三相五線制和三相四線制比較

1、1.什么是三相五線制? 在三相四線制制供電系統(tǒng)中,把零線的兩個(gè)作用分開,即一根線做工作零線(N),另外用一根線專做保護(hù)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(hù)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(diǎn)是:工作零線N與保護(hù)零線PE 除在變壓器中性點(diǎn)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(fù)載、沒有中性點(diǎn)引出的三相負(fù)載和有中性點(diǎn)引出的三相負(fù)載,因而得到廣泛的應(yīng)用.在三相負(fù)載不完全平衡的運(yùn)行情況下,工作零線 N是有電流通過且是帶電的,而保護(hù)零線 PE 不帶電,因而該供電方式的接地

2、系統(tǒng)完全具備安全和可靠的基準(zhǔn)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(yán)格.國際電工委員會(huì)(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(hù)系統(tǒng),稱為保護(hù)接地系統(tǒng),也稱TT 系統(tǒng).第一個(gè)符號T 表示電力系統(tǒng)中性點(diǎn)直接接地;第二個(gè)符號T 表示負(fù)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?zé)o關(guān).在TT 系統(tǒng)中負(fù)載的所有接地均稱為保護(hù)接地

3、。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(hù)系統(tǒng),稱作接零保護(hù)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(hù)線,可以稱作保護(hù)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(hù)線PE 嚴(yán)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(gè)字母T表示負(fù)載側(cè)電氣設(shè)備進(jìn)行接地保護(hù).IT 方式供電系統(tǒng)在供電距離不是很長時(shí),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(yán)格地連續(xù)供電的

4、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(fù)載不平衡時(shí)和低壓電網(wǎng)的零線過長且阻抗過大時(shí),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(yùn)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(hù)接零的設(shè)備產(chǎn)生危險(xiǎn)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(hù)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

5、相四線制供電方式所造成的危險(xiǎn)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(xiǎn)電壓的隱患. 發(fā)電機(jī)中,三組感應(yīng)線圈的公共端作為供電系統(tǒng)的參考零點(diǎn),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(hù)操作人員人身安全或抗干擾用的.很

6、多情況下,中線和大地的連接問題會(huì)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(shí),直接將 220V 相電壓施加給此時(shí)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(hù)線 PE 和中性線 N 并聯(lián)合用一根,實(shí)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(diǎn)處開路,此時(shí)當(dāng)其中一臺(tái)設(shè)備開關(guān)接通后,在 A點(diǎn)后面所有中性線上,將出現(xiàn)相電壓,這個(gè)高電壓又被設(shè)備接地引至所有插入

7、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(xiǎn)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(huì)出現(xiàn)這種情況.如圖3 所示,只有當(dāng)保護(hù)線斷開,而且又有一臺(tái)設(shè)備發(fā)生相線碰外殼,兩故障同時(shí)出現(xiàn)時(shí),才會(huì)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(jì)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(hù)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(kuò)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(shí)線

8、路,一律實(shí)行三相五線制供電方式,做到保護(hù)零線和工作零線單獨(dú)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(shí)施. 根據(jù)JGJ/T-1992民用建筑電氣設(shè)計(jì)規(guī)范,住宅小區(qū)設(shè)計(jì)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(jì)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(hù)線直接與接地網(wǎng)

9、相連,如圖1所示.即根據(jù)國際電工委員會(huì)(IEC)標(biāo)準(zhǔn)和國家標(biāo)準(zhǔn)而定的TN-S系統(tǒng),從而保障了電器使用的安全. "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(gè)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(yán)禁裝設(shè)保險(xiǎn)等可斷開點(diǎn),但單相三線制中則應(yīng)同相線一樣裝設(shè)保護(hù)元器件.另一個(gè)是保護(hù)接地PE線,要求直接與接地網(wǎng)相聯(lián)接,保護(hù)線PE與中性線N從某點(diǎn)分開后,就不得有任何了解,目的有兩個(gè):其一是為了使漏電電流動(dòng)作保護(hù)能正確動(dòng)作;其二是為了使保護(hù)線上沒有電流流過,以利安全. 每個(gè)建筑物進(jìn)戶線處應(yīng)將零線

