變壓器的接線與和IEC60364接地系統(tǒng)的介紹

在談到接地系統(tǒng)的國際標(biāo)準(zhǔn)和國家標(biāo)準(zhǔn)之前，我們先把認(rèn)識一下電力變壓器，見下圖：

左圖是電力變壓器內(nèi)部接線的實(shí)物圖。我們看到了黃色、綠色、紅色和藍(lán)色四組鍍錫銅排，這四組銅排分別是L1、L2、L3三相繞組和中性線N。

右圖是接線圖。我們看到了L1、L2、L3三相繞組，還有中性線N，以及黃綠色的接地線PE。

右側(cè)的接線圖有一個名字，叫做低壓配電網(wǎng)的線制。

值得注意的是：線制中的三相就是變壓器的三相繞組，線制中的“線”指的是正常運(yùn)行時有電流流過的線路。

我國國家標(biāo)準(zhǔn)GB156-2009《標(biāo)準(zhǔn)電壓》規(guī)定，電力變壓器低壓側(cè)出口處的電壓，相與相之間的線電壓是400V，相與中性線之間的相電壓是230V。

三相繞組在正常運(yùn)行時有電流流過，因此三相繞組所在線路符合“線”的規(guī)定；中性線在正常運(yùn)行時也有三相不平衡電流流過，因此中性線N也符合“線”的規(guī)定；地線PE在正常運(yùn)行時是沒有電流流過的，因此它不屬于“線”。

所以，上圖所示的線制叫做三相四線制。若某些人認(rèn)為這種線制是三相五線制，這種認(rèn)識不符合國際標(biāo)準(zhǔn)和國家標(biāo)準(zhǔn)，請自行更正。

現(xiàn)在，我們來認(rèn)識一部很重要的有關(guān)接地系統(tǒng)的IEC標(biāo)準(zhǔn)——IEC60364:1。此標(biāo)準(zhǔn)對應(yīng)的國家標(biāo)準(zhǔn)是GB16895.1《低壓電氣裝置_第1部分：范圍、目的和基本原則》。此標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了低壓配電網(wǎng)的接地形式。

在IEC60364中，接地系統(tǒng)用兩個相連的字符表示。

第一個字符代表電源側(cè)的工作接地：若變壓器的中性點(diǎn)配套了工作接地叫做T，若變壓器中性點(diǎn)未做工作接地，或者經(jīng)過高阻接地，則叫做I；

第二個字符代表負(fù)載側(cè)的保護(hù)接地：若負(fù)載側(cè)的外露導(dǎo)電部分直接接地叫做T，若負(fù)載側(cè)的外露導(dǎo)電部分未直接接地叫做N。

根據(jù)不同的線制，IEC60364給出了三種接地形式，及TN、TT和IT。其中TN又細(xì)分為TN-C、TN-S和TN-C-S。

現(xiàn)在，我們來逐個地看一看這些接地形式是什么樣的。

（1）TN-S接地系統(tǒng)

我們先看電力變壓器，我們發(fā)現(xiàn)它的中性點(diǎn)是直接接地的，也即配套了工作接地，因此第一個字母是T。

我們看到電力變壓器的中性點(diǎn)接地后，分開為N和PE兩條線引出，并且引出后，N與PE之間必須絕緣。

由于TN-S負(fù)載側(cè)的外露導(dǎo)電部分未直接接地，因此第二個字母是N。

值得注意的是：

PE線在任何情況下不得斷開。一旦PE線斷開，則負(fù)載外殼帶電后，是會發(fā)生人身傷害事故的。因此，TN-S接地系統(tǒng)的PE線可以多點(diǎn)重復(fù)接地。但PE線與N線在分開后，必須確保兩者不會再次合并。

N線是可以斷開的。因此TN-S下，可以使用4極開關(guān)來合分N線。

TN-S的三相系統(tǒng)中，電纜芯線數(shù)是5芯；TN-S的單相系統(tǒng)中，電纜芯線數(shù)是3芯。很可能，這也是人們習(xí)慣把TN-S接地系統(tǒng)叫做“三相五線制”的原因。

TN-S接地系統(tǒng)在企事業(yè)單位中使用得非常廣泛。

（2）TN-C接地系統(tǒng)

我們先看電力變壓器，我們發(fā)現(xiàn)它的中性點(diǎn)是直接接地的，也即配套了工作接地，因此第一個字母是T。

我們看到電力變壓器的中性點(diǎn)接地后，以PEN的形式引出。PEN線有一個非常著名的名稱，叫做零線。對應(yīng)地，相線又被稱為火線。

有意思的是，太多人把N線也叫做零線。卻完全不知道零線是不允許切斷的。

負(fù)載側(cè)的外露導(dǎo)電部分未直接接地，因此第二個字母是N。

值得注意的是：由于PEN線以保護(hù)為主，因此TN-C接地系統(tǒng)中，在任何情況下PEN線不得斷開。一旦PEN線斷開，則負(fù)載外殼帶電后，是會發(fā)生人身傷害事故的。因此，TN-C接地系統(tǒng)的PEN線必須多點(diǎn)重復(fù)接地。

在任何情況下，TN-C接地系統(tǒng)不得使用4極開關(guān)來合分PEN線。同理，對于單相兩線制的TN-C系統(tǒng)，PEN線也即零線不允許被切斷，PEN線絕對不允許進(jìn)開關(guān)。

TN-C的三相系統(tǒng)中，電纜芯線數(shù)是4芯；TN-C的單相系統(tǒng)中，電纜芯線數(shù)是2芯。

TN-C接地系統(tǒng)不得用于油庫、港口、機(jī)場、礦井等易燃易爆的場所。

（3）TN-C-S接地系統(tǒng)

TN-C-S的前半段是TN-C接地系統(tǒng)，后半段是TN-S接地系統(tǒng)。

我們看到，PEN線在中間再次接地，然后分開為N和PE。從此以后，N和PE就不能再次合并。

TN-C-S接地系統(tǒng)是居家配電中的主力軍。

值得注意的是：TN-C-S的前半段中有零線PEN，它不允許被切斷。TN-C-S的后半段已經(jīng)沒有了零線PEN，只有N線和PE線。在這里，N線是可以被切斷的，因此采用1P+N之類的開關(guān)用于主進(jìn)線。

不過，這里的PE線是不允許切斷的，若切斷了PE，將會導(dǎo)致很嚴(yán)重的人身傷害事故。

現(xiàn)在，我們來看看TN系統(tǒng)的共同特征是什么：

我們已經(jīng)知道，TN系統(tǒng)具有工作接地，因此在TN系統(tǒng)下一旦發(fā)生單相接地故障，故障電流經(jīng)過PEN線或者PE線返回電源，并且其電流近似等于相對N的短路電流。所以，TN系統(tǒng)又被稱為大電流接地系統(tǒng)。

我們來看下圖：

此圖是典型的TN-S接地系統(tǒng)。我們看到主進(jìn)線斷路器是4極的，并且配套了過載保護(hù)和短路保護(hù)。過載保護(hù)和短路保護(hù)統(tǒng)稱為過電流保護(hù)裝置。