PEN线断裂，负荷中性点失去与地的联系，电位发生偏移，严重时就可能瞬间烧毁大量的家用电器。

在TN－S系统中，由于中性线（N）和保护线（PE）分开，而且N线对地绝缘。从电源引出后N线就不能再接地了。如果低压供电网络较大，中性线延伸的路径也较长，则中性线对地阻抗增大。当三相负荷不平衡时，负荷中性点就偏离地的电位较多，这就不利于单相用电设备的安全，这就是TN－S系统的缺点。而TN－C系统作为变电所的馈出线，在用电处对中性线可作多次接地，使负荷中性点具有地的电位，有利于单相电气设备的使用，这是TN－C系统的突出优点。

为了充分发挥TN－C系统的优点，对于各类非工业建筑（如住宅等都有大量的单相用电设备），从室外变电所引来的低压电源采用TN－C系统接地形式。进入建筑物以后再把PEN线变为PE线和N线，并且N线对地绝缘，这就是TN－S系统，全系统就是TN－C－S系统。而不应在变电所中就把PEN线分开，也就是不能全部采用TN－S系统。

总之，在认真对待TN－C系统的缺点的同时，也应从另一方面看到它的优点，善于利用其优点。可以这样说：TN－C系统和TN－C－S系统都不是将要淘汰的接地形式。

TN－S系统虽然可以提高用电的人身安全，可用于住宅或其他民用建筑。但供电范围不宜过大，否则会使单相用电设备不够安全。尤其是低压较长距离的送电，应该采用TN－C系统或TN－C－S系统，而不宜采用TN－S系统。