10、重復(fù)接地,接地電阻lO. 從引入處開始,接至建筑物內(nèi)各個(gè)插座,中性線N和保護(hù)線PE完全分開(嚴(yán)禁零地混接).至于保護(hù)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(shí)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(hù)線PE為黃綠雙色.(民用建筑電氣設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定"住宅建筑每戶的進(jìn)線開關(guān)或插座專用回路宜設(shè)置漏電電流動(dòng)作保護(hù),動(dòng)作電流為30mA". 插座的接線應(yīng)遵循左零(N)右相(L)上接地.如圖4所示.三相四線制 三相五線制的選擇TN-S接地：即常說的三相五線制，由變電所引出

11、的N線和PE線是分開的，N線不允許再接地，PE線則與用電建筑地相連。TN-C-S接地：即常說的三相四線制，變電所引出的N線和PE連合二為一為PEN線，用電建筑將PEN線重復(fù)接地，其后在用電建筑內(nèi)N線和PE線是分開的，N線絕緣并且不再接地。TT接地：由變電所引出的N線全程絕緣，用電建筑物內(nèi)PE線為單獨(dú)接地，與變電所接地線無任何了解。優(yōu)缺點(diǎn)分析：TN-S（三相五線制）接地形式的PE線平時(shí)不通過工作電流，僅在發(fā)生接地故障時(shí)流過故障電流，其電位接近大地電位，不會(huì)干擾信息設(shè)備，不會(huì)對地打火，較為安全；缺點(diǎn)是需要全程設(shè)置PE線，造價(jià)較TN-C-S（三相四線制）相對于TN-S（三相五線制）來說少了一根專用P

12、E線，造價(jià)較低，由于其進(jìn)入用電建筑后PE線和N線分開所以也具有TN-S的有點(diǎn)；但是要求PEN線的連接非?？煽?，PEN線一旦斷線將引發(fā)很多故障。需要注意的是NT-S和TN-C-S在同一供電范圍內(nèi)的PE/PEN都是連通的，當(dāng)變電所或配電系統(tǒng)中某一設(shè)施發(fā)生電氣接地故障時(shí)，其故障電壓會(huì)沿著PN/PEN線在電氣設(shè)備間傳導(dǎo)，這是TN系統(tǒng)共有的缺點(diǎn)，所以必須采取等電位措施來預(yù)防這種情況的發(fā)生。TT接地形式兼有TN-S和TN-C-S的優(yōu)點(diǎn)，還同時(shí)避免了TN接地系統(tǒng)共有的缺點(diǎn)，對于住宅建筑來說宜作為首要推薦接地形式。但是TT接地的缺點(diǎn)是用電建筑接地故障電流由變電所接地與用電建筑地兩個(gè)接地電阻串聯(lián)關(guān)系返回電源，故

13、障電流小，斷路器或熔斷器的靈敏度難以滿足其要求，需要剩余電流動(dòng)作保護(hù)裝置RCD來彌補(bǔ)這一缺點(diǎn)。結(jié)論：1：多層住宅建筑通常采用戶外箱變作為供電電源，宜優(yōu)先選用TT接地，僅在箱變等供電設(shè)施與該住宅建筑接地?zé)o法分開時(shí)選用TN-S接地形式即三相五線制。2：高層住宅建筑宜選用TN-S接地形式。3：高層住宅供電電源在建筑物內(nèi)時(shí)可采用TN-S接地，如供電電源在住宅外世優(yōu)選TT接地，采用單路及多路電源供電時(shí)宜選用TN-S接地。4：TN-C-S三相四線制接地在工程設(shè)計(jì)中應(yīng)根據(jù)項(xiàng)目實(shí)際情況謹(jǐn)慎選用。三相五線制的優(yōu)點(diǎn)是保護(hù)靈敏性與可靠性都比三相四線制的要高，因?yàn)镻E線（即接地零線）是單獨(dú)設(shè)置，并且是直接接自電源變壓

