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TN-C-S系统正确的接线和接地

一、接地问题
什么是接地？
将地面上的金属物体或电气回路中的某一点通过导体与大地相连，使该物体或该点与大地保持等电位称为接地。电流入地点电位和无穷远处的零电位的电位差与入地电流的比值称为接地电阻。如下图所示。

上面三个图中，一个是设备单独做接地装置，设备直接接地，第二个是设备接PEN线，第三个是设备接PE线，我们把这几种做法都叫做接地。根据IEC规定和最新规范《民用建筑电气设计规范》JGJ16-2008和其他规范规定，我们现在更正一个概念：
1、今后不再用“接零”这一述语，而用TT、TN-S、TN-C-S等系统名词代替，而将“接地”作为以上做法的统称。在《建筑电气工程施工质量验收规范》GB50303-2002中还在用“接零”这一术语，在规范《民用建筑电气设计规范》JGJ16-2008，已明确不再用。
该《规范》条文说明第12.3.1条叙述如下：与原规范基本一致，取消了有架空线路的保护部分。这里要注意的是原规范中，用的“接零”和“接地”的概念，修订后就不再采用了，而是用TN-C-S、TN-S及TT等系统名称代替，而将 “接地”作为以上做法的统称。
现在，《建筑电气工程施工质量验收规范》GB50303-2002还沿用“接零”和“接地”术语，估计修改时也会一致起来。
2、不再用“零线”这一术语。所谓“零线”是历史产物，20世纪50年代我国师从前苏联，电力工业也不例外，在低压接地系统中采用前苏联的接地系统，就沿用“零线”这一术语。当时的“零线”是“中性线”的别称，二者等同、混用。当时的接零系统，就是IEC标准和现行国家规范中的TN-C系统，而当时说的“零线”就是TN-C系统中的PEN线。
国家规范《系统接地的型式及安全技术要求》GB 14050-2008对中性导体（N）、保护导体（PE）和保护接地中性导体（PEN）的术语如下：
中性导体（N）--连接到系统中性点上并能提供传输电能的导体。
保护导体（PE）--用于在故障情况下防止电击所采用保护措施的导体。
保护接地中性导体（PEN）--同时具有保护接地导体和中性导体功能的导体。
我建议，在我们的监理工作中，要按国家规范的规定正确使用电工术语。
3、不用“触电”一词，而用标准术语“电击”。
国家规范《电气安全术语》GB4776-2008给“电击”的解释（术语）如下：
电击—电流通过人体或动物体而引起的病理、生理效应。
4、什么是电气事故？
国家规范《电气安全术语》GB4776-2008给“电气事故”的解释（术语）如下：
由电流、电磁场、雷电、静电和某些电路故障等直接或间接造成建筑设施、电气设备毁坏，人、动物伤亡，以及引起火灾和爆炸等后果的事件。
5、短路
国家规范《电气安全术语》GB4776-2008给“短路”的解释（术语）如下：
通过比较小的电阻或阻抗，偶然地或有意地对一个电路中在正常情况下处于不同电位下的两点或几点之间进行的连接。
二、配电系统接地型式的分类
配电系统接地型式的分类，按配电系统和电气设备不同的接地组合进行。按照IEC（国际电工委员会）规定，接地制式一般由两个字母组成，必要时可加后续字母。采用拉丁字母作代号。
注：原资料介绍：因为IEC是以法文作为正式文件语言，因此所用的字母为法语词语的首字母。但国家规范《系统接地的型式及安全技术要求》GB 14050-2008规定：系统接地型式以拉丁字母作代号，现按GB 14050-2008的规定更正。
相关规定如下：
1、前两个字母：
第一个字母表示电源接地点对地的关系。
其中：T--表示电源接地点直接接地。
I--表示电源接地点不接地（包括所有带电部分与地隔离）或通过阻抗与大地相连。
第二个字母表示电气设备的外露导电部分与地的关系。
其中：T—表示独立于电源接地点的直接接地。
N--表示电气设备的外露导电部分直接与电源系统接地点或与该点引出的导体相连接。
2、后续字母：
后续字母表示中性线与保护线之间的关系。
其中：C--表示中性线N与保护线PE合并为PEN线。
S--表示中性线N与保护线PE分开。
C-S 表示在电源侧为PEN线，从某点起，N线与PE线分开。
3、配电系统接地制式的具体分类：
根据以上的分类方法，配电系统按地制式可分为三种系统：
TN
TT
IT
其中TN系统又可分为三种形式：
TN-S
TN-C
TN-C-S
在几个工业先进的国家内，完全按照IEC标准划分接地制式的国家有：德国电气工程师协会VDE规程，法国电工联合会UTE规程，英国电气工程师学会IEE规程，美国国家电气法规NEC和日本电气协会JEAC法规。
我国配电系统接地的型式已完全与IEC标准等同。在我国建筑电气实际应用中，多采用TN-S 系统和TN-C-S系统。这里说明一点，人们往往将TN-S系统用一种不规范的叫法，称为“三相五线制”，它尽管很形象，但还是建议用规范语言，不用“三相五线制”。
三、关于低压配电系统TN-C-S系统的正确接线
问题地提出:最近竣工验收的某工程, 低压配电系统的接地型式设计为TN-C-S系统。安装单位在低压进线柜接线时，未将电源电缆的PEN线（电源电缆的第4芯）与开关柜的PE线进行联结，其接线是错误的。如此接线，存在安全隐患，将对人身安全构成极大威胁。当监理要求整改、正确接线时，施工方告之，某设计师认为可以不连接。在监理工程师地坚持下，错误接线最终得以改正。上述事例说明还有极少的技术人员对TN-C-S接地系统的概念模糊，有进一步说明的必要。根据国家相关规范的规定，本文拟对低压配电系统TN-C-S接地型式的正确接线作一论述，供同行参考、讨论，希望引起关注，用正确的理论指导工作。
（一） TN-C-S接地型式的构成
为了了解TN-C-S接地型式的构成，我们先分别对TN-C和TN-S接地系统作简要介绍。
1、 TN-C系统
TN-C-S接地系统的前半段用4芯电缆（或4根导线）将电源的L1、L2、L3和N线引来，即
三相四线制，低压配电系统的这种接地型式叫做TN-C系统，它的PE线和N线是合一的，叫做PEN线，TN-C接地型式如图1所。解放初，我国电力行业和其他行业一样，师从前苏联，一直沿用前苏联的标准，低压配电系统接地型式同样采用前苏联标准，即TN-C系统。一直到20世纪70年代末80年代初，我国开始全面与IEC标准（国际电工委员会标准）接轨，才逐渐采用TN-S和TN-C-S等接地型式，尽量不用或少用TN-C系统。

