在三相四線制制供電系統(tǒng)中,把零線的兩個作用分開,即一根線做工作零線(N),另外用一根線專做保護零線(PE),這樣的供電結(jié)線方式稱為三相五線制供電方式.三相五線制包括三根相線、一根工作零線、一根保護零線.三相五線制的接線方式如下圖1 所示.
圖1 三相五線制接線示意圖
該接線的特點是:工作零線N與保護零線PE 除在變壓器中性點共同接地外,兩線不再有任何的電氣連接.由于該種接線能用于單相負載、沒有中性點引出的三相負載和有中性點引出的三相負載,因而得到廣泛的應(yīng)用.在三相負載不完全平衡的運行情況下,工作零線 N是有電流通過且是帶電的,而保護零線 PE 不帶電,因而該供電方式的接地系統(tǒng)完全具備安全和可靠的基準電位.
2.三相五線制與三相四線制的比較
(1)基本供電系統(tǒng)簡介常用的基本供電系統(tǒng)有(380V)三相三線制和(380/220V)三相四線制等,但這些名詞術(shù)語內(nèi)涵不是十分嚴格.國際電工委員會(IEC)對此作了統(tǒng)一規(guī)定,稱為TT 系統(tǒng)、TN系統(tǒng)、IT 系統(tǒng).其中TN 系統(tǒng)又分為TN-C、TN-S 系統(tǒng).
TT 式供電系統(tǒng)是指將電氣設(shè)備的金屬外殼直接接地的保護系統(tǒng),稱為保護接地系統(tǒng),也稱TT 系統(tǒng).第一個符號T 表示電力系統(tǒng)中性點直接接地;第二個符號T 表示負載設(shè)備金屬外殼和正常不帶電的金屬部分與大地直接聯(lián)接,而與系統(tǒng)如何接地無關(guān).在TT 系統(tǒng)中負載的所有接地均稱為保護接地。
TN 方式供電系統(tǒng)是將電氣設(shè)備的金屬外殼和正常不帶電的金屬部分與工作零線相接的保護系統(tǒng),稱作接零保護系統(tǒng),用 TN 表示.TN-C 方式供電系統(tǒng)是用工作零線兼作接零保護線,可以稱作保護中性線,可用NPE 表示,即常用的三相四線制供電方式.TN-S 式供電系統(tǒng)是把工作零線N 和專用保護線PE 嚴格分開的供電系統(tǒng),稱作TN-S 供電系統(tǒng),即常用的三相五線制供電方式.
IT 方式供電系統(tǒng),其中I 表示電源側(cè)沒有工作接地,或經(jīng)過高阻抗接地.第二個字母T表示負載側(cè)電氣設(shè)備進行接地保護.IT 方式供電系統(tǒng)在供電距離不是很長時,供電的可靠性高、安全性好.一般用于不允許停電的場所,或者是要求嚴格地連續(xù)供電的地方,例如連續(xù)生產(chǎn)裝置、大醫(yī)院的手術(shù)室、地下礦井等處.
(2)三相四線制(TN-C)與三相五線制(TN-S)系統(tǒng)的比較
在三相四線制供電方式中,由于三相負載不平衡時和低壓電網(wǎng)的零線過長且阻抗過大時,零線將有零序電流通過,過長的低壓電網(wǎng),由于環(huán)境惡化、導(dǎo)線老化、受潮等因素,導(dǎo)線的漏電電流通過零線形成閉合回路,致使零線也帶一定的電位,這對安全運行十分不利.
在零線斷線的特殊情況下,斷線以后的單相設(shè)備和所有保護接零的設(shè)備產(chǎn)生危險的電壓,這是不允許的.
采用三相五線制供電方式,用電設(shè)備上所連接的工作零線 N 和保護零線 PE 是分別敷設(shè)的,工作零線上的電位不能傳遞到用電設(shè)備的外殼上,這樣就能有效隔離了三相四線制供電方式所造成的危險電壓,使用電設(shè)備外殼上電位始終處在"地"電位,從而消除了設(shè)備產(chǎn)生危險電壓的隱患.
發(fā)電機中,三組感應(yīng)線圈的公共端作為供電系統(tǒng)的參考零點,引出線稱為中線(在單相供電中稱為零線);另一端與中線之間有額定的電壓差,稱為相線(單相供電中稱為火線).
一般情況下,中線是以大地作為導(dǎo)體,故其對地電壓應(yīng)為零,稱為零線.因此相線對地必然形成一定的電壓差,可以形成電流回路,稱其為火線.正常供電回路由相線(火線)和中線(零線)形成.地線是儀器設(shè)備的外殼或屏蔽系統(tǒng)就近與大地連接的導(dǎo)線,其對地電阻小于4 歐姆;它不參與供電回路,主要是保護操作人員人身安全或抗干擾用的.很多情況下,中線和大地的連接問題會導(dǎo)致用電端中線對地電壓大于零,因此三相五線制種將中線和地線分開對消除安全隱患具有重要意義.
