1.什么是三相五线制?在三相四线制制供电系统中,把零线的两个作用分开,即一根线做工作零线(N),另外用一根线专做保护零线(PE),这样的供电结线方式称为三相五线制供电方式.三相五线制包括三根相线、一根工作零线、一根保护零线.三相五线制的接线方式如下图1 所示.图1 三相五线制接线示意图该接线的特点是:工作零线N与保护零线PE 除在变压器中性点共同接地外,两线不再有任何的电气连接.由于该种接线能用于单相负载、没有中性点引出的三相负载和有中性点引出的三相负载,因而得到广泛的应用.在三相负载不完全平衡的运行情况下,工作零线 N是有电流通过且是带电的,而保护零线 PE 不带电,因而该供电方式的接地系统完全具备安全和可靠的基准电位.2.三相五线制与三相四线制的比较(1)基本供电系统简介常用的基本供电系统有(380V)三相三线制和(380/220V)三相四线制等,但这些名词术语内涵不是十分严格.国际电工委员会(IEC)对此作了统一规定,称为TT系统、TN系统、IT系统.其中TN系统又分为TN-C、TN-S系统.TT 式供电系统是指将电气设备的金属外壳直接接地的保护系统,称为保护接地系统,也称TT 系统.第一个符号T 表示电力系统中性点直接接地;第二个符号T 表示负载设备金属外壳和正常不带电的金属部分与大地直接联接,而与系统如何接地无关.在TT 系统中负载的所有接地均称为保护接地。
TN 方式供电系统是将电气设备的金属外壳和正常不带电的金属部分与工作零线相接的保护系统,称作接零保护系统,用 TN 表示.TN-C 方式供电系统是用工作零线兼作接零保护线,可以称作保护中性线,可用NPE 表示,即常用的三相四线制供电方式.TN-S 式供电系统是把工作零线N 和专用保护线PE 严格分开的供电系统,称作TN-S 供电系统,即常用的三相五线制供电方式.IT 方式供电系统,其中I 表示电源侧没有工作接地,或经过高阻抗接地.第二个字母T表示负载侧电气设备进行接地保护.IT 方式供电系统在供电距离不是很长时,供电的可靠性高、安全性好.一般用于不允许停电的场所,或者是要求严格地连续供电的地方,例如连续生产装置、大医院的手术室、地下矿井等处.(2)三相四线制(TN-C)与三相五线制(TN-S)系统的比较在三相四线制供电方式中,由于三相负载不平衡时和低压电网的零线过长且阻抗过大时,零线将有零序电流通过,过长的低压电网,由于环境恶化、导线老化、受潮等因素,导线的漏电电流通过零线形成闭合回路,致使零线也带一定的电位,这对安全运行十分不利.在零线断线的特殊情况下,断线以后的单相设备和所有保护接零的设备产生危险的电压,这是不允许的.采用三相五线制供电方式,用电设备上所连接的工作零线 N 和保护零线 PE 是分别敷设的,工作零线上的电位不能传递到用电设备的外壳上,这样就能有效隔离了三相四线制供电方式所造成的危险电压,使用电设备外壳上电位始终处在"地"电位,从而消除了设备产生危险电压的隐患.发电机中,三组感应线圈的公共端作为供电系统的参考零点,引出线称为中线(在单相供电中称为零线);另一端与中线之间有额定的电压差,称为相线(单相供电中称为火线).一般情况下,中线是以大地作为导体,故其对地电压应为零,称为零线.因此相线对地必然形成一定的电压差,可以形成电流回路,称其为火线.正常供电回路由相线(火线)和中线(零线)形成.地线是仪器设备的外壳或屏蔽系统就近与大地连接的导线,其对地电阻小于4 欧姆;它不参与供电回路,主要是保护操作人员人身安全或抗干扰用的.很多情况下,中线和大地的连接问题会导致用电端中线对地电压大于零,因此三相五线制种将中线和地线分开对消除安全隐患具有重要意义.在三相四线制供电方式中,主要采用 TN-C 系统供电系统,对于单相回路存在较大的安全缺陷.单相二线供电方式,最大缺陷是在发生电器外壳碰相线时,直接将 220V 相电压施加给此时正巧触摸到的人,从而发生触电事故.但如果把接外壳的保护线 PE 和中性线 N 并联合用一根,实际上这也是极不安全的.建筑物的配电线路由于接头松脱、导线断线等故障,很可能造成图 2 所示A点处开路,此时当其中一台设备开关接通后,在 A点后面所有中性线上,将出现相电压,这个高电压又被设备接地引至所有插入插座的用电设备外壳上,而且其后的设备即使并未开启,外壳上也有 220V 电压,这是十分危险的.图2 TN-C系统单相回路断零示意图如果采用三相五线制的TN-S供电系统,则不会出现这种情况.如图3所示,只有当保护线断开,而且又有一台设备发生相线碰外壳,两故障同时出现时,才会出现与前述二线制中类似情况的事故.从而也极大地降低了事故出现的可能性.图3 TN-S系统单相回路示意图3.三相五线制在民用建筑电气设计中的应用(1)三相五线制供电的应用范围凡是采用保护接零的低压供电系统,均是三相五线制供电的应用范围.国家有关部门规定:凡是新建、扩建、企事业、商业、居民住宅、智能建筑、基建施工现场及临时线路,一律实行三相五线制供电方式,做到保护零线和工作零线单独敷设.对现有企业应逐步将三相四线制改为三相五线制供电,具体办法应按三相五线制敷设要求的规定实施.