TN-C系统的最大优点是可以省去一根导线,但它的缺点更不能忽视:一旦设备外壳带电,就是单相短路，它的PEN线上始终有电流流过，而且不能使用漏电保护装置。
2、TN-S系统
TN-S接地系统是将工作零线（N线）和专用保护零线（PE线）严格分开的接地型式。如图2所示。

TN-S接地系统的PE线和N线在变压器中性点处是连接在一起并接地（工作接地），PE线要求重复接地，且与N线要绝缘良好，而且要求PE线不能断线。它的最大优点是系统正常运行时，只在N 线中有电流流过，PE线中没有电流，对地无电压，电气设备金属外壳接到保护零线（PE）上，安全可靠。
3、TN-C-S接地系统的构成
在低压配电系统的前半段采用TN-C接地型式，而从建筑物电源进线总开关柜（总配电箱）处开始，将TN-C接地型式转换为TN-S接地系统，即系统的后半段为TN-S接地系统，从这里开始，到负荷末端，PE线和N线要绝缘良好，不准再有电气连接，并对PE线作重复接地。这种配电系统的前半段后半段分别由TN-C和TN-S两种不同接地型式构成的混合接地型式，就是TN-C-S接地系统。如图3所示。若在建筑物电源进线处的总开关柜（总配电箱）内不将PEN线与PE线进行连接，又何以构成TN-C-S接地系统？

