什么是tn-s 接零保護(hù)系統(tǒng)? tn-s 接零保護(hù)系統(tǒng)與廣為流傳的三相五線制是一回事嗎？如何正確設(shè)置tn-s 接零保護(hù)系統(tǒng)？本文嘗試從以下五個(gè)方面為您做深入淺出的解答。
1、三相五線制及其標(biāo)準(zhǔn)術(shù)語(yǔ)
不少電氣方面的教科書(shū)，甚至一些相關(guān)政府部門(mén)發(fā)布的紅頭文件中經(jīng)常會(huì)使用三相五線制一詞。何謂三相五線制? 作為一種制度，三相五線制就是tn-s 接零保護(hù)系統(tǒng)，但三相五線制并不僅僅等同于三相五線。由圖一可見(jiàn)，根據(jù)負(fù)荷是否使用工作零線(n)，接零保護(hù)系統(tǒng)的結(jié)線形式可以是三相四線或三相五線，如果是單相負(fù)荷，甚至可以是單相三線。
很多人是根據(jù)電線電纜的芯線數(shù)習(xí)慣地把電力系統(tǒng)的結(jié)線形式稱(chēng)為三相三線制、三相四線制和三相五線制。其實(shí)，它們的內(nèi)涵以電線電纜芯線的多寡是表達(dá)不全的，尤其表現(xiàn)在間接接觸電擊的保護(hù)方式上。正確的術(shù)語(yǔ)來(lái)源于國(guó)際電工委員會(huì)（iec）對(duì)電源系統(tǒng)的統(tǒng)一規(guī)定，分別稱(chēng)之為it系統(tǒng)、tt系統(tǒng)和tn系統(tǒng)。所謂it系統(tǒng)是指電源系統(tǒng)的帶電部分不接地或通過(guò)阻抗接地，電氣設(shè)備的外露導(dǎo)電部分接地的系統(tǒng)。 “i”表示配電網(wǎng)不接地或經(jīng)高阻抗接地；“t”表示電氣設(shè)備的外露導(dǎo)電部分接地。it系統(tǒng)就是人們常說(shuō)的“保護(hù)接地”系統(tǒng)，對(duì)應(yīng)于人們俗稱(chēng)的三相三線制。tt系統(tǒng)是指電源系統(tǒng)有一點(diǎn)直接接地，設(shè)備外露導(dǎo)電部分的接地與電源系統(tǒng)的接地電氣上無(wú)關(guān)的系統(tǒng)。前后兩個(gè)字母“t”分別表示配電網(wǎng)中性點(diǎn)和電氣設(shè)備的外露導(dǎo)電部分接地，沒(méi)有與之對(duì)應(yīng)的俗稱(chēng)（不少人管它叫“保護(hù)接地”，其實(shí)“保護(hù)接地”是三相三線制系統(tǒng)的專(zhuān)有名詞，并不適用于它）。而tn系統(tǒng)指的是將電氣設(shè)備的外露導(dǎo)電部分與工作零線相接的系統(tǒng)，稱(chēng)作接零保護(hù)系統(tǒng)，用 tn 表示，人們習(xí)慣稱(chēng)它為“保護(hù)接零”系統(tǒng)。此系統(tǒng)又可細(xì)分為tn-c、tn-c-s和tn-s接零保護(hù)系統(tǒng)。tn-c接零保護(hù)系統(tǒng)是把工作零線與保護(hù)零線合一設(shè)置的系統(tǒng)，對(duì)應(yīng)于人們俗稱(chēng)的三相四線制。tn-c-s接零保護(hù)系統(tǒng)則是將工作零線與保護(hù)零線前一部分合一，后一部分分開(kāi)設(shè)置，此系統(tǒng)也沒(méi)有與之對(duì)應(yīng)的俗稱(chēng)，《施工現(xiàn)場(chǎng)臨時(shí)用電安全技術(shù)規(guī)范》（jgj46-2005）命名它為局部tn-s接零保護(hù)系統(tǒng)。tn-s接零保護(hù)系統(tǒng)指的是工作零線與保護(hù)零線分開(kāi)設(shè)置的系統(tǒng)，對(duì)應(yīng)于人們俗稱(chēng)的三相五線制。
