1低壓供電系統(tǒng)的組成、特點、類型

(1)供電系統(tǒng)通常由交流分系統(tǒng)、直流分系統(tǒng)兩部分組成

交流分系統(tǒng)通常由高壓和低壓兩部分組成。

直流分系統(tǒng)通常由交Z直流變換部分、蓄電池組部分組成。負載部分由低壓交流負載、直流負載設備組成。"負載"通俗地講也就是"用電設備"。

(2)低壓供電系統(tǒng)的基本特點

①并聯冗余方式是提高可靠性的重要方式，無論是交流供電系統(tǒng)，還是直流供電系統(tǒng)。

②一次電源關于低壓供電系統(tǒng)來講，重要是市電或發(fā)電，是低壓供電系統(tǒng)的核心，是供電系統(tǒng)可靠性的關鍵。其它電壓變換型電源對其有依賴性。直流供電系統(tǒng)依靠交流供電系統(tǒng)供應電源。但直流供電系統(tǒng)可以對交流供電系統(tǒng)做適當的補充。

③不間斷電源(UpS)廣泛應用，對負載的可靠供電有極為重要的用途。

④應用自動切換(ATS)技術控制負載。

(3)G代電源低壓供電系統(tǒng)類型

常見的各種低壓交流(220/380V,50Hz)供電系統(tǒng)有:IT、TN一C、TN一S、TN一C一S、TT供電系統(tǒng)。

供電的安全性指供電配電時不能傷害人或損壞設備。可靠性指在一定條件和時間內持續(xù)供電的能力。這是電源系統(tǒng)中的一對矛盾，當人身與設備安全性受到危險時，要切斷電源;而切斷電源又對用電設備持續(xù)供電出現影響。以下對供電系統(tǒng)常用的五種交流電源系統(tǒng)及接地方式進行介紹，并在安全性與可靠性分析進行比較。

2IT供電系統(tǒng)及接地方式

IT系統(tǒng)是三相三線式供電及接地系統(tǒng)，該系統(tǒng)變壓器(或發(fā)電機組三相輸出)中性點不接地或經高阻抗接地，無中性線(俗稱零線)N，只有線電壓(380V)，無相電壓(220V)，電器設備保護接地線(pE線)各自獨立接地力口圖士所示。圖中電容C1、C2、C3為供電線路對地的分市電容。

IT系統(tǒng)在供電距離不長時，供電可靠性高，安全性好。電源側也可采取中性點經高阻抗接地。

IT系統(tǒng)在一相接地時，單相對地漏電電流小，不破壞電源的電壓平衡。一般用于不允許停電的場所，或是嚴格要求持續(xù)供電的地方。

假如一相發(fā)生接地故障，通過熔斷器F等可以切斷該相，其它兩相可以供電。而且，用電設備有接地保護，當單相絕緣損壞碰到外殼，使金屬外殼呈帶電狀態(tài)時，人員觸及帶電金屬外殼可以防止觸電事故的發(fā)生。這是因為電流經過兩條并聯電路流通，一路通過接地線、大地，另一路是通過人體、大地。由于接地電阻(要求不超過4Ω，最大不超過10Ω)比人體電阻(最小l000Ω)小得多，所以大部分電流通過接地體入地，只有很小部分電流通過人體，即通過人體的電流不超過人體安全電流，從而保護了設備和人員安全。

此時中性點漂移，另外兩相對地電壓將升高為380V，也就是說，另外兩相原來對地電壓為220V,一相接地故障發(fā)生時，另外兩相對地電壓升高為380V。但各相間電壓(線電壓)仍然對稱平衡，因此，三相用電設備仍可以繼續(xù)運行。為防止非接地相再有一相發(fā)生接地，造成兩相短路，所以規(guī)程規(guī)定單相接地時繼續(xù)運行時間不得超過2小時。假如不及時排除故障，絕緣設施長時間承受過高電壓將導致事故。

當中性點不接地系統(tǒng)單相接地電流超過規(guī)定值時，為了防止出現斷續(xù)電弧，防止引起過電壓或造成短路，減小接地電弧電流并使電弧容易熄滅，中性點應經消弧線圈接地。消弧線圈實際上就是電抗線圈。

假設，C相對地短路，由于中性點接地電抗的存在，感性對抗電流滯后90。，而線路分布電容電流超前90°，從而有效減小了短路電流的電弧，如圖2所示。

TT供電系統(tǒng)由于沒有配中性線N，不適臺于有單相用電的通信設備。這種設備只適合有特殊要求的場所，如電力煉鋼、重要的手術室、重要的實驗室、地下礦井或坑道指揮所、重要通信樞紐特定設備等，該供電系統(tǒng)對用電設備的耐壓要求較高。

另外，中性點直接接地的情況又是怎么樣的呢?

