低压电网我们通常会用三相四线或三相五线制归类,但是这种方法并不能将复杂的电网系统区分开,按IEC标准,将低压电网按接地方式的不同,准确的分成IT、TT和TN三类系统,TN系统又分成TN-c、TN-s和TN-c-s三小类。
一、各类系统中的字母含义
第一个字母表示电源端带电导体与大地的关系。
T:电源端带电导体上的一点,通常是PEN线或N线上的一点与大地直接连接,T是英文Terre(大地)的第一个字母。
I:电源与大地隔离或电源上的一点经高阻抗接地,I是英文Isolation(隔离)的第一个字母。
第二个字母表示电气设备外露导电部位与大地的关系。
T:电器设备外露导电部位与大地直接接地,但该接地与电源端带电导体的接地无关。
N:电器设备外壳的接地是通过与电源端中性点的连接来完成,即由电源中性点直接接地后引出PE线或PEN线连接设备外壳导电部位。N是英语Neutre(中性点)的第一个字母。
读懂了字母含义,也就能快速理解三个系统区别:
TN系统
电源中性点直接接地,并从中性点引出PE线或PEN线,设备外壳通过PE线与电源中性点连接并接地。
其中:TN-c表示N线和PE线经电源中性点接地后合成一条PEN线输出。

TN-s表示电源中性点接地后分出两条独立线路输出,一条N线接设备电源,一条PE线接设备导电外壳。

TN-c-s表示线路的前段N线和PE线合成一条线PEN线,后段(入户端)PEN线分成N线和PE线两路线。

TT系统
电源中性点直接接地,设备导电外壳直接接地,两个接地没有直接联系,仅从中性点引出N线接设备电源。

IT系统
电源中性点不接地,或经高阻抗接地,不引出N线,PE线或PEN线,设备外壳导电部位直接接地。

二、各类系统的快速判断
1.从应用范围判断:
TN系统城市电网应用较广,特别是电源变压器在建筑物内部的应用最多。
TT系统农村电网和工厂电网应用较广,特别是农村电网,大部分为TT系统。
IT系统只应用于特殊场所,如医药手术室,矿井等。
2.从低压总开关柜出线方式判断:
总柜中只输出三相火线的为IT系统,有零排(N线)并输出零线的为TT系统,即有零排也有地排(PE线)分别输出零线和地线的为TN系统。

零排通过绝缘端子固定的开关柜内,与柜体绝缘,而地排用螺栓直接固定在柜体上,与柜体不绝缘。
三、各类系统的优缺点比较
TN-C系统:
该系统从电源中性点引出一条PEN线,兼顾N线和PE线两种作用,可节省一根导线,比较经济,但是有诸多安全问题。
1.如果系统为一单相回路,当PEN线断开或接点接触不良时,设备外壳将带220V的故障电压( N 线回路被断开,N线又和设备外壳连接),容易造成触电事故。
2.该系统不能安装漏电保护器,因为将PEN线穿过漏电保护的零序电流互感器时,通过相线和PEN线的故障接地电流产生的磁场会在互感器铁芯内部相互抵消,造成漏电保护器拒动。
3.不能安装用于电气安全隔离的4极和2极隔离开关,因为PEN线中包含的PE线是禁止安装开关和断开的。
4.PEN线因通过N线电流会产生电压降,使所有与其连接的设备金属外壳都对地带电位,该电位会对信息设备产生干扰。
所以TN-C系统现在已经很少使用。
TN-S系统:
该系统从电源中性点引出地(PE)线和零(N)线两条线,零线用作单相设备负荷电流和三相不平衡电流的回路,地线连接设备的金属外壳,并允许做重复接地,地线电位更接近地电位,这样地线平时除通过微量的漏电电流外不通过工作电流,设备外壳也不会产生电压降,也不会干扰信息设备,
但TN-S系统需要在整个回路中多敷设一根导线,施工量和造价也要比其他系统要高很多。
TN-S主要用于内设有变电站的建筑物内,因为如果使用TT系统,就需要设置为电气上无任何关系的系统接地和保护接地两个独立的接地,这在同一建筑物内是比较麻烦的,而使用TN-C-S系统,又会在设备外壳上产生电压降,因此在内设变电站的建筑物内优先选用TN-S系统。
TN-C-S系统:
TN-C-S系统回路前段和TN-C系统一样,从电源中性点引出PEN线,但是到入户端后,会将PEN线分成PE线和N线,该系统需要在入户端做等电位联接,因为如果不做等电位联接,前段PEN线产生的电压降会通过后段的PE线窜去设备外壳,使设备外壳产生接触电压,通过等电位联接,将整个建筑物和PE线连接在同一电位上,有效的降低了设备外壳的接触电压,减小了触电风险。
在做等电位联接的建筑物内,TN-c-S系统的安全水平和TN-S系统安全水平是一样的,并高于TN-C系统,在入户端以前还可以省去一根导线的成本。
TT系统
TT系统从电源中性点只引出零线(N线),整个系统有两个独立的接地,一个是电源端的系统接地,一个是设备端的保护接地,两个接地系统互无联系。