TN-C-S接地系统的特点是供电系统的前半段可以省去一根导线，但PEN线上有电流流过，且不能安装漏电保护装置；而后半段又具有TN-S接地系统的特点，PE线为专用保护零线，正常情况下无电流流过，能够安装漏电保护装置，供电系统的安全功能得到了可靠保证。
（二）TN-C-S接地系统的正确接线
对TN-C-S接地系统的正确接线，国家相关规范已作了明确规定，现叙述如下。
1、国家标准《漏电保护器安装和运行》GB 13955-92第6.1.4条,规定了包括TN-C-S系统在内的低压配电系统各种接地型式的正确接线方式，并附有接线图。其中要求TN-C-S系统在建筑物电源进线配电柜处将PE线和N线作电气连接。
2、国家规范《供配电系统设计规范》GB 50052-2009，在条文说明的7.0.1条的图6，画出了TN-C-S系统的接线图，如图4所示。从图中可见，在将TN-C系统转换为TN-C-S系时，PEN线变为两根线：PE、N线。在此处PE、N线是连接在一起的。

3、行业标准《全国民用建筑工程设计技术措施》电气分册（2009版）第5.5.6条第5项，对TN-C-S系统的接线作了具体规定：“将TN-C系统转换为TN-C-S系统,即在电源进线处，将PEN线转换为PE线和N线，PEN进线先联接PE母线，并作接地，再联接N母线，同时N线与PE线分开后不应再合并。”并绘制了示例接线图（图5.5.6-1 TN-C-S系统接线示例图），如图5所示。该图对《供配电系统设计规范》GB 50052-2009的第5.5.6-1图对如何在配电箱内具体实施作了更明确地规定。接线图有两个特点：一是在电源进线配电柜(箱)处，PE线和N线必须连接起来；二是电源进线的PEN线必须先与PE母线联接，并作接地，再将PE母线与N母线连接起来。

三、《全国民用建筑工程设计技术措施》电气分册为什么要求PEN进线先联接PE母线，并作接地，再联接N母线？试分析如下：
1、在PEN线先接PE母线，再将PE母线与N母线进行连接的情况下，当PE母线与N母线之间的连接线接触不良时，中性线路（N线）不通，系统设备运行不正常，单相设备甚至不工作。这时故障容易被发现并修复，不致造成大的危害。
2、若PEN线先与N母线连接，再将N母线与PE母线进行连接时，当PE母线与N母线之间的连接线接触不良时，则整个系统失去PE线的接零保护，但系统内的设备仍正常工作，失去PE接零保护的故障将不被发现，对人身安全构成极大威胁。而人的生命安全是头等大事，因此规范如此规定是合理的、科学的。
TN-C-S接地系统的优点在于系统前端可以节省一根电缆芯线，因此在民用住宅建筑的设计和工程实施中，低压配电系统中TN-C-S的接地型式得到广泛应用，除重要建筑、工业建筑和综合大楼建筑、医院、学校、试验楼（室）、影院及体育场馆及施工现场临时用电以外，在居民住宅建筑中，几乎毫无例外地采用这种接地系统。这种接地形式已执行了多年，但在近一两年中，还出现基本概念不清（极个别设计人员也在列），实施中不能正确接线，更说明认真弄清这一问题的原理、在工程实施中正确接线的重要性和紧迫感。因此TN-C-S接地系统的正确接线，事关供配电系统的安全、正常运行和千家万户人员的生命安全问题，不容忽视，必须引起我们的高度重视，监理工程师在工作中要认真检查，发现问题及时纠正，切实杜绝错误的接线，保证工程质量。

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