什么情况下使用四芯电缆,什么情况下使用五芯电缆?
▍➻什么情况下使用四芯电缆,什么情况下使用五芯电缆?
什么情况下使用四芯电缆?什么情况下使用五芯电缆?
答:当低压供电线路系统为TT制时使用四芯电缆。TT制系统的特点是电力系统中性点直接接地,用电设备的外露可导电部分采用各自的PE接地。这种系统多用于低压公共场所供电及广大农村集体小负荷电网等,由于各自的保护接地PE线互不干涉,因此它的电磁干扰性比较好。见下图所示
它的输出三根相线(火线)分别用L1、L2、L3表示,而中性线在变压器旁边与大地连接好,用一个导线接到配电线路系统,用N表示它,其作用是保证接地电阻小于等于4Ω即可使用,并且该系统可以输出线电压为3×380V的动力线路,与此同时还可以输出三路相电压为220V电压给家用电气设备使用。
而五芯电缆则是用于三相五线制的(TN-S)低压供电线路系统中的。见下图所示
从供电线路图中可以清楚知道,这种系统供电,三根相线(火线)仍然用L1、L2、L3表示,而输出的零线是用N表示,与TT制供电线路系统不一样的是多出一根保护接地线PE。
所谓的TN-S系统配电线路中,它的工作零线N与保护线PE分开,电气设备的金属外壳接在保护线PE上,属三相五线制系统,如图上所示。在正常情况下,PE线上没有电流通过,不会对接地PE线上的其他设备产生电磁干扰。用于环境条件差,爆炸危险性较大或 安全要求较高的场所。
相比之下,三相五线制与三相四线制相比,多了一根保护接地PE线,它究竟有哪些优点?用在哪些场合?
下面本人简单通俗说说,在三相四线制(TN-C)供电方式中,在三相负载不平衡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,致使零线也带有一定的电位,这对安全运行十分不利。在零线断线的特殊情况下,断线以后单相设备和所有保护接零的设备外壳将产生危险的电压,危及人身安全。
而在三相五线制(TN-S)系统中的N线和公共保护线PE线是分开的,PE线始终处于零电位,所有设备的外露可导电部分均与公共PE线连接。优点在于公共PE线在正常情况下没有电流通过,不参与供电回路,主要是保护操作人员人身安全和抗干扰作用。因此,不会对接于PE线上的其他设备造成电磁干扰,当N线断线时也不会影响接在PE线上的设备防间接触电的作用,安全性更高。
三相五线制供电的主要应用场合: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为三相五线制供电,根据JGJ / T- 1992“民用建筑电气设计范”,对住宅小区设计不应采用三相四线制而应推广三相五供电方式。
另外,常见的无氧铜电缆为YJV电力电缆,它的四芯以3+1表示;而五芯电缆为YJV22(3+1+1=5)表示。还有在普通电缆绝缘层外面加一层金属,保护电缆不会受到外界的机械力破坏或者被化学气体腐蚀的电缆,它叫铠装电缆。
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这个问题简单回答就是,配电系统采用TT系统时采用四芯电缆,配电系统采用TN-C-S系统时前端一段线缆(重复接地之前)采用四芯电缆,末端采用五芯电缆。配电系统采用IT系统时少部分情况采用四芯电缆(规范强烈不建议)。
那就又涉及到什么是TT系统,什么是TN系统,什么是IT系统。
现行国家标准《低压电气装置 第1部分:基本原则、一般特性评估和定义》GB/T 16895.1—2008(源自国际电工委员会标准:IEC60364—1:2005)规定,配电系统分为IT、TT、TN系统。这两个字母的第一个字母表示“电源与地的关系”,其中I表示对地绝缘(或高阻抗接地),T表示直接接地。第二个字母表示“装置的外露可导电部分对地的关系”,其中T表示外露可导电部分与地直接做电气连接,它与系统电源的任何一点的接地无任何连接,N表示外露可导电部分与电源系统的接地点直接做电气连接(在交流系统中,电源系统的接地点通常是中性点,或者如果没有可连接的中性点,则与一个相导体连接)。
TN-C-S系统
TT系统
IT系统
不是这个行业的专业人员通过上面的图示有个大概了解即可。这个问题的最后我讲一下,技术上三芯四芯五芯线缆,被设计出来的良苦用心。就是为啥会子搞三芯四芯五芯呢?统一不行吗?