设备端的保护接地可以就近打接地极并引出地电位的PE线,每个设备的接地保护都是独立的,所以他不会像TN系统那样故障电压沿PE线或PEN线在电气设备间传导和乱窜,也不依赖等电位联接消除PE线上传导的故障电压引起的电气事故,所以无等电位联接的户外装置内多采用TT系统。
但是当TT系统发生接地故障后,接地电流需要通过保护接地和系统接地两个接地返回电源,受两个接地电阻叠加的影响,其故障电流很难使断路器或熔断器及时动作,切断漏电回路,需要使用动作灵敏度较高的漏电保护器来检测漏电故障并切断漏电回路,所以其保护装置的设置要比TN系统复杂。
其次,在TN系统中,PE线和N线都从电源中性点引出,设备绝缘承受的过电压幅值较小,但TT系统PE线由大地引出,大地为零电位,所以设备绝缘承受的对地过电压要高于TN系统,设备绝缘容易发生对地被击穿的电气事故。
lT系统:
IT系统电源中性点不做系统接地,或经高阻抗电阻做系统接地,设备端做保护接地,从电源中性点不引出零线,所以该系统不能提供220V的相电压,无法为照明设备,普通家用电器等单相设备提供电源。
该系统中如果要连接220V的单相设备,也可以设置380V/220V的降压变压器,输出220V电源,但会使线路复杂化,也不利于后期维护。
IT系统因电源中性点不做系统接地,所以设备发生接地故障后,故障电流只能通过线路对地电容形成回路,因此故障电流较小,故障电压也很低,不易引发触电事故,因此该系统发生单相接地故障后,不需要马上切断电源停止供电,所以该系统适用于对供电可靠性较高,触电风险较大的特殊场所。
四、各类系统对4P开关的接入要求
在电网中接入4P开关向来是利弊参半,接入会增加断零的风险,影响设备安全,不接入会增加触电的风险,影响人员安全。

TT系统在必要位置应接入4P开关,比如入户端或设备端,以降低零线带电导致的触电风险,零线禁止单独接入开关。
TN-c系统中PEN线中含PE线,任何位置都不得接入4P开关。
TN-s系统中PE线在任何位置都不得接入4P开关,N线在必要位置应接入4P开关,与三相火线同时断开。
TN-c-s系统前段禁止接入4P开关,后段要求同TN-s系统,
五、三类系统发生接地故障后的不同反应
TN系统发生接地故障后,故障电流可沿PE线直接返回电源中性点,回路阻抗较小,可以形成较大的短路电流,推动断路器动作跳闸。
TT系统发生接地故障后,故障电流需要通过大地返回电源,受设备接地电阻和中性点接地电阻的叠加影响,回路阻抗较大,形成的接地电流较小,普通断路器一般不会动作跳闸,必须安装漏电保护断路器才能断开故障线路。
IT系统发生接地故障后,因为电源中性点不接地,故障电流只能通过线路对地电容形成回路,容抗较大,是三类系统中故障电流最小的,断路器不动作跳闸,系统仍然能够正常运行,但是必须及时处理,如果此时第二相同时发生接地故障,会形成两相短路电流,导致断路器动作跳闸。
六、三类系统触电风险比较
在IT、TN和TT三类系统中,IT系统触电风险最小,其次是TN系统,TT系统触电风险最大。
IT系统电源中性点不接地,人体接触到带电设备外壳后,电流只能通过线路对地电容形成回路,接触电流一般会小于30mA,不会发生电击伤害。
但是当IT系统已经发生一相接地故障,并且没有被及时发现和处理,人体如果此时接触到第二相带电导体,流经人体的将是两相短路电流,仍然会造成触电事故。
所以IT系统必须设置接地故障报警装置,发生接地故障后能够及时发现并处理。
TN系统设备外壳通过PE线直接与电源中性点连接,一旦设备外壳漏电,就会形成短路电流触发空开跳闸,主动切除漏电设备,消除触电隐患。
但是如果上级PE线断开,故障电流无法形成回路,断路器就不会跳闸,并且故障电压会通过PE线从漏电设备外壳蔓延至多个设备外壳上,使触电风险骤增。
所以TN系统中PE线的可靠连接同N线同等重要,同时PE线要做重复接地,尽可能拉低设备带电外壳与大地的电位差,降低人体接触电压。
TT系统设备外壳单独接地,设备外壳漏电后,接地保护只能降低人体触碰到漏电设备外壳时的接触电压,但是因故障电流较小,断路器不跳闸,不能主动切除漏电设备,漏电故障会持续存在,一旦PE线断开或接触不良,就会产生触电隐患。
所以TT系统还应配置漏电保护器或断路器,能够在设备漏电时主动切除漏电设备,降低触电风险。