14、器中性點(diǎn)，變壓器的中性點(diǎn)已可靠直接接地，接地電阻較低，滿足系統(tǒng)保護(hù)要求。三相五線制通常用于用于安全要求較高，設(shè)備要求統(tǒng)一接地的場所及住宅。三相四線制（TN-C系統(tǒng)）該接法包含：三根相線L1-(A)相、L2-(B)相、L3-(C)相和一根零線PEN，是工作零線與保護(hù)零線合一設(shè)置的接零保護(hù)系統(tǒng)。PEN線是為了從380V相間電壓中獲得220V線間電壓而設(shè)的，有的場合也可以用來進(jìn)行零序電流檢測，以便進(jìn)行三相供電平衡的監(jiān)控。注：用工作零線兼作接零保護(hù)線，可以稱作保護(hù)中性線，可用 NPE 表示。1 ）由于三相負(fù)載不平衡，工作零線上有不平衡電流，在線路上產(chǎn)生一定的電位差，所以與保護(hù)線所聯(lián)接的電氣設(shè)備金屬外殼

15、對大地有一定的電壓。 2 ）如果工作零線斷線，則保護(hù)接零的漏電設(shè)備外殼帶電（對地220V！）。 3 ）如果電源的相線碰地，則設(shè)備的外殼電位升高，使中性線上的危險(xiǎn)電位蔓延。 4 ）TN-C 系統(tǒng)干線上使用漏電保護(hù)器時(shí)，漏電保護(hù)器后面的所有重復(fù)接地必須拆除，否則漏電開關(guān)合不上；而且，工作零線在任何情況下都不得斷開。所以，實(shí)用中工作零線只能讓漏電保護(hù)器的上側(cè)有重復(fù)接地。 5 ）TN-C 方式供電系統(tǒng)只適用于三相負(fù)載基本平衡（無220V負(fù)載）情況。三相五線制（TN-S系統(tǒng)，含TN-C-S系統(tǒng)）該接法包含：三根相線L1-(A)相、L2-(B)相、L3-(C)相及一根零線N還有一根地線PE，是工作零線與保

16、護(hù)零線分開設(shè)置或部分分開設(shè)置的接零保護(hù)系統(tǒng)。PE線在供電變壓器側(cè)和N線接到一起，但進(jìn)入用戶側(cè)后則不能當(dāng)作零線使用。三相五線制的優(yōu)點(diǎn)是保護(hù)靈敏性與可靠性都比三相四線制的要高，因?yàn)镻E線（即接地零線）是單獨(dú)設(shè)置，并且是直接接自電源變壓器中性點(diǎn)，變壓器的中性點(diǎn)已可靠直接接地，接地電阻較低，滿足系統(tǒng)保護(hù)要求。三相五線制通常用于用于安全要求較高，設(shè)備要求統(tǒng)一接地的場所及住宅。應(yīng)用中最好使用標(biāo)準(zhǔn)/規(guī)范的導(dǎo)線顏色：A線用黃色，B線用藍(lán)色，C線用紅色，N線用褐色，PE線用黃綠色。零線和地線的根本差別在于一個(gè)構(gòu)成工作回路,一個(gè)起保護(hù)作用叫做保護(hù)接地,一個(gè)回電網(wǎng),一個(gè)回大地,在電子電路中這兩個(gè)概念是要區(qū)別開來的.

17、結(jié)構(gòu)的區(qū)別： 零線（N）： 從變壓器中性點(diǎn)接地后引出主干線。 地線（PE）：從變壓器中性點(diǎn)接地后引出主干線，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，每間隔20-30米重復(fù)接地。原理的區(qū)別： 零線（N）： 主要應(yīng)用于工作回路，零線所產(chǎn)生的電壓等于線阻乘以工作回路的電流。由于長距離的傳輸，零線產(chǎn)生的電壓就不可忽視，作為保護(hù)人身安全的措施就變得不可靠。 地線（PE）： 不用于工作回路，只作為保護(hù)線。利用大地的絕對“0”電壓，當(dāng)設(shè)備外殼發(fā)生漏電，電流會(huì)迅速流入大地，即使發(fā)生PE線有開路的情況，也會(huì)從附近的接地體流入大地。注：TN-S系統(tǒng)-工作零線 N 和專用保護(hù)線 PE 嚴(yán)格分開的供電系統(tǒng)1 ）系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，專用保護(hù)線上沒有電流，只是工作零線上有不平衡電流。 PE 線對地沒有電壓，所以電氣設(shè)備金屬外殼接零保護(hù)是接在專用的