TN S系统三相五线制电路布线详解

TN-S系统
定义：三级配电系统
总配电箱为一级，分配电箱为二级，末级配电箱为三级
定义：三相电的概念
我们知道线圈在磁场中旋转时，导线切割磁场线会产生感应电动势，它的变化规律可用正弦曲线表示。

如果我们取三个线圈，将它们在空间位置上相差点120度角，三个线圈仍旧在磁场中以相同速度旋转，一定会感应出三个频率相同的感应电动势。

由于三个线圈在空间位置相差点120度角，故产生的电流亦是三相正弦变化，称为三相正弦交流电。

工业用电采用三相电，如三相交流电动机等。

相与相之间的电压是线电压，电压为380V。

相与中心线之间称为相电压，电压是220V。

什么是电源中性点？
中性点是指变压器低压侧的三相线圈构成星形联结，联结点称中性点，又因其点为零电位，也称零线端，一般的零线就从此点引出的。

中性点接地后，所有该电网覆盖面的设备接地保护线可就近入地设置为地线，一旦出现漏电可通过大地传导回路到变压器中性点，以策安全。

定义：三相五线制
在三相四线制制供电系统中,把零线的两个作用分开,即一根线做工作零线(N),另外用一根线专做保护零线(PE),这样的供电结线方式称为三相五线制供电方式.三相五线制包括三根相线、一根工作零线、一根保护零线.三相五线制的接线方式如下图所
示.
为什么不是“五相”“六相”？
你先要明白“相”在电中的含义，相是指相位角，比如常说的三相电，是指相位角在空间互成120°交流电。

如果使用移相技术，就比如简单的电容移相，我们一样可以得到四相、五相、N相都可以！但那在电力拖动中没有实际的应用意义，只在电子技术中有时用到。

为什么在电力拖动中大都使用三相（当然有时会用到单相），而不是四相、五相呢？因为发电机的三相绕组在空间120°分布时，交变磁力线均可最大限度的切割它们，成而最以限度的发出电能。

而三相用电器呢，除了相反的原理外，三相互成120°的回路又能最大限度的使用电能！
三相五线制供电的原理
在三相四线制供电中由于三相负载不平衡时和低压电网的零线过长且阻抗过大时，零线将有零序电流通过，过长的低压电网，由于环境恶化，导线老化、受潮等因素，导线的漏电电流通过零线形成闭合回路，致使零线也带一定的电位，这对安全运行十分不利。

在零干线断线的特殊情况下,断线以后的单相设备和所有保护接零的设备产生危险的电压，这是不允许的。

如采用三相五线制供电方式，用电设备上所连接的工作零线N和保护零线PE是分别敷设的，工作零线上的电位不能传递到用电设备的外壳上，这样就能有效隔离了三相四线制供电方式所造成的危险电压,使用电设备外壳上电位始终处在“地”电位，从而消除了设备产生危险电压的隐患。

从线路的性质上来说，火线（相线）是提供能源的线路，零线是单相电路中，给提
供能源的线路一条电流回路（和相线形成电流通道）的线路，地线是作为保护电器设备、防止漏电而发生事故的一条“非正常”电流通道。

这三条线，正常工作时，由相线（某一个单位时间内）提供电流，经过用电设备（负载）后由零线回到电源端；正常情况下，地线是没有任何电流通过的。

所以从性质上来看，这三条线路中的零线和地线，是不允许“并用”或合用的。

接地及中性点的英文缩写
PE”即英文“protecting earthing”的缩写，意思是“保护导体、保护接地”。

“N”即英文“neutral point”意思“中性点，零压点”
按照规定，380伏（三相）的民用电源的中性点是不应该在进户端接地的（在变压器端接地，这个接地是考虑到不能因悬浮点位造成高于电源电压的点位，用户端的接地与变压器端的接地在大地中是存在一定的电阻的），如果把电源的中性点直接接地（这在民用电施工中是不允许的），漏电保护器就失去了作用，不能保护人身和电器设备的短路了。

