詳細解析TT系統和TN系統

一，丅丅系統和TN系統的概念

在中性點直接地系統中，電氣設備的保護方式分為丅T系統和丅N系優兩種。

①TT保護系統是電氣設備金屬外殼作為接地的保護系統，如下圖所示。

T丅系統電路圖

②TN保護系統又分為丅N一C和TN一S兩種形式，工作零線又兼作保護零線的供電系統，稱為TN一C系統，如下圖所示。

丅N一C系統圖

③TN一S系統是指電氣設備的保護零線和工作零線分開設置的系統，如下圖。

TN一S系統圖

④T丅和TN是採用國際標準統一符號，第一個T表示中性點直接地，第二個T表示外露的電氣設備的金屬外殼直接接地，與電力系統的任何接地無關；TN系統中的N表示外露的電氣設備的金屬外殼與中性點做電氣連接。

二，TT系統和TN系統的優缺點

1，當TT系統發生單相碰殼故障，假設是C相碰殼，如下圖

TT系統c相碰殼故障電路圖

當c相碰殼後，故障電流從變壓器次級c相繞組一〉電氣設備外殼一〉大地一〉中性點形成迴路，故障部分可用如下等值電路表示。

丅T系統單相碰殼故障等值電路

上圖中R1和R2是接地電阻，Zc是c相電線的阻抗，Zc等於C相電阻和C相電抗平方和的開方值，迴路裡的故障電流=220╱R1十R2十Zc，電氣設備金屬外殼上的電壓U＝220×R2／R1十R2十Zc，由於c相上的阻抗相對於R1和R2很小，可忽略不計，金屬外殼上電壓=220×R2/R1＋R2，故障電流=220/R1十R2，

①當接地電阻R1＝R2=4Ω時故障點電壓是220×4/4+4=110Ⅴ

故障電流是：220/4+4=27.5（安培）

②當接地電阻R2=10Ω時

故障點電壓是：220×10/10+4=157V

故障電流是：220/10+4=15.7A，

③電氣設備接地電阻是30Ω時：

故障點電壓是220×30/4+30=194V

故障電流是220/30+4=6.47A

對於用電安全來說，故障點電壓越小越好，故障電流越大熔斷器或自動開關動作時間就越短，切除故障電路用的時間就越短。也就是說故障電流越大，對快速切斷故障電路越有利。

通過以上分析，很明顯第①種情況要好於第②種情況，第②種情況要好於第③種情況，說明電氣設備與大地接觸電阻越小越好。但要把接地電阻做到等於或小於4Ω，並不是一件容易的事。

在施工現場初期，沒有可用的自然接地體，一般要用長度2一3米，直徑大於14mm的圓鋼垂直打入地下，在比較潮溼的低土壤電阻率地區，土壤電阻率取100歐母米，毎一根圓鋼接地電阻按30歐母計算，要得到小於或等於4歐母的接地電阻，需要設置十根這樣的接地體。

有些比較乾燥的土壤電阻率高的地區，土壤電阻率取值300歐母米，毎根接地體接地電阻按90歐母計算，要得到小於或等於4歐母的接地電阻值，需要30根長度2一3米，直徑大於14mm的圓鋼。

施工現場，中等土壤電阻率較多，顯然用TT系統並不合適。

2，TN系統單相碰殼故障分析。

下面是TN系統發生單相碰殼示意圖

TN系統單相碰殼故障示意圖

假設是c相碰外殼，外殼又和零線相連，就等於說c相和零線發生短路故障，故障部分等值電路如下圖

TN系統單相碰殼故障等值電路

上圖迴路中電源電壓是220V，Zc 是C相導線的阻抗，Zo 是零線的阻抗，R1是中性點接地電阻

故障電流：Id n =220/Z c ＋Z o

設備金屬外殼電壓：U dn=220×Z o/Z c＋Z o，

在三相四線供電系統中，要求工作零線的截面積不少於相線截面積的50%，又考慮到施工現場架空線路的電抗值遠小於電線的電阻值，則有：Z c=R c，Z o=R o，R o=2R c，所以故障點對變壓器中性點的電壓是：U dn=220×R o/R c＋R o=220×2×R c/R c＋2R c=147V，故障電流I dn=147/Ro 。

Ro是變壓器中性點到故障點的電阻，假設用16mm的架空鋁線，毎千米也只有2Ω左右的電阻，從變壓器到用電現場按500米算，Ro也就1Ω左右，所以故障電流I dn=147/1=147A。

Udn是故障點對中性點的電壓，由於中性點接地電阻R2中無電流通過，所以，中性點也是零電位，故障點對變壓器中性點的電壓，就等於故障點對地的電壓。

3，TT系統和TN系統發生單相碰殼故障時電壓和電流比較。

①故障點對地電壓的比較

由以上分析結果可知，TT系統當R2≦4Ω時，故障點對地電壓110V＜147v，即小於TN系統故障點對地電壓，此時接地保護有利，但也是危險電壓。當R2=10Ω時，TT系統故障點對地電壓是157V，略大於147V，此時接零保護有利。

②故障電流比較，TT系統中，當R2≦4Ω時，故障電流是27.5A，而TN系統故障電流是147A，是TT系統故障電流的5.3倍，所以接零系統用來作保護的熔斷器更容易熔斷。

特別注意的是，TT系統中用電器的功率比較大時，電路中用的自動開關動或熔斷器動作電流較大，故障電流不能使保護電器動作，電氣設備的外殼將長期帶有110v電壓，是非常危險的。

可見保護接零要優於保護接地。

4，從省錢方面考慮，要想使接地電阻達到要求（≦4Ω），即使在土壤電阻率較小的現場，需要10根長度是2一3米，直徑大於14 mm的圓鋼垂直打入地下，同時圓鋼的距離要大於圓鋼的長度並且排列成行，再說由於現場用電設備比較分散，只做一組保護接地肯定不能滿足所有設備的接地要求，所以設置接地體光是材料費就是一大筆開支。

TN系統有所不同，只需要從電源拉出一根絕緣電線，其費用比圓鋼材料費要低，而且可重複使用，而圓鋼往往不能有效回收。

設置接地體費時費力，人工成本大，接地體由於都在地下，維修難度大，敷設保護零線，施工方便，維修容易。

總結：通過上述分析比較，在施工現場，用保護接零系統比使用保護接地系統好。

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