中性點直接接地系統(tǒng)發(fā)生單相接地時，通過接地中性點形成單相短路，出現很大的短路電流，保護單元動作切除故障線路，使系統(tǒng)的其他部分正常運行。

由于中性點直接接地，發(fā)生單相接地時，中性點對地電壓為零，非接地的相對地電壓不發(fā)生變化。

3TN-C供電系統(tǒng)及接地方式

TN系統(tǒng)的電源中性點直接接地，拜引出有中性線N線、保護線pE線或保護中性線pEN線，屬于三相四線制系統(tǒng)。

假如系統(tǒng)中N線與pE線金部合為pEN線，則系統(tǒng)稱為TN一C系統(tǒng)。

假如系統(tǒng)中N線與pE線全部分開，則系統(tǒng)稱為TN一S系統(tǒng)。

假如系統(tǒng)中前一部分N線與pE線合為pEN線，而后一部分N線與pE線全部分開則稱為TN一C一S系統(tǒng)。

TN系統(tǒng)中設備發(fā)生單相碰殼漏電故障時，會形成單相短路回路，因該回路內不包含任何接地電阻，整個回路內阻抗很小，短路電流很大，足以保證在最短的時間內熔斷熔絲，保護裝置或自動開關跳閘，從而切除故障設備的電源，保障人身及設備安全。

TN一C供電系統(tǒng)常稱為三相四線制供電系統(tǒng)，該系統(tǒng)中性線N與保護接地線pE合二為一，即其工作零線兼作保護線，通稱為pEN線，如圖3所示。極不穩(wěn)定，造成中性線接地電位漂移。不但使設備外殼帶電，對人身不安全，而且由于在電位基準點上疊加了這個漂移電位，從而使以其為基準電位的電子設備受到噪聲電壓的干擾，新增了話音的噪聲電平，使設備工作不穩(wěn)定。因此，TN-C系統(tǒng)不應作為通信樞紐的供電及接地方式。

4TN-S供電系統(tǒng)及接地方式

TN一S供電系統(tǒng)有五根線，即三根相線U、V、W，一根中性線N和一根保護接地線pE，電力系統(tǒng)僅一點接地，用電設備的外露可導電部分(如外殼、機架等)接pE線，如圖4所示。

這種供電系統(tǒng)對接地故障靈敏度高，線路經濟簡單。在一般情況下，只要選用適當的開關保護裝置和足夠的導線截面積，就能滿足安全要求。目前，采用這種供電系統(tǒng)的比較多，適用于三相負荷比較平衡且單相負荷容量較小的場所。

使用該系統(tǒng)時不能有些設備接零保護、有些設備接地保護，這是非常危險的。因為一旦接地設備發(fā)生相線絕緣損壞時，而保險絲熔斷電流叉較大，不能及時切斷故障部分電器，接零設備的外殼將帶危險電壓。所以，應特別注意不能接地、接零混用。

在通信樞紐中由于存在一定數量的單相負載，難以實現三相負載平衡。pEN線上的不平衡電流，加上線路中存在著開關電源或整流器出現的三次諧波電流及熒光燈等引起的高次諧波電流，在非故障情況下，會在中性線N上疊加，且電流時大時小。

TN一S供電系統(tǒng)的特點是，中性線N與保護接地線pE除在變壓器中性點共同接地外，兩線不再連接。中性線N在三相負載不平衡時有電流流過，而pN線在正常情況下沒有電流流過。該供電系統(tǒng)接地后完金具備安全性和可靠性。在建筑物或特種設施內設有獨立變配電所時常用該系統(tǒng)。只是多了一根pE線，新增了工程投資費用。另外因pE線上不流過電流，該系統(tǒng)有較強的電磁適應性。TN一S系統(tǒng)可以作為通信樞紐等優(yōu)選供電及接地系統(tǒng)。

