TN-C系统的基础知识与缺点

《供配电系统设计规范》GB50052-2009中规定低压配电系统接地型式，可采用TN系统、TT系统和IT系统。这些接地系统中的第一个字母表示电源（一般为变压器或发电机）的中性点与大地之间的关系，即系统接地；如果电源中性点与大地直接连接用字母T（法语“Terre”含义为大地的首字母）表示，如果电源中性点与大地隔离或者经高阻抗接地用字母I（法语“Isolation”含义为隔离的首字母）表示。系统中第二个字母表示电气装置外漏可导电部分与大地的关系，即保护接地，如果电气装置外漏可导电部分与大地直接连接用字母T表示，但是这个地与电源处接地是相互独立的，两者直接没有电气联系；如果电气装置外漏可导电部分通过与接地的电源中性点连接而接地用字母N（法语“Neutre”含义为中性点的首字母）表示。

TN系统又可以分为TN-C系统、TN-C-S系统和TN-S系统，那么它们三者之间又有什么不同呢？它们主要是中性线（N线）和保护导体（PE线）的配置方式不同。对于TN-C系统，整个系统的N线和PE线是合一的；对于TN-C-S系统，系统中有一部分线路的N线和PE线是合一的；对于TN-S系统，整个系统的N线和PE线是分开的。目前新建或者改建建筑物的低压配电系统接地型式选择的是TN-S系统或者TN-C-S系统，而不是TN-C系统。为什么目前不采用TN-C系统呢，它有哪些缺点及不足呢？

TN-C系统

TN-C-S系统

TN-S系统

在建国初期我国低压配电系统接地广泛采用TN-C系统，该系统中PEN线兼做PE线和N线，可以节约一根导线，与TN-C-S系统和TN-S系统相比工程造价较经济。但是从电气安全角度进行分析，TN-C系统存在很多安全隐患，易发生电气事故。

（1）PEN线断开时，易发生人身触电事故。在《低压配电设计规范》GB50054-2011第3.1.4规定“在TN-C系统中不应将保护接地中性导体隔离，严禁将保护接地中性导体接入开关电器”。以一个单相回路为例，如下图所示。PEN线不仅要接设备的接线端子，还要接设备的金属外壳，如果当相线发生碰设备金属外壳接地故障时，设备金属外壳的预期接触电压为故障电流乘以PEN线的阻抗，如果相线和PEN线选择导体截面相同，则设备金属外壳的预期接触电压为220/2 V=110V（忽略故障点的接触阻抗）。如果PEN线由于外界原因被折断，这时设备的金属外壳对地带220V电压，IEC标准规定干燥环境下人体的安全电压为50V，潮湿环境下人体安全电压为25V，此时如果人体触摸到设备金属外壳必然会发生人体心室纤维性颤动而死亡。

（2）TN-C系统中不能使用RCD。短路一般可以分为金属性短路和电弧接地短路，金属性短路电流较大可以使电源侧的断路器或者熔断器自动切断电源，从而避免发发生电气事故。如果发生了电弧性短路，由于电弧接地故障处阻抗较大，产生的短路电流不足以使断路器或者熔断器动作从而切断电源，但是电弧产生的温度高达2000到3000度足以使周围的可燃物点燃，从而发生电气火灾。还有对于手握式设备，如果该设备发生漏电时，人手因为触电痉挛而很难摆脱，触电时间一长，就会发生死亡。对于这种防止发生电弧性接地短路和漏电保护需要采用剩余电流动作保护器（RCD），俗称漏电保护器。在TN-C系统中使用RCD时，相线和PEN线同时穿过RCD时，故障电流产生的磁场在RCD内相互抵消而使RCD拒动。所以TN-C系统中不能使用RCD，从而对发生电气火灾和人体触电事故埋下了隐患。

（3）无法实现电气检修隔离。为了保证电气检修时工作人员的安全，要求切断所有带电导体。但是在《低压配电设计规范》GB50054-2011第3.1.4规定“在TN-C系统中不应将保护接地中性导体隔离，严禁将保护接地中性导体接入开关电器”，并且这是强制性条文。在TN-C系统中不允许断开PEN线，如果检修时只断开相线没有断开PEN线的话，容易引发电气事故。比如，在低压线路上雷电感应过电压会通过中性线进入电气装置内；还有系统发生接地故障时会使PEN线对带危险电压，这个问题在（4）进行分析。

（4）PEN线有时对地存在危险电位，易引发电气事故。在低压配电系统中发生了相对地故障时，故障电流通过接地故障点通过大地经过变压器的系统接地电阻回到变压器的中性点，这时会在变压器系统接地电阻上产生电压降，由于PEN线由变压器的中性点引出，所以PEN线此时对地带危险电压；还有一般情况下10KV变电所高压开关柜的保护接地与变压器的系统接地共用一个地，当高压侧发生相对地故障时也会引起变压器系统接地电阻上具有电压降，使得PEN线对地带危险电压；在TN-C系统中由于PEN线会通过电流，从而产生电压降，由于PEN线接在了设备金属外壳上所以会使设备金属外壳对地带电位，在危险爆炸环境中非常危险，设备金属外壳容易对地打火引发爆炸。