接零保护和TN系统

接零保护和T N系统集团企业公司编码：（LL3698-KKI1269-TM2483-LUI12689-ITT289-

接零保护和T N系统1引言

人身触电事故的发生，一种情况是人体直接触及或过分靠近设备的带电部分，即直接接触触电；另一种情况是人体接触平时不带电，因绝缘损坏而带电的电气设备的外露金属部分（如金属外壳、金属护罩、金属构架等），即间接接触触电。接地与接零是进行间接接触触电的防护而采取的两项保护性接地措施，是电气安全技术中两个重要的基本概念。

2TN系统

我国380/220V低压配电网广泛采用中性点直接接地的运行方式。根据国际电工委员会IEC标准，低压配电网中性点工作制度有3种：TN系统、TT系统和IT系统。其中根据各国不同的做法，TN系统又分为TN-S、TN-C、TN-C-S三种型式。TN-S系统的特征是中性线（N线）和保护线（PE 线）严格分开，又称三相五线制系统，见图1。

图1TN-S系统

TN-C系统的特征是将N线和PE线的功能合在一根保护中性线（PEN线）上，故又称为三相四线制系统，或称为接零保护系统，这根PEN线在我国通称为“零线”，俗称“地线”，见图2。

图TN-C系统

TN-C-S系统中有一部分其N线和PE线结合成PEN线，有一部分N线和PE线全部或部分分开。N线的功能是：供单相设备使用，传导三相系统中的不平衡电流，减上三相负荷中性点的电位偏移。而PE线的功能则是保障人身安全，防止发生触电事故。TN-C系统在我国的工厂企业和居民住宅中是一种常用的中性点工作制度。

3接地保护型式在TN系统中运用的局限性

接地保护是为防止因电气设备绝缘损坏而使人体有遭受触电的危险，将电气设备正常情况下不带电的外露金属部分（如金属外壳）与接地体作直接的电气连接。其基本原理是限制漏电设备外壳对地电压，使之不超过安全范围。有人认为在TN系统中采用接地保护型式可以保证人身安全，这种看法是不对的。

在TN系统中，电气设备的金属外壳采用接地保护，一般仅能减轻触电的危险程度，并不能绝对保证安全。分析如下：见图3（a）所示中性点直接接地低压电网，当一相碰壳使设备外壳带电时，若人体触及设备外壳，则有接地短路电流流经人体电阻和接地电阻，并通过中性点形成回路，其等值电路见图3（b）。假设中性点接地电阻Ro和保护接地电阻Rd均为4Ω，人体电阻Rr约1000Ω，在计算流经接地体的电流Id时可忽略不计Rr的影响，则流经人体的电流Ir约为：

Ir=Ur/Rr=IdRd/Rr=UxRd/（Rd+Ro）Rr=100mA

图3中性点直接接地配电网保护接地分析

式中Ur是作用于人体的电压，Ux是电网相电压（假设为220V）。我们知道，通过人体的工频电流超过50mA时心脏就会停止跳动，发生昏迷并出现致命的电灼伤；工频100mA的电流则会迅速致人死命。即使将人体电阻按照2000Ω计算，Ir也达55mA，对人体仍是非常危险的。另一方面Id≈Ux/（Rd＝Ro）=27.5A，不足以引起中等容量以上线路的保护装置动作（或保险丝不能熔断），造成漏电设备上的危险电压

（Ud=IdRd≈100V）将长期存在。而采用降低保护接地电阻Rd的办法以降低漏电设备外壳对地电压Ud，或在降低Rd的同时降低中性点接地电阻

Ro以增大接地短路电流Id，从而使保护装置迅速动作来切断电源的想法在具体实施上都是不现实的。因此接地保护形式并不适用于TN系统。如果要想在中性点直接接地低压配电网中采用接地保护型式，电网应引出N 线且采用漏电保护器，并使N线和设备PE线无一点电气联系，构成TT 系统（接地保护系统）。

4接零保护型式

4.1接零保护原理

接零保护型式过去通常称为“保护接零”，是由前苏联提出来的概念。但根据《民用建筑电气设计规范》（JGJ/16-92）的规定：用电设备的接地，一般可区分为保护性接地和功能性接地；保护性接地又可分为接地和接零两种型式。可见严格意义上讲不应再采用“保护接零”一词。

接零保护是为防止因电气设备绝缘损坏而使人体有遭受触电的危险，将电气设备正常情况下不带电的外露金属部分（如金属外壳）与电网的保护线（PE线或PEN线）相连接。当一相碰壳而使接零设备金属外壳带电时，单相接地短路电流通过该相线和PE（PEN）线形成回路，而不经过电源中性点接地装置，见图4。由于故障回路相线、PE（PEN）线阻抗很小，所以单相短路电流很大，它可使线路上的保护装置（如熔断器、开关等）迅速动作，从而切除漏电设备电源，以起到保护作用。接零保护

适用于TN系统，一般和熔断器、脱扣器等配合。需要注意的是，“接零”的概念是指将设备金属外壳接到PE线和PEN线上，而不是接到N线上。

图4保护接零原理

4.2在TN—C系统中采用接零保护应注意的问题

经验表明，在TN—C系统中，除电源中性点必须采用工作接地外，零线应在规程规定的地点采用重复接地，见图5。重复接地电阻与工作接地电阻构成零线的并联分支，降低了相线一零线回路电阻，当发生一相碰壳时，使短路电流增大，加速保护装置的动作，可缩短故障的持续时间；另重复接地还可限制漏电设备的对地电压和零线上的电压降。

图5TN—C系统重复接地

若零线断线，如不采用重复接地，那么在断线点后有一台设备发生碰壳时，则断线点后所有接零设备金属外壳对地电压均接近于相电压，这是很危险的，见图4。采用重复接地，断线点后的接零设备就成为接地设备，重复接地此时起到后备保护的作用。另零线断线时，若三相负荷不平衡，则会使负荷中性点电位严重漂移，造成三相电压不对称从而烧坏单相设备。零线不应在短路电流的作用下发生断线，并为防止零线断线，零线上不得单独安装熔断器、开关装置。若采用自动开关，只有当过流脱扣器动作后能同时切除相线时，才允许在零线上装设过流脱扣器。当相线（铝绞线或钢芯铝绞线）截面为70mm＜sup＞2＜/sup＞以下时，零线截面与相线截面相同；相线截面在70mm＜sup＞2＜/sup＞及以上时，零线截面不宜小于相线截面的50%。

当三相负荷不平衡时，不平衡电流在零线上产生电压降，另一方面由于大量非线性电气设备产生的高次谐波电流也叠加到零线上，即使零线没有断线，同时也没有设备漏电，如人体接触零线或设备金属外壳，也会产生麻电的感觉。重复接地可减轻这种麻电现象。