2、為什么要實(shí)行三相五線制
在三相四線制電源系統(tǒng)中，零線兼有工作零線和保護(hù)零線的雙重功用，我們把它稱(chēng)作pen線（圖二）。采用pen線來(lái)做保護(hù)存在著一定的弊端。
其一，中性點(diǎn)漂移帶來(lái)的影響。負(fù)荷不平衡時(shí)，中性點(diǎn)發(fā)生漂移，電源中性點(diǎn)和負(fù)荷中性點(diǎn)之間產(chǎn)生電壓。
電壓的大小為：uoo′=(uaya+ubyb+ucyc)/(ya+yb+yc+yn)
ua、ub、uc －三相的相電壓（向量）
y—導(dǎo)納；y=1/z
要使uoo′等于零，必須使式中的分子等于零，或者分母無(wú)窮大。滿足分子等于零的條件是負(fù)荷必須對(duì)稱(chēng)，即ya+yb+yc=y
則uaya+ubyb+ucyc=(ua+ub+uc)y=0；滿足分母無(wú)窮大的條件是yn ,zn 0，即pen線上的阻抗趨于零。
有人曾做過(guò)pspice仿真實(shí)驗(yàn)，將3000盞40w日光燈均勻分布在三相上，按三種情況進(jìn)行研究。第一種情況，某一相負(fù)荷不變，另外兩相，其中一相負(fù)荷增加，另一相負(fù)荷減少（即a相為1000盞，b相為1000+k盞，c相為1000-k盞，k=100,200，…，1000）；第二種情況，某兩相負(fù)荷增加，另一相負(fù)荷減少（即a相為1000-k盞，b相為1000+k/2盞，c相為1000+k/2盞，k=100,200，…，1000）；第三種情況，某兩相負(fù)荷減少，另一相負(fù)荷增加（即a相為1000+2k盞，b相為1000-k盞，c相為1000-k盞，k=100,200，…，1000）。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)見(jiàn)下表：
三相星形不平衡負(fù)荷下的中性點(diǎn)電壓
可見(jiàn)，三相負(fù)荷不平衡度越大，中性點(diǎn)電位漂移也越大，極限值可以達(dá)到相電壓的水平。
理論上，當(dāng)pen線的阻抗由于種種原因不趨于零，并且向無(wú)窮大的方向增加時(shí)，pen線以及接在pen線上的設(shè)備外殼上所產(chǎn)生的電壓亦會(huì)趨于相電壓，消除這個(gè)電壓就必須使三相負(fù)荷盡量保持平衡，或pen線的阻抗趨向于零。
其二，零線斷線帶來(lái)的影響。這是pen線阻抗變化的極端個(gè)例，即阻抗無(wú)窮大。如圖三，工作零線兼做保護(hù)零線時(shí)，一旦零線斷線，相線電壓就會(huì)送到斷線處，這樣，斷線處后面所接設(shè)備的外殼上就會(huì)帶上相線電壓，此電壓對(duì)人的危害不言而喻，也是tn-c接零保護(hù)系統(tǒng)難以克服的。
為了克服tn-c接零保護(hù)系統(tǒng)存在的上訴缺陷，按照《施工現(xiàn)場(chǎng)臨時(shí)用電安全技術(shù)規(guī)范》（jgj46-2005）的規(guī)定采用tn-s 接零保護(hù)系統(tǒng)。由圖四可知，此時(shí)不論負(fù)荷是否平衡，不論工作零線的阻抗如何變化，其都對(duì)pe線沒(méi)有任何影響，大大地提高了安全性。