因此，三相五线制地线在供电变压器侧和中性线接到一起，但进入用户侧后不能当作零线使用，否则发生混乱后就与三相四线制无异了。

定义：TN—S接零保护系统
它是把工作零线N和专用保护线PE严格分开的供电系统，称作TN-S供电系统，TN-S 供电系统的特点如下：
1、系统正常运行时，专用保护线上没有电流，只是工作零线上有不平衡电流。

PE
线对地没有电压，所以电气设备金属外壳接零保护是接在专用保护线PE上，安全可靠。

2、2、工作零线只用作单相照明负载回路。

3、3、专用保护线PE不许断线，也不许进入漏电开关。

4、干线上使用漏电保护器，工作零线不得有重复接地，而PE线有重复接地，但是不经过漏电保护器，所以TN-S系统供电干线上也可以安装漏电保护器。

5、TN-S方式供电系统安全可靠，适用于工业与民用建筑等低压供电系统。

在建筑工程工前的“三通一平”（电通、水通、路通和地平——必须采用TN-S方式供电系统。

漏电保护器的工作原理
如果有人体触摸到电源的线端即火线，或电器设备内部漏电，这时电流从火线通过人体或电器设备外壳流入大地，而不流经零线，火线和零线的电流就会不相等，漏电保护器检测到
这部分电流差别后立刻跳闸保护人身和电器的安全，一般这个差流选择在几十毫安。

判定是否漏电的的原理依据是：流进和流出开关的电流必须相等，否则就判定为漏电。

当漏电电流达到和超过一定的程度时，产生保护动作----跳闸。

判定的阈值是可以设定的，因为电路就是我们设计的。

只是应用时要根据不同的场合，选用不同灵敏度的保护器。

如果是用于人身安全保护为目的，则漏电电流小于30mA，视为安全，如大于30mA，则视为不安全，将产生保护动作。

漏电保护的额定电流30mA的漏电保护器或保护开关，属于同敏度漏电保护器或保护开关。

其生产保护动作时间还应在秒以内。

这两个参数的选择主要依据是：
30mA：
人体的感知电流----男为女为；摆脱电流男为16mA女为，儿童要较成人为小；在较短时间内危及生命的电流是致使电流，从两个方面理解----一是电流达到50mA就会引起心室颤动，有生命危险，而100mA以上的电流则足以将人致死，30mA以下暂时不会有生命危险。

秒：
人的心脏每收缩扩张一次有秒的间歇，而在这秒内，心脏对电流最敏感，若电流在这一瞬间通过心脏，即使电流较小，也会引起心脏颤动，造成危险。

但必须注意，通常的漏电保护开关或漏电保护器只适用于工频电源，对其它电源，如直流电源、高频电源是不适用的，千万不能乱用。

空气开关:
空气开关是控制电气回路的分合开关，若以空气为灭弧介质的称空气开关。

一般以额定电流（负荷）选择，做为电气回路的总开关使用。

漏电保护器：
当一个空气开关带有漏电保护功能时，称之为漏电保护开关。

如果是一个单单用于漏电保护的电气装置，则称之为漏电保护器。

导线面积应通过计算确定（一般铜导线的安全载流量为5~8A/mm2，铝导线的安全载流量为3~5A/mm2）
外电变压器低压输出到总配电房线路接法
1、线路由外电变压器低压输出及中性点接地引入到总配电房。

2、线路的黄、绿、红三相线接入到总配电箱的总隔离开关上。

隔离开关必须选用分断时有明显可见分断点的开关。

3、淡蓝色中性接地线接入到第一级漏电保护器上的接线端。

4、将中性接地线用导线引出到PE端子作为保护零线。

5、从第一级漏电保护器“N”出线端接引到工作零接线端。

6、从第一级总漏电保护器引出相线到多路分路隔离开关。

现以三路分三路为例，详述总配电箱到分配电箱的接法
1、从总配电箱的分配电开关分别引出黄、绿、红（A、B、C）三相线，淡蓝色工作零线从工作零接线端引出，黄绿双色PE保护零线从PE端子引出。

