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通信局(站)的低压交流配电类型或接地方式

浏览:12577  来源:通信人在线  日期:2019-09-15

根据国际电工委员会(IEC)标准,低压交流配电系统按接地方式的不同,分为TN系统、TT系统和IT系统三种基本类型,其中TN系统又分为TN-STN-CTN-C-S三种类型。第一个字母表示电源端与地的关系;第二个字母表示电气设备的外露可导电部分与地的关系;短横线后的字母表示中性线与保护线的关系。这些字母是法文单词的第一个大写字母,其法文单词及含义详见下表0。这里首先对低压交流配电系统的类型给以介绍,最后说明通信局(站)所采用的低压交流配电方式或接地方式。

0:低压交流配电系统类型中字母的含义

一、TN系统

TN系统是交流配电系统中电源的中性点直接接地,电气设备的外露可导电部分(金属外壳)通过保护导线连接到此接地点的系统。它是接零保护系统。该系统按照中性线与保护线的不同连接方式,又分为TN-S系统、TN-C系统和TN-C-S系统三种类型。TN系统适用于城镇低压电力网。

1TN-S系统

TN-S系统即三相五线制系统,如图1-1所示。在三相五线制供电系统中,单相供电采用单相三线制,三线即相线、零线和保护地线。图中降压电力变压器仅画出了副绕组。副绕组采用星形(Y形)连接,副绕组的首端引出三根相线:L1L2L3,副绕组的中性点直接接地,从其接地汇流排上引出两根导线,一根为中性线即工作零线N(简称零线,接地的中性线称为零线),另一根为保护零线即保护地线PE,它们都应采用绝缘导线布放。工作零线N流过三相不平衡电流。保护零线 PE专门用于接零保护,它接到电气设备的金属外壳上,使设备的金属外壳通过PE线接地。PE线平时无电流通过,当交流相线与机壳短路时,流过较大的短路电流,使接于相线中的断路器或熔断器等保护器件迅速动作,及时切断电源,从而保障人身和设备的安全。

1-1TN-S系统(三相五线制)原理图

TN-S系统是工作零线N与保护零线PE完全分开的系统。TN-S系统应用中必须注意下表1-1所示的接线。为了人身和设备的安全,严禁在保护地线和公共零线中加装开关或熔断器,并应在实际工作中注意,保护地线端子和零线端子均要连接牢固,防止虚接。如果保护地线断路,若某一相线碰连设备的金属外壳,则机壳对地电压将达到相电压,这时没有较大的短路电流,一般的过电流保护装置不能切断电源进行保护,从而严重危及人身安全。如果公共零线断路而接通了三相电源,当三相负载不平衡时,负载侧中性点将会发生电位漂移,各相负载电压失去平衡,可能有的负载电压接近线电压,而有的负载电压远低于正常相电压,因此用电设备不能正常工作,甚至一相或两相上的用电设备被烧坏。

1-1TN-S系统应用中所必须注意的接线问题

2TN-C系统

TN-C系统即三相四线制接零保护系统,是工作零线N与保护零线PE合一的系统,如图1-2所示。从降压电力变压器副绕组直接接地的中性点引出的中性线,既是工作零线,又是保护地线,在整个交流配电系统中,工作零线N与保护地线PE合为一体构成PEN线。这时电气设备的金属外壳必须接到PEN线上,进行接零保护。在TN-C系统中,为了防止因PEN线断线而造成危害,在距离接地点超过50 m时,PEN线宜重复接地。

1-2TN-C系统(三相四线制)原理图

3TN-C-S系统

TN-C-S系统如图1-3所示,整个低压交流配电系统的前部分为TN-C系统,其零线(N)和保护地线(PE)是合一的PEN线;后部分则采用TN-S系统,其零线(N)和保护地线(PE)分开,并且不允许再合并或者混用。当电力变压器在通信局(站)外且相距大于50 m时,TN-C系统的中性线(PEN线)在通信局房入口处应作重复接地。

1-3TN-C-S系统原理图

为了便于区分不同的电源线,电气设备交流电源线的颜色应符合规定:相线为A相(U相)黄色、B相(V相)绿色、C相(W相)红色,零线(N)为淡蓝色(或黑色),保护地线(PE)为黄、绿双色。