根据JGJ/T-1992《民用建筑电气设计规范》,住宅小区设计不应采用TN-C供电系统即三相四线制供电方式,而应推广采用TN-S供电系统即三相五线制供电方式.(2)单相三线制"和"三相五线制"配电建筑电气设计中采用"单相三线制"和"三相五线制"配电.就是在过去"单相二线制"和"三相四线制"配电基础上,另增加一根专用保护线直接与接地网相连,如图1所示.即根据国际电工委员会(IEC)标准和国家标准而定的TN-S系统,从而保障了电器使用的安全.①"单相三线制"是"三相五线制"的一部分,在配电中出现了N线和PE线:一个是工作接地N 线,这是构成电气回路的需要,其中有工作电流流过,在单相二线制中,工作接地N严禁装设保险等可断开点,但单相三线制中则应同相线一样装设保护元器件.另一个是保护接地PE线,要求直接与接地网相联接,保护线PE与中性线N从某点分开后,就不得有任何联系,目的有两个:其一是为了使漏电电流动作保护能正确动作;其二是为了使保护线上没有电流流过,以利安全.②每个建筑物进户线处应将零线重复接地,接地电阻≤lO.③从引入处开始,接至建筑物内各个插座,中性线N和保护线PE完全分开(严禁零地混接).至于保护线PE的导线应采用与工作回路相同等级的绝缘导线,且与中性线N截面相同,敷设方式和路径也同工作回路,为便于识别,最好能采用三种颜色分开,依据规范,相线为L1黄、L2绿、L3红色;中性线N为淡兰色或黑色;保护线PE为黄绿双色.(民用建筑电气设计规范》规定"住宅建筑每户的进线开关或插座专用回路宜设置漏电电流动作保护,动作电流为30mA".④插座的接线应遵循左零(N)右相(L)上接地.如图4所示.图4 插座线路示意图一、建筑工程供电系统建筑工程供电使用的基本供电系统有三相三线制三相四线制等，但这些名词术语内涵不是十分严格。
国际电工委员会（IEC）对此作了统一规定，称为TT系统、TN系统、IT系统。
其中TN系统又分为TN-C、TN-S、TN-C-S系统。
下面内容就是对各种供电系统做一个扼要的介绍。
（一）工程供电的基本方式根据IEC规定的各种保护方式、术语概念，低压配电系统按接地方式的不同分为三类，即TT、TN和IT系统，分述如下。
（1）TT方式供电系统TT方式是指将电气设备的金属外壳直接接地的保护系统，称为保护接地系统，也称TT系统。
第一个符号T表示电力系统中性点直接接地；第二个符号T表示负载设备外露不与带电体相接的金属导电部分与大地直接联接，而与系统如何接地无关。
在TT系统中负载的所有接地均称为保护接地，如图1所示。
这种供电系统的特点如下。
图11）当电气设备的金属外壳带电（相线碰壳或设备绝缘损坏而漏电）时，由于有接地保护，可以大大减少触电的危险性。
但是，低压断路器（自动开关）不一定能跳闸，造成漏电设备的外壳对地电压高于安全电压，属于危险电压。
2）当漏电电流比较小时，即使有熔断器也不一定能熔断，所以还需要漏电保护器作保护，困此TT系统难以推广。
3）TT系统接地装置耗用钢材多，而且难以回收、费工时、费料。
现在有的建筑单位是采用TT系统，施工单位借用其电源作临时用电时，应用一条专用保护线，以减少需接地装置钢材用量，如图2所示。
图2图中点画线框内是施工用电总配电箱，把新增加的专用保护线PE线和工作零线N分开，其特点是：①共用接地线与工作零线没有电的联系；②正常运行时，工作零线可以有电流，而专用保护线没有电流；③TT系统适用于接地保护占很分散的地方。
（2）TN方式供电系统这种供电系统是将电气设备的金属外壳与工作零线相接的保护系统，称作接零保护系统，用TN表示。
它的特点如下。
1）一旦设备出现外壳带电，接零保护系统能将漏电电流上升为短路电流，这个电流很大，是TT系统的5.3倍，实际上就是单相对地短路故障，熔断器的熔丝会熔断，低压断路器的脱扣器会立即动作而跳闸，使故障设备断电，比较安全。
2）TN系统节省材料、工时，在我国和其他许多国家广泛得到应用，可见比TT系统优点多。
TN方式供电系统中，根据其保护零线是否与工作零线分开而划分为TN-C和 TN-S等两种。
（3）TN-C方式供电系统它是用工作零线兼作接零保护线，可以称作保护中性线，可用NPE表示，如图3所示。
这种供电系统的特点如下。
图31）由于三相负载不平衡，工作零线上有不平衡电流，对地有电压，所以与保护线所联接的电气设备金属外壳有一定的电压。
2）如果工作零线断线，则保护接零的漏电设备外壳带电。
3）如果电源的相线碰地，则设备的外壳电位升高，使中性线上的危险电位蔓延。
4）TN-C系统干线上使用漏电保护器时，工作零线后面的所有重复接地必须拆除，否则漏电开关合不上；而且，工作零线在任何情况下都不得断线。
所以，实用中工作零线只能让漏电保护器的上侧有重复接地。
5）TN-C方式供电系统只适用于三相负载基本平衡情况。
（4）TN-S方式供电系统它是把工作零线N和专用保护线PE严格分开的供电系统，称作TN-S供电系统，如图4所示。
TN-S供电系统的特点如下。
图41）系统正常运行时，专用保护线上不有电流，只是工作零线上有不平衡电流。
PE线对地没有电压，所以电气设备金属外壳接零保护是接在专用的保护线PE上，安全可靠。
2）工作零线只用作单相照明负载回路。