设计三芯四芯五芯是为了适应不同的用电需求。
先说三芯,三芯就是分别载流三相电,三芯电缆主要用在IT系统中,IT系统供电更可靠。国外的消防系统多用IT系统,国内的医院手术室多用IT系统。IT系统之所以没有中性线N和保护线PE,是因为其电源侧中性点不接地,这样用电设备发生第一次接地短路故障时,故障电流没有金属通路,故障电流很小,可以带故障继续供电(带病上岗)。所以更可靠。
IT系统第一次接地故障电流路径图
再说四芯,四芯就是分别载流三相电流+中性线电流(TT系统)。TT系统的四芯电缆是因为少了从电源侧引出的保护PE线,多用于无法设置等电位联接的室外供电设备,比如路灯、园林景观用电设备等。这样室外单个设备发生接地故障,不会通过保护接地线PE传导故障电位至其他用电设备,放大故障范围。
TT系统接地故障电流路径图
最后说五芯,五芯是分别载流三相电流+中性线电流+保护接地线电流(TN-S系统),当然采用TN-C-S系统时,其电源侧到用电设备处重复接地之前为四芯(3个相线+1个PEN线)。五芯的TN-S系统是最常用的系统,室内用电基本都采用这种供电形式。好处是有保护接地导体PE,驳接每个I类用电设备外壳。这样就人为的做出一个接地故障短路时的金属故障通路,从而放大了接地故障电流,放大的接地故障电流更好地触发保护电器的保护动作(比如断路器跳闸)。从而更好地保护人民生命和财产安全。
TN-C-S系统接地故障电流路径图
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在三相平衡得以保证的情况下可以使用四芯电缆,接地线和零线共用; 正常情况下的三相五线制供电都使用五芯电缆,接地线和零线分开。
▾ℴ什么情况下使用四芯电缆,什么情况下使用五芯电缆?
实话实说从业30多年电工,三相四线制供电的情况下,没有不偏载的。以前偏载还要去调。现在没发现谁还去调偏载!
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五芯电缆除了三芯火线一芯零线还有一芯保护接地线,主要用在TN-S系统中,TN-C-S系统中的TN-S部分也用五芯电缆,其余的IT、TT、TN-C系统不需要五芯电缆。
下面从不同的系统来分别说明,输出电压为380V/220V的配电系统,根据接地方式的不同分为IT、TT、TN-C、TN-S、TN-C-S五种。IT是变压器中心点不接地系统,只在一些特殊场合使用,在此不讲,其余的都是变压器中心点接地系统。
1.TT系统
特点是变压器中心点与设备外壳分别接地,两种接地极彼此独立。这种系统适合分散供电,因此在农村应用较多。用电设备的接地极需要用户自行设置,这点有些麻烦,但可利用建筑物的基础钢筋作为接地极,同一建筑内可共用接地极。
图中a、b、c是变压器三个低压绕组,首端引出三根火线L1、L2、L3,尾端连接在一起组成中心点N,中心点接地并引出中性线(零线)N。保护接地线PE由用户的接地极引出,这样从变压器到用户之间,只需四根线,用四芯电缆即可。
2.TN-C系统
特点是保护接地线PE与中性线N合并在一起,组合成保护接地中性线PEN。这种系统在九十年代之前广泛应用,但由于存在安全隐患,三相不平衡时PEN线上有电压,造成所有设备外壳都有电压,目前基本已被淘汰。很明显该系统也只需用四芯电缆。
3.TN-S系统
特点是变压器中心点接地与设备外壳接地共用接地极,保护接地线PE与中性线N分开,这样保护接地线PE在变压器中心点处与中性线N连接在一起,又与中心点接地极连接。可见变压器与用户之间除了三火一零四根线外,还有一根保护接地线PE,因此该系统中要用五芯电缆。
TN-S系统是目前应用最多的系统,除了农村外,基本上都采用该系统。
4.TN-C-S系统
这是在TN-C系统基础上改进而来,从变压器到用户配电箱是TN-C系统,因此这一段用四芯电缆。从用户配电箱开始,把PEN线一分为二,分别引出PE线与N线,并在此做重复接地,变成了TN-S系统。在用户内部凡是动力与照明混合供电的场合,就要采用五芯电缆。
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