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二、TT系统

TT系统是交流配电系统中电源的中性点直接接地,电气设备的外露可导电部分(金属外壳)就近保护接地,两个接地装置无直接关联的系统,如图2-1所示。它是接地保护系统。在这种系统中,除降压电力变压器副绕组中性点直接接地外,引出的中性线(零线N)不得再接地,并应与相线(L1L2L3)保持相等的绝缘水平。TT系统适用于农村低压电力网。

2-1TT系统原理图

TT系统如不采取专门保护措施,其保护性能不能确保安全。假如电气设备中某一相线碰到了设备的金属外壳,如图2-2所示,这时设备金属外壳的对地电压为下式,其中,RA为保护接地装置的接地电阻,RN为电力变压器中性点的接地电阻,U为相电压。

UE = [ RA/RA+RN]U         (2-1)

2-2TT系统相线碰机壳的分析

虽然UE<U,但由于RARN在同一个数量级,因此机壳对地电压UE几乎不可能限制在安全范围内。由于这时没有较大的短路电流,故断路器或熔断器不能切断电源进行保护。所以,通信局()一般不宜采用TT系统。若确有困难,不得不采用TT系统,则必须在低压交流电源进线处装设剩余电流保护器,将故障持续时间限制在允许范围之内(例如0.1s)。

剩余电流保护器的全称是剩余电流动作保护器(英文缩写RCD)。“剩余电流”是相线与中性线的电流相量和(其瞬时值是相线与中性线电流瞬时值的代数和)。线路和设备绝缘良好时,剩余电流为零(即使三相负载不平衡,由基尔霍夫电流定律可知,剩余电流也为零);如果供电线路或电气设备发生单相接地故障,就会产生一定量值的剩余电流。使用剩余电流保护器时,中性线应与相线一起穿过剩余电流保护器中用于检测剩余电流的电流互感器。当剩余电流达到“额定剩余动作电流”时,剩余电流保护器动作,及时切断电源,实施保护。

TT系统通常采用剩余电流保护器实施两级或三级保护。各级剩余电流保护器的动作特性应互相协调,并应避免电网正常泄漏电流使保护器误动作。例如,各级剩余电流保护器的参数选取如下表2所示。

2:各级剩余电流保护器参数选取

需要指出,在同一台变压器供电的低压配电网中,不允许一部分电气设备采用接零保护,而另一部分电气设备采用接地保护,即一般不允许同时采用TN-C系统和TT系统混合运行。图2-3所示就是这种错误的混合运行方式,这时若接地保护设备的相线碰连金属外壳,则该设备的机壳对地电压UE如式2-1所示,而零线以及所有接零保护设备的机壳对地电压UN为下式,其中,RA为保护接地装置的接地电阻,RN为电力变压器中性点的接地电阻,U为相电压。

UN = [ RN/RN+RA]U        (2-2)

2-3:错误的混合运行方式

UEUN都可能给人以致命的电击,而且故障接地电流不大,一般的过电流保护装置不能动作,危险状态将长时间存在。因此,这种混合运行方式一般是不允许的。如确有困难,不得不采用混合运行方式,则属于TT保护方式的设备必须装设剩余电流保护器。

三、IT系统

IT系统是交流配电系统中电源的带电部分不接地或有一点(中性点)经足够大的阻抗接地,电气设备的外露可导电部分(金属外壳)就近保护接地的系统,如图3所示。它也是接地保护系统。

3IT系统原理图

IT系统不得引出中性线进行单相供电,且必须装设绝缘监视及接地故障告警装置。这种系统可用于井下配电网等动力网。通信局()的低压交流配电不采用IT系统。

四、我国标准规范中的相关规定

1GB 50689的要求

我国国家标准GB 50689《通信局()防雷与接地工程设计规范》中规定:“大、中型通信局(站)必须采用TN-STN-C-S供电方式。中型通信局(站)、移动通信基站及小型站点可采用TT供电方式。”另外,GB 50689中还给出了其交流配电方式与SPD保护模式的要求。

欲具体了解通信局(站)交流配电方式与SPD保护模式的要求的请进入 

2GB 51194的要求

我国国家标准GB 51194《通信电源设备安装工程设计规范》中规定“具有独立变压器的通信局站低压交流供电系统应采用TN-STN-C-S接地方式”。

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