电气设计经验分享-关于低压配电系统

电气设计经验分享-关于低压配电系统

概述

所有的电气设备都是需要供电的，所以配电系统的理解对电气设计是非常重要的，正确的配电设计才能使电气设备稳定、可靠、安全的运行。我国对配电系统的分类过去一直不规范，导致很多名词存在歧义。直到开始引入IEC标准之后，才逐渐开始规范。本文将配电系统的分类及选择进行概述，帮助大家理解。

IEC标准对配电系统有两种分类方式。

一种是按带电导体分类，

一种是按接地系统分类。

按带电导体分类

所谓带电导体，是指正常工作时通过电流的导体。相线与中性线是带电导体，保护接地线（PE）不是带电导体。分类如下：

单相系统

单相两线系统。这种系统一般由单相变压器供电得到，有两根相线，不引出中性线。这种供电系统在发达国家用的比较多，主要用于住宅之类的小型建筑物供电。最大的特点就是不引出中性线。

单相三线系统。它也是由单相变压器供电得到，从双绕组的连接点引出中性线，两端各引出一根相线。因两根相线电流处于同一相位。所以称作单相三线系统。

两相系统

两相系统都会引出三根线，一共有三种形式。主要在于相位的区别。

两相三线系统-180°---这种形式看着很像前面提到的单相三线系统，但不同的接线使两根相线的相位正好相反，相差180°，所以不能当作单相，而被称为两相三线系统。

这种系统在一些发达国家应用很广泛。它可以引出两种电压，比如AC240V和AC120V，AC240V用于一些功率较大的负荷，如空调、电热取暖设备等；AC120V 用于一些插座接电的小家电以及照明灯具，这样可降低事故时的接触电压，更能保证用电安全。

两相三线系统-120°---这种形式是从三相星型变压器引出的两相三线系统，它可以给电焊机之类的单相380V用电设备供电，同时还可给厂区/住宅的泸定照明供电。

它可以给电焊机之类的单相380V用电设备供电，同时还可给厂区/住宅的泸定照明供电。

两相三线系统-90°---这种形式使用的很少，这种形式是通过变压器的设计使两相的电位差相差90°。

三相系统

三相系统是工业中应用广泛的供电系统，根据是否引出中性线，分为三线和四线。

三相三线系统又可分为两种形式，如下图所示

主要区别在于变压器绕组的型式。

三相四线系统是应用最广泛的低压配电系统。除三根相线外，还有一根中性线或兼具中性线和接地线功能的PEN线。如下图所示，

按接地系统分类

而按照接地来分类，其分类如下：

其中第一个字母表示电源端带电导体与大地的关系：

T---表示电源端带电导体的一点（通常是PEN线或者N线）与大地不经阻抗直接连接，T实际是法文大地的首字母；

I--表示电源与大地隔离或电源带电导体一点经高阻抗与大地相连接（比如1000Ω），I也是法文中隔离的首字母；

第二个字母表示电气装置的外露可导电部分与大地的关系：

T---表示电气装置的外露可导电部分直接接大地，他与接地端带电导体的接地无联系；

N--表示电气装置的外露可导电部分通过与接地的电源中性线（N线）连接而实现接地。

这五种接地系统的分类原理框图如下：

小结

通过以上描述，我们可以发现按照带电导体分类时，描述不太容易描述准确，而按照接地系统分类，其描述更具唯一性。

对不同配电系统使用建议如下：

∙TN-C系统，不论是从人身安全、防雷击以及EMC角度，该系统都有诸多不利，所以尽量不要使用；

∙楼内设有变电站的建筑物宜采用TN-S系统。

∙低压供电的建筑物宜采用TN-C-S系统，在电源进线处就应该将中性线与PE线分开，此后不能再连接在一起。

∙在户外无等电位联结的场所，除非变电站系统接地的接地电阻足够低，能保证故障时的接触电压足够低，可采用TN系统；否则应该采用TT系统，且应该装设RCD并保证电气设备的防水要求。

∙对供电连续性要求很高的特殊场所，比如医院手术室，消防水泵用电等，应采用IT系统，并要有专业人员管理维护。

∙不论使用哪种配电系统，等电位联结都是至关重要的。

∙每种配电系统都不是十全十美的，需要充分理解每种配电系统，才能正确合理的选用每种配电系统。

常见疑问

什么是“三相五线制”？

三相五线制是一种错误的叫法！！！从以上描述中我们也可以看出：TT系统，TN-S系统以及TN-C-S系统都有五根线，那三相五线制这种叫法到底说的是哪种呢？实际上以上这三种配电方式，按带电导体分类，都是三相四线制，只是接地方式不同而已。一般用接地系统分类描述配电系统会更具有唯一性。

什么是“零线”

“保护接零”是前苏联标准体系的用词，那时基本使用的都是TN-C系统（这个命名方式其实是后来IEC标准里的，苏联标准里是没有这个命名的），电源侧PEN线直接接地，认为的这一点便是参考零电位，所以就认为PEN线就是零线。保护接零，就是出于保护目的，将设备金属外壳接到PEN线上。这个时候因为大家都用TN-C系统，自然就没撒争议。

但是随着社会的发展，出现了TN-C-S，TN-S系统，这时，接零就的理解就出现了分歧，既然PEN线是零线，由这根线分出的PE线和N线为什么不能认为是零线呢？有分歧，又解释不清，施工的时候就可能出现问题，比如如果把N线当做零线，如果对它做重复接地，这是可能引起安全事故的。所以这个“保护接零”就存在它的历史局限性，自然应该弃用。

单相380V供电的设备到底应该叫单相380V还是两相380V？

前面我们提到单相三线系统和两线三线-180°系统，这两种系统之所以做区分，是因为引出的两根相线存在不同的相位差。如果没有相位差，就不能叫两相。所以对于单一用电设备而言，是不可能出现两相的，只会是单相；而供电系统是可能存在两相的。