在TN-C-S系統中,PEN線分為PE和N線,PE線又可重複接地,是否有雜散電流流過?
這個問題不錯,我們來探討一番。
首先要明白三個概念:第一是TN-C-S的接地系統,第二是重複接地,第三是雜散電流。
1。關於TN-C-S接地系統、TN-C接地系統和重複接地
我們先來看看TN-C接地系統:
圖1:IEC60364中的TN-C接地系統
圖1就是TN-C接地系統,它的特點是:地線PE與中性線N是合併的,也即PEN線,PEN線的俗稱就是零線,正確的名稱叫做保護中性線。PEN線既具有中性線的功能,又具有保護線的功能,但保護功能優先。TN-C接地系統存在許多隱患,目前很少使用了。
我們來看看TN-C接地系統的特點是什麼:
第一:用電裝置的外殼是接在PEN線上的,叫做保護接零。當用電裝置內部的相線與外殼接觸時,就相當於相線對PEN線短路,短路電流較大,熔斷器或者斷路器將因此而跳閘,並保護人身安全。由於接地電流與短路電流很接近,因此TN-C接地系統又叫做大電流接地系統。
第二:如果三相是平衡的,則PEN線對地不會有電壓。但如果三相不平衡,則PEN線上會流過不平衡電流,並由此出現電壓,因此保護接零的用電裝置外殼上也會出現電壓。
第三:如果PEN線在某處斷裂,則斷裂點後部保護接零的用電裝置外殼都將帶上一定的電壓。特別是某個裝置一旦發生相線對外殼漏電時,PEN線斷裂點後部的對地電壓將上升為相電壓,造成人身安全重大隱患。
也因此,零線PEN必須多點接地,使得斷裂點後部的PEN線因為有重複接地,它的電壓不至於會上升到危險電壓。另外,如果電源端某條相線接地,則PEN線上也會因此帶上一定的電壓。
第四:如果在TN-C系統中安裝了漏電保護器,則此漏電保護器後面的所有重複接地必須拆除,否則漏電保護器處於工作狀態,使得漏電開關無法合閘。所以,若要使用漏電保護器,則必須在漏電保護器的前端實施重複接地,見圖2中第一個負載前端的重複接地點。
第五:由於零線PEN不得斷裂,所以TN-C接地系統中的三相部分只能使用三極開關,而單相部分只能使用單極開關。
我們再來看看TN-S接地系統:
圖2:TN-S接地系統
由圖2我們看到,從電力變壓器的中性線接地點開始,就分開為地線PE和中性線N。我們注意到負載的外殼是接在地線PE上的,中性線與三條相線一起引入負載。當發生三相不平衡時,中性線中會流過三相不平衡電流,而地線PE中沒有任何電流。
TN-S接地系統的特點是:
第一:正是因為中性線N中流過三相不平衡電流,而地線PE中沒有電流,所以地線PE對地是沒有電壓的,用電裝置的外殼不會因此而帶電,安全性更高。
第二:地線PE絕對不允許斷裂,並且PE線可以多點重複接地,以確保PE線對地的電壓為零。中性線則可以斷裂,甚至還可以進開關。所以在TN-S接地系統中,三相部分可以使用四級開關,而單相部分可以使用雙極開關。
第三:TN=S接地系統中,不管是幹線也好,是分支系統也好,均可以安裝漏電開關,不會影響到系統的穩定性。
第四:TN-S接地系統明顯比TN-C接地系統的安全性要高,因此,不管是民用建築還是工廠,TN-S都得到廣泛的應用。
我們再看TN-C-S接地系統:
圖3:IEC60364中的TN-C-S接地系統
我們注意看圖3,圖中有兩處接地,一處在電力變壓器的中性點,另一處在電源入戶處。
我們發現,TN-C-S接地系統是TN-C和TN-S的綜合,它的前部是TN-C,後部是TN-S。TN-C-S的特點是:
第一:地線PE絕對不能引入到漏電開關中。如果引入漏電開關中,則漏電保護器將因此而跳閘。
第二:TN-C-S接地系統可以降低用電裝置外殼的對地電壓,但不能完全消除。所i有,PE線必須多點接地。
第三:我們從圖3中看到,PEN線在兩個負載的中間分開,從此以後,地線PE與中性線N必須相互絕緣,不得再次合併。若合併,則合併點之前其實又恢復為TN-C,並且在合併點之前所裝設的漏電保護器將全部自動跳閘且無法合閘。
第四:在實際使用中,一般TN-C-S的TN-C部分用作配電,而“-S”部分則用作接負荷。如此一來,省掉一條線,降低了施工費用。所以,TN-C-S在居民小區配電中使用的非常多。
建立了這些概念,我們就可以回答題主的問題了。
2。題主的問題回答
題主的問題是:
在TN-C-S系統中,PEN線分為PE和N線,PE線又可多次重複接地,N線電流是否分為兩條路徑返回電源,一條是N線—PEN線—電源中性點;另一條N線—PE線—PE線接地極—地網—電源中性點,此條為雜散電流?TN-C重複接地也會產生雜散電流吧?
回答:
關於重複接地,前面已經說明,這裡不再重複。
我們看下圖:
圖4:TN-C-S的重複接地
我們看到,圖4中設定了兩處PE線的重複接地。由於PE線平時根本就沒有電流,設定了再多的重複接地,也不會產生任何電流分流。
題主認為,中性線N的電流可能會從第二重複接地點處返回電源,這顯然不對。
我們從圖4中很容易看到,N線電流沿著第一重複接地點經過PEN線返回電源,比從第二重複接地點和地網返回電源,兩者的線路阻抗相差甚遠,電流是不會走電阻大的迴路的。
我們假設這條PEN零線的線徑是160平方的銅電纜線,長度是100米,我們來算一算它的電阻:
而GB50054《低壓配電設計規範》中給定的接地電阻是4Ω,兩者相差363。6倍。
從圖4中我們看到,地網與零線PEN是並聯的,而並聯電路的電流與電阻之比成反比,可見從地網返回電源的電流只有零線PEN電流的1/363。6,幾乎可以忽略不計。
題主用到的名詞——雜散電流,指的就是不從零線PEN返回電源而從地網返回電源的電流。
我們看到,從圖4中可以知道,TN-C-S的雜散電流並不大。
但是,如果零線斷裂了,則從第一重複接地處經過地網返回電源的電流就變大了,此時,題主的所謂的雜散電流就不可小覷了。
所以,零線PEN不能斷裂,是TN-C和TN-C-S中最重要的條件之一。