5TN-C-S供電系統(tǒng)及接地方式

TN一C一S供電系統(tǒng)由兩個接地系統(tǒng)組成，前部分有四根線，是TN一C供電系統(tǒng);后部分有五根線，是TN一S供電系統(tǒng)。分界點在N線與pR線的連接點處，分開后就不允許再合并。

這種供電系統(tǒng)一般用在民用建筑物的供電由區(qū)域變電所引來的場所。迸戶前采用TN-C供電系統(tǒng)，迸戶后變成了N-S供電系統(tǒng)。目前，新建通信及其它設施中也常見。

由于該系統(tǒng)pEN線上正常工作時有電流，使系統(tǒng)的pE線上和接于pE線上的電氣設備金屬外殼有對地電壓存在，只是該系統(tǒng)pEN線多是系統(tǒng)干線，阻抗小，對地電壓較低。因此，這種系統(tǒng)接地方式不適宜作為通信樞紐最佳供電系統(tǒng)及接地方式。

6TT供電系統(tǒng)及接地方式

通常稱TT供電系統(tǒng)屬于三相四線制供電接地系統(tǒng)。該系統(tǒng)常用于設備供電來自于公用電網的地方，民用郊區(qū)較常見。

TT供電系統(tǒng)的特點:中性線N與保護地線pE無電氣連接，即中性點接地與pE線接地是分開的，因此設備的外殼與電源的接地無直接聯系。即設備的外露可導電部分均與系統(tǒng)接地點無關，各自的接地裝置單獨接地。

設備外殼是地電位，不會出現火花或電弧，因此較為安全。但當接地發(fā)生故障時，接地電流需流過設備接地電阻Re和電源中性線接地電阻Rn，回路阻抗較大，故障電流比TN供電系統(tǒng)小，降低了線路保護裝置的動作靈敏度。

該系統(tǒng)在正常運行時，不管三相負載是否平衡，在中性線N帶電的情況下，pE線均不帶電，如圖6所示。

當設備發(fā)生一相(線)絕緣損壞，將導致設備外殼上帶有電壓。此時如有人員觸接中性點連接線或與此中性線相連的設備外殼都不安全，并且其余兩相對地電位也將上升超過300V，所以，這種供電系統(tǒng)必須特別注意合理配置高靈敏度的過流保護裝置。

當相線與外殼相碰時，因為線路電阻很小，W相電壓就幾乎全部加在兩個接地電阻電源中線點接地電阻Rn，保護接地電阻Re)上，按照接地電阻規(guī)程規(guī)定，這兩個電阻都不得超過4Ω(有些地區(qū)實際上要求不超過10Ω)，所以，接地短路電流值可由下式求得

I1=U/(Re+Rn)=220/(4+4)=27.5(A)

I2=U/(Re+Rn)=220/(10+10)=11(A)

對應單相的電功率為p=Ulcosφ=220×11×0.8=1936(W)

27.5A電流可以使額定電流10A的熔絲熔斷(熔絲通過大于額定電流3倍以上才能迅速熔斷)，切斷電源,IIA電流可以使額定電流4A的熔絲熔斷切斷電源，從而防止觸電事故發(fā)生。

但是關于熔絲額定電流大于10A的用電設備，這個短路電流就不能便其迅速熔斷，這樣Rn和Re上都有110V的電壓，即所有與該接地裝置相連的電氣設備的金屬外殼，對地郡有110V電壓。當人體與設備金屬外殼接觸時，會發(fā)生觸電。所以這種系統(tǒng)可以在小功率范圍使用，如不超過1kW時是可靠的。

另外，該系統(tǒng)故障電流較小時可以通過加裝漏電保護開關來彌補，以完善保護接地的功能。

由上述可見，保護接地適用于中性點沒有接地的電源供電系統(tǒng)中的電氣設備，關于電源中性點接地的供電電網中，保護接地有局限性。為了保護電氣設備，使熔斷器等保護設備可靠動作，防止觸電危險，+性點接地時采用保護性接零，如TN供電系統(tǒng)。

值得注意的是，在一個地區(qū)應使用同一種供電系統(tǒng)，不可同時混用多種供電系統(tǒng)，以確保用電設備安全可靠運行。