TN系统的的分类、对比及应用场景等

TN系统概述

TN系统是一种电力供应系统，根据国际电工委员会（IEC）的定义，它属于低压配电系统的一种，主要用于建筑项目的电源系统。TN系统根据其保护零线（PE线）是否与工作零线（N线）分开，可以进一步细分为TN-C、TN-S、TN-C-S系统。

TN系统的分类

1、TN-C系统

TN-C系统是一种三相四线制系统，其中保护线与中性线合并为PEN线。这种系统的优点在于其简单和经济，但对于单相负荷及三相不平衡负荷的线路，PEN线总有电流流过，可能会对敏感性电子设备造成不利影响。

2、TN-S系统

TN-S系统是一种三相五线制系统，其中工作中性线N与专用保护线PE分开。这种系统的优点在于其能有效地抑制电源系统的干扰，适用于数据处理和精密电子仪器设备的供电，也可用于爆炸危险环境中。

3、TN-C-S系统

TN-C-S系统是TN-C系统和TN-S系统的结合形式。在TN-C-S系统中，从电源出来的那一段采用TN-C系统，到用电负载附近某一点处，将PEN线分开形成单独的N线和PE线。这种系统可以降低电气设备外壳对地的电压，但不能完全消除这个电压。

TN系统的应用

TN系统是一种常见的低压配电系统接地形式，根据中性线（N线）和保护线（PE线）的不同组合方式，可以分为TN-C、TN-S和TN-C-S三种类型。每种类型都有其特点和适用场景，以下是详细分析：

TN系统的类型及特点

TN系统的工作原理

在TN系统中，所有电气设备的外露可导电部分均接到保护线上，并与电源的接地点相连，这个接地点通常是配电系统的中性点。当发生碰壳短路时，短路电流即经金属导线构成闭合回路，形成金属性单相短路，从而产生足够大的短路电流，使保护装置能可靠动作，将故障切除。

TN系统的优缺点

优点

• 安全性较高，能够有效保护人身安全和设备安全。
• 短路电流大，保护装置动作可靠。

缺点

• TN-C系统存在安全隐患，尤其是在三相负荷不平衡时，PEN线可能带电，增加触电风险。
• 对保护装置的依赖性强，如果保护装置失效，可能导致严重后果。

应用实例

1. 工业企业：由于工业环境中设备较多，对安全性要求较高，因此常采用TN-S系统，以确保电气设备的安全运行。
2. 大型民用建筑：如住宅、商场等，为了保障居民和顾客的安全，也多采用TN-S系统。
3. 数据中心和通信局站：这些场所对电气安全和稳定性要求极高，TN-S系统能够满足其需求。

TN-C系统和TN-S系统的接地方式差异

TN-C系统和TN-S系统是两种常见的电力供应系统，它们在接地方式上有着明显的区别。

1、TN-C系统

TN-C系统，也称为PEN接地系统，其中P代表"Protective"（保护），E代表"Earth"（地），N代表"Neutral"（中性）。在TN-C系统中，中性线（N）和保护线（PE）是合并在一起的，共用同一根导线。这意味着在一部分电气设备中，中性线和保护线被联接在一起，形成一个共同的线路。然而，这种接地方式在一些情况下存在安全隐患，因为如果共用的导线出现断路，会导致中性线和保护线同时断开，从而可能造成接地失效和电气设备的安全隐患。

2、TN-S系统

TN-S系统中，中性线（N）和保护线（PE）是独立分开的，它们分别由不同的导线连接。在TN-S系统中，中性线和保护线的独立连接提供了更可靠的接地方式，降低了中性线断路导致的安全风险。这使得TN-S系统在电气设备的安全性方面更优于TN-C系统。

TN-C-S系统的适用场景

TN-C-S系统是一种混合型的供电系统，它结合了TN-C和TN-S系统的特点。在这种系统中，通常仅在低压电气装置电源进线点前N线和PE线是合一的，电源进线点后即分为两根线，即N线和PE线分开。

TN-C-S系统在以下情况下可能比TN-C或TN-S系统更适用：

• 变电所外部供电：当供电来源位于建筑物外部，而建筑物内部需要采用TN-S系统时，TN-C-S系统可以作为一种过渡方案。在这种情况下，从变电所至建筑物之间的电缆采用PEN线，进入建筑物后则分开为PE线和N线，使得建筑物内部仍然能够采用TN-S系统。
• 信息技术设备的抗干扰：对于信息技术设备，TN-C-S系统能够减少共模电压干扰。这是因为在TN-C-S系统中，中性线和PE线是在低压电源进线处才分开，而不是在变电所出线处，因此在低压用户建筑物内TN-C-S系统内中性线对PE线的电位差或共模电压小于TN-S系统。
• 三相不平衡负载：TN-C-S系统在其TN-C部分具有较好的抵抗三相不平衡负载的能力。当系统中出现严重的三相不平衡时，TN-C-S系统能够保持较低的设备外壳对地电压，而TN-S系统则可能出现较大的不平衡电压。
• 施工临时供电：在建筑施工临时供电中，如果前部分是TN-C方式供电，而施工规范规定施工现场必须采用TN-S方式供电系统，则可以在系统后部分现场总配电箱分出PE线，采用TN-C-S系统。

综上所述，TN-C-S系统在特定的应用场景下，如变电所外部供电、信息技术设备的抗干扰、三相不平衡负载处理以及施工临时供电等方面，可能比TN-C或TN-S系统更具优势。

TN-S系统为何更适合数据处理和精密电子仪器设备的供电

1、TN-S系统的特性

TN-S系统，也被称为三相五线制，是一种电力供应系统，其特点在于保护线（PE线）和中性线（N线）是分开的。在这种系统中，正常运行时，PE线不通过负荷电流，因此与PE线相连的电气设备金属外壳在电气正常运行时不带电。这一特性使得TN-S系统非常适合数据处理和精密电子仪器设备的供电，因为这些设备对电磁干扰非常敏感，而PE线的隔离可以有效减少电磁干扰。

2、适用性分析

TN-S系统不仅适用于数据处理和精密电子仪器设备的供电，还适用于爆炸危险环境中。这是因为在TN-S系统中，由于PE线不承载负荷电流，因此在发生故障时，故障电流可以通过PE线传导，从而快速排除故障，保证设备的安全运行。

3、经济性考虑

尽管TN-S系统在安全性方面表现出色，但它的初始投资成本相对较高，因为需要额外的PE线。然而，对于那些对安全性和电磁兼容性有较高要求的应用场景，如数据中心、实验室等，TN-S系统的长期运营成本可能会更低，因为它能够提供更加稳定和可靠的电力供应，减少设备损坏和停机时间。

综上所述，TN-S系统之所以适合数据处理和精密电子仪器设备的供电，主要是因为其独特的电气特性，能够有效减少电磁干扰并提高系统的安全性。同时，尽管初始投资较高，但其长期运营成本和稳定性优势使得它成为许多关键应用场景的首选供电系统。

总结

TN-C系统和TN-S系统的主要区别在于它们的接地方式。TN-C系统的中性线和保护线是合并的，而TN-S系统的中性线和保护线是分开的。这种设计上的差异导致了两者在安全性和可靠性方面的不同表现。TN-S系统通常被认为更为安全，因为它减少了因中性线断路而导致的安全风险。