五线之间架设的安全距离
2、线路的黄、绿、红三相线接入到二级分配电箱的总隔离开关上，淡蓝色的N线接
入到漏电保护器的N端上，通过漏保后接到工作零线端子板。

3、黄绿双色的PE线接入到保护零端子板PE板上
4、从二级分配电箱的总隔离开关引出三相线到漏电保护器。

5、从漏电保护器接线端引出相线到分路隔离开关
PE线不能进入漏电保护器，因为线路末端漏电保护器动作会使前级漏电保护器跳闸造成大范围停电
6、黄、绿、红三相线分别从分配电箱的分路隔离开关引出,从N板接线端子引出淡蓝色的工作零线,从PE板接线端子引出黄绿双色保护零线。

分配电箱门与箱体间必须采用编织软铜线可靠连接作保护接零
现以三路分路为例，讲述分配电箱到末级开关箱的接法
按规定要求单相开关箱与三相开关箱应分开设置
固定式末级开关箱的中心点与地面的垂直距离应为~
移动式末级开关箱其中心与地面的垂直距离宜为~
单相末级开关箱线路接法
1、引入线可选用任意一条相线（以红色线为例），接入到单相开关箱的隔离开关。

2、将淡蓝色的N线也接入到单相开关箱的隔离开关，将黄绿双色的PE线接入到PE 板接线端子上。

3、从隔离开关的接线端引出红色相线和蓝色N线到漏电保护器的接线端子上。

此时照明设备可用
三相末级开关箱线路接法
1、黄、绿、红三相线分别接入到三相开关箱的隔离开关。

黄绿双色的PE线接入到PE板接线端子上。

从隔离开关的接线端引出黄、绿、红三相线到漏电保护器的接线端子上。

2、黄、绿、红三相线从漏电保护器接线端引出，黄绿双色PE线从PE板的接线端子引出
此时动力设备可用
三相五线制与三相四线制的比较
(1)基本供电系统介绍：
常用的基本供电系统有(380V)三相三线制和(380/220V)三相四线制等,但这些名词术语内涵不是十分严格.国际电工委员会(IEC)对此作了统一规定,称为TT 系统、TN 系统、IT 系统.其中TN 系统又分为TN-C、TN-S 系统.
T T 式供电系统是指将电气设备的金属外壳直接接地的保护系统,称为保护接地系统,也称T T 系统.第一个符号T 表示电力系统中性点直接接地;第二个符号T 表示负载设备金属外壳和正常不带电的金属部分与大地直接联接,而与系统如何接地无关.在TT 系统中负载的所有接地均称为保护接地。

TN 方式供电系统是将电气设备的金属外壳和正常不带电的金属部分与工作零线相接的保护系统,称作接零保护系统,用 TN 表示.TN-C 方式供电系统是用工作零线兼作接零保护线,可以称作保护中性线,可用NPE 表示,即常用的三相四线制供电方式.TN-S 式供电系统是把工作零线N 和专用保护线PE 严格分开的供电系统,称作TN-S 供电系统,即常用的三相五线制供电方式.
IT 方式供电系统,其中I 表示电源侧没有工作接地,或经过高阻抗接地.第二个字母T表示负载侧电气设备进行接地保护.IT 方式供电系统在供电距离不是很长时,供电的可靠性高、安全性好.一般用于不允许停电的场所,或者是要求严格地连续供电的地方,例如连续生产装置、大医院的手术室、ICU病房、地下矿井等处.
几种供电方式的区别
三相四线制(TN-C)与三相五线制(TN-S)系统的比较
在三相四线制供电方式中,由于三相负载不平衡时和低压电网的零线过长且阻抗过大时,零线将有零序电流通过,过长的低压电网,由于环境恶化、导线老化、受潮等因素,导线的漏电电流通过零线形成闭合回路,致使零线也带一定的电位,这对安全运行十分不利.
特别是在零线断线的特殊情况下,断线以后的单相设备和所有保护接零的设备产生危险的电压,这是不允许的.
采用三相五线制供电方式,用电设备上所连接的工作零线 N 和保护零线 PE 是分别敷设的,工作零线上的电位不能传递到用电设备的外壳上,这样就能有效隔离了三相四线制供电方式所造成的危险电压,使用电设备外壳上电位始终处在"地"电位,从而
消除了设备产生危险电压的隐患.
一般情况下,中性线是以大地作为导体,故其对地电压应为零,称为零线.因此相线对地必然形成一定的电压差,可以形成电流回路,称其为火线.正常供电回路由相线(火线)和中线(零线)形成.地线是仪器设备的外壳或屏蔽系统就近与大地连接的导线,其对地电阻小于4 欧姆;它不参与供电回路,主要是保护操作人员人身安全或抗干扰用的.很多情况下,中线和大地的连接问题会导致用电端中线对地电压大于零,因此三相五线制种将中性线（N线）和地线分开对消除安全隐患具有重要意义.
在三相四线制供电方式中,主要采用 TN-C 系统供电,对于单相回路存在较大的安全缺陷.单相二线供电方式,最大缺陷是在发生电器外壳碰相线时,直接将 220V 相电压施加给此时正巧触摸到的人,从而发生触电事故.因此如果把接外壳的保护线 PE 和中性线 N 并联合用一根,实际上这也是极不安全的.
建筑物的配电线路由于接头松脱、导线断线等故障,很可能造成下图所示A点处开路,此时当其中一台设备开关接通后,在 A点后面所有中性线上,将出现相电压,这个高电压又被设备接地引至所有插入插座的用电设备外壳上,而且其后的设备即使并未开启,外壳上也有 220V 电压,这是十分危险的.
TN-C系统单相回路断零示意图
三相四线制零线断路，为什么有的电器烧，有的不烧？
在实际中三相负载严重分布不平衡，总零线断开，由三相四线制供电系统变为三相三线制，使中性点严重位移，导致三相负载端相电压不再对称，负载相当于在相与相之间串联，阻值大的分得电压高，阻值小的分得电压低，若三相负载完全相等时，
电压完全相等（低压为220V）当然出现有的电器烧掉了，有的没烧。