在三相四線制供電方式中,主要采用 TN-C 系統(tǒng)供電系統(tǒng),對于單相回路存在較大的安全缺陷.單相二線供電方式,最大缺陷是在發(fā)生電器外殼碰相線時,直接將 220V 相電壓施加給此時正巧觸摸到的人,從而發(fā)生觸電事故.但如果把接外殼的保護線 PE 和中性線 N 并聯(lián)合用一根,實際上這也是極不安全的.建筑物的配電線路由于接頭松脫、導(dǎo)線斷線等故障,很可能造成圖 2 所示A點處開路,此時當其中一臺設(shè)備開關(guān)接通后,在 A點后面所有中性線上,將出現(xiàn)相電壓,這個高電壓又被設(shè)備接地引至所有插入插座的用電設(shè)備外殼上,而且其后的設(shè)備即使并未開啟,外殼上也有 220V 電壓,這是十分危險的.
圖2 TN-C系統(tǒng)單相回路斷零示意圖
如果采用三相五線制的TN-S 供電系統(tǒng),則不會出現(xiàn)這種情況.如圖3 所示,只有當保護線斷開,而且又有一臺設(shè)備發(fā)生相線碰外殼,兩故障同時出現(xiàn)時,才會出現(xiàn)與前述二線制中類似情況的事故.從而也極大地降低了事故出現(xiàn)的可能性.
圖3 TN-S系統(tǒng)單相回路示意圖
3.三相五線制在民用建筑電氣設(shè)計中的應(yīng)用(1)三相五線制供電的應(yīng)用范圍凡是采用保護接零的低壓供電系統(tǒng),均是三相五線制供電的應(yīng)用范圍.國家有關(guān)部門規(guī)定:凡是新建、擴建、企事業(yè)、商業(yè)、居民住宅、智能建筑、基建施工現(xiàn)場及臨時線路,一律實行三相五線制供電方式,做到保護零線和工作零線單獨敷設(shè).對現(xiàn)有企業(yè)應(yīng)逐步將三相四線制改為三相五線制供電,具體辦法應(yīng)按三相五線制敷設(shè)要求的規(guī)定實施.
根據(jù)JGJ/T-1992《民用建筑電氣設(shè)計規(guī)范》,住宅小區(qū)設(shè)計不應(yīng)采用TN-C供電系統(tǒng)即三相四線制供電方式,而應(yīng)推廣采用TN-S供電系統(tǒng)即三相五線制供電方式.
(2)單相三線制"和"三相五線制"配電建筑電氣設(shè)計中采用"單相三線制"和"三相五線制"配電.就是在過去"單相二線制"
和"三相四線制"配電基礎(chǔ)上,另增加一根專用保護線直接與接地網(wǎng)相連,如圖1所示.即根據(jù)國際電工委員會(IEC)標準和國家標準而定的TN-S系統(tǒng),從而保障了電器使用的安全.
①"單相三線制"是"三相五線制"的一部分,在配電中出現(xiàn)了N線和PE線:一個是工作接地N線,這是構(gòu)成電氣回路的需要,其中有工作電流流過,在單相二線制中,工作接地N嚴禁裝設(shè)保險等可斷開點,但單相三線制中則應(yīng)同相線一樣裝設(shè)保護元器件.另一個是保護接地PE線,要求直接與接地網(wǎng)相聯(lián)接,保護線PE與中性線N從某點分開后,就不得有任何聯(lián)系,目的有兩個:其一是為了使漏電電流動作保護能正確動作;其二是為了使保護線上沒有電流流過,以利安全.
②每個建筑物進戶線處應(yīng)將零線重復(fù)接地,接地電阻≤lO.
③從引入處開始,接至建筑物內(nèi)各個插座,中性線N和保護線PE完全分開(嚴禁零地混接).至于保護線PE的導(dǎo)線應(yīng)采用與工作回路相同等級的絕緣導(dǎo)線,且與中性線N截面相同,敷設(shè)方式和路徑也同工作回路,為便于識別,最好能采用三種顏色分開,依據(jù)規(guī)范,相線為L1黃、L2綠、L3紅色;中性線N為淡蘭色或黑色;保護線PE為黃綠雙色.(民用建筑電氣設(shè)計規(guī)范》規(guī)定"住宅建筑每戶的進線開關(guān)或插座專用回路宜設(shè)置漏電電流動作保護,動作電流為30mA".
④插座的接線應(yīng)遵循左零(N)右相(L)上接地.如圖4所示.