3、關(guān)于tn-c-s接零保護(hù)系統(tǒng)。前邊介紹過(guò)，這是工作零線與保護(hù)零線前一部分合一，后一部分分開(kāi)設(shè)置的接零保護(hù)系統(tǒng)。考察施工現(xiàn)場(chǎng)的臨時(shí)用電工程，絕大多數(shù)施工單位采用的是tn-c-s接零保護(hù)系統(tǒng)，由電源進(jìn)線零線重復(fù)接地處或總漏電保護(hù)器電源側(cè)零線處，引出一根pe線，形成局部的三相五線制（圖五）。從圖五中不難看出，兩根零線的節(jié)點(diǎn)越靠近電源中性點(diǎn)，就越接近tn-s接零保護(hù)系統(tǒng)；離電源中性點(diǎn)越遠(yuǎn)，其tn-c接零保護(hù)系統(tǒng)的特性就越突出?？紤]到tn-c接零保護(hù)系統(tǒng)存在的缺陷，所以，應(yīng)該慎重應(yīng)用tn-c-s接零保護(hù)系統(tǒng)。
4、正確設(shè)置三相五線制
實(shí)際工作中，不少人認(rèn)為所謂的三相五線制就是采用五芯電纜設(shè)置的接零保護(hù)系統(tǒng)，結(jié)果是盲目地采購(gòu)和使用五芯電纜，導(dǎo)致五芯電纜被亂用、被浪費(fèi)的現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生。檢查中經(jīng)常會(huì)看到在分配電箱、開(kāi)關(guān)箱里，電工或者把兩根零線擰在一起用，或者丟下一根零線不用的現(xiàn)象。那么，如何正確設(shè)置接零保護(hù)系統(tǒng)呢？筆者以為可以將三級(jí)配電線路分段來(lái)考慮。第一段，由總配電箱到分配電箱的動(dòng)力線路。此線路是否使用五芯電纜設(shè)置接零保護(hù)系統(tǒng)，取決于分配電箱任一分路的負(fù)荷是否需要相零220v電源供電，不需要相零220v電源供電的，則可以使用四芯電纜設(shè)置接零保護(hù)系統(tǒng)。在具體實(shí)施中，可以把需要相零220v電源供電的負(fù)荷盡量安排在同一個(gè)分配電箱里，以減少五芯電纜的使用。第二段，由分配電箱到開(kāi)關(guān)箱的動(dòng)力線路（包括負(fù)荷及其控制電器的電源線）。此線路是否使用五芯電纜設(shè)置接零保護(hù)系統(tǒng)，取決于負(fù)荷及其控制電器的相數(shù)和線數(shù)。如果負(fù)荷及其控制電器只需三相電源為其供電，比如建筑工地鋼筋加工場(chǎng)地使用的切斷機(jī)、矯直機(jī)，木工場(chǎng)地使用的電鋸、電刨，攪拌場(chǎng)地使用的攪拌機(jī)（如jz350砼攪拌機(jī)）等，則可以使用四芯電纜（形式為三相四線制）進(jìn)行接零保護(hù)系統(tǒng)的設(shè)置。在單相供電系統(tǒng)中，如單相380v焊機(jī)，或者相零220v負(fù)荷，可以采用三芯電纜（形式為單相三線制）做接零保護(hù)系統(tǒng)，這些都是三相五線制應(yīng)包含的內(nèi)涵，它們不需要使用五芯電纜。只有負(fù)荷及其控制電器同時(shí)需要380v三相電源和相零220v電源供電時(shí)才應(yīng)采用五芯電纜做接零保護(hù)系統(tǒng)的設(shè)置（形式為三相五線制），像塔式起重機(jī)（如qtz63）等設(shè)備，即需要380v三相電源驅(qū)動(dòng)起升、回轉(zhuǎn)、小車(chē)牽引電動(dòng)機(jī)，又需要為塔頂燈、駕駛室維修燈、駕駛室燈、220v插座提供相零220v電源。廣義地講，三相五線制接零保護(hù)系統(tǒng)的結(jié)線方式包括：?jiǎn)蜗嗳€、無(wú)中性點(diǎn)的三相四線、有中性點(diǎn)的三相四線以及三相五線，使用的電纜分別為三芯、四芯和五芯。不能簡(jiǎn)單地從電纜芯線的個(gè)數(shù)上去判斷是否采用了三相五線制接零保護(hù)系統(tǒng)。三相五線制叫法很容易引起誤解，還是按照標(biāo)準(zhǔn)稱(chēng)為tn-s接零保護(hù)系統(tǒng)吧。