A图-三相平衡时且零线完好；
B、C图-三相不平衡，L1负荷小，L2和L3负荷一样都大且零线断开。

这时，零点按B图或C图漂移。

如果采用三相五线制的TN-S 供电系统,则不会出现这种情况.如下图所示,只有当保护线断开,而且又有一台设备发生相线碰外壳,两故障同时出现时,才会出现与前述二线制中类似情况的事故.从而也极大地降低了事故出现的可能性.
TN-S系统单相回路示意图
TN-C-S方式供电系统
在建筑施工临时供电中，如果前部分是TN-C方式供电，而施工规范规定施工现场必须采用TN-S方式供电系统，则可以在系统后部分现场总配电箱分出PE线，这种系统称为TN-C-S供电系统，如下所示：
TN-C-S系统的特点
1）工作零线N与专用保护线PE相联通，如图1-5ND这段线路不平衡电流比较大时，电气设备的接零保护受到零线电位的影响。

D点至后面PE线上没有电流，即该段导线上没有电压降，因此，TN-C-S系统可以降低电动机外壳对地的电压，然而又不能完全消除这个电压，这个电压的大小取决于ND线的负载不平衡的情况及ND这段线路的长度。

负载越不平衡，ND线又很长时，设备外壳对地电压偏移就越大。

所以要求负载不平衡电流不能太大，而且在PE线上应作重复接地。

2）PE线在任何情况下都不能进入漏电保护器，因为线路末端的漏电保护器动作会使前级漏电保护器跳闸造成大范围停电。

规范规定：有接零保护的零线不得串接任何开关和熔断器。

3）对PE线除了在总箱处必须和N线相接以外，其他各分箱处均不得把N线和PE线相联，PE线上不许安装开关和熔断器，也不得兼顾用作PE线。

为什么有时候合不上闸？
在TN－C系统中，三相四线的N线应该作重复接地，但是N线接地后，干线首端便不能装设漏电保护。

因为漏电开关不允许后面的中线有重复接地，否则产生不平衡电流，就合不上闸。

通过上述分析，TN-C-S供电系统是在TN-C系统上临时变通的作法。

当三相电力变压器工作接地情况良好、三相负载比较平衡时，TN-C-S系统在施工用电实践中效果还是可行的。

但是，在三相负载不平衡、建筑施工工地有专用的电力变压器时，必须采用TN-S方式供电系统。