变压器的接线与和IEC60364接地系统的介绍

在谈到接地系统的国际标准和国家标准之前，我们先把认识一下电力变压器，见下图：

左图是电力变压器内部接线的实物图。我们看到了黄色、绿色、红色和蓝色四组镀锡铜排，这四组铜排分别是L1、L2、L3三相绕组和中性线N。

右图是接线图。我们看到了L1、L2、L3三相绕组，还有中性线N，以及黄绿色的接地线PE。

右侧的接线图有一个名字，叫做低压配电网的线制。

值得注意的是：线制中的三相就是变压器的三相绕组，线制中的“线”指的是正常运行时有电流流过的线路。

我国国家标准GB156-2009《标准电压》规定，电力变压器低压侧出口处的电压，相与相之间的线电压是400V，相与中性线之间的相电压是230V。

三相绕组在正常运行时有电流流过，因此三相绕组所在线路符合“线”的规定；中性线在正常运行时也有三相不平衡电流流过，因此中性线N也符合“线”的规定；地线PE在正常运行时是没有电流流过的，因此它不属于“线”。

所以，上图所示的线制叫做三相四线制。若某些人认为这种线制是三相五线制，这种认识不符合国际标准和国家标准，请自行更正。

现在，我们来认识一部很重要的有关接地系统的IEC标准——IEC60364:1。此标准对应的国家标准是GB16895.1《低压电气装置_第1部分：范围、目的和基本原则》。此标准规定了低压配电网的接地形式。

在IEC60364中，接地系统用两个相连的字符表示。

第一个字符代表电源侧的工作接地：若变压器的中性点配套了工作接地叫做T，若变压器中性点未做工作接地，或者经过高阻接地，则叫做I；

第二个字符代表负载侧的保护接地：若负载侧的外露导电部分直接接地叫做T，若负载侧的外露导电部分未直接接地叫做N。

根据不同的线制，IEC60364给出了三种接地形式，及TN、TT和IT。其中TN又细分为TN-C、TN-S和TN-C-S。

现在，我们来逐个地看一看这些接地形式是什么样的。

（1）TN-S接地系统

我们先看电力变压器，我们发现它的中性点是直接接地的，也即配套了工作接地，因此第一个字母是T。

我们看到电力变压器的中性点接地后，分开为N和PE两条线引出，并且引出后，N与PE之间必须绝缘。

由于TN-S负载侧的外露导电部分未直接接地，因此第二个字母是N。

值得注意的是：

PE线在任何情况下不得断开。一旦PE线断开，则负载外壳带电后，是会发生人身伤害事故的。因此，TN-S接地系统的PE线可以多点重复接地。但PE线与N线在分开后，必须确保两者不会再次合并。

N线是可以断开的。因此TN-S下，可以使用4极开关来合分N线。

TN-S的三相系统中，电缆芯线数是5芯；TN-S的单相系统中，电缆芯线数是3芯。很可能，这也是人们习惯把TN-S接地系统叫做“三相五线制”的原因。

TN-S接地系统在企事业单位中使用得非常广泛。

（2）TN-C接地系统

我们先看电力变压器，我们发现它的中性点是直接接地的，也即配套了工作接地，因此第一个字母是T。

我们看到电力变压器的中性点接地后，以PEN的形式引出。PEN线有一个非常著名的名称，叫做零线。对应地，相线又被称为火线。

有意思的是，太多人把N线也叫做零线。却完全不知道零线是不允许切断的。

负载侧的外露导电部分未直接接地，因此第二个字母是N。

值得注意的是：由于PEN线以保护为主，因此TN-C接地系统中，在任何情况下PEN线不得断开。一旦PEN线断开，则负载外壳带电后，是会发生人身伤害事故的。因此，TN-C接地系统的PEN线必须多点重复接地。

在任何情况下，TN-C接地系统不得使用4极开关来合分PEN线。同理，对于单相两线制的TN-C系统，PEN线也即零线不允许被切断，PEN线绝对不允许进开关。

TN-C的三相系统中，电缆芯线数是4芯；TN-C的单相系统中，电缆芯线数是2芯。

TN-C接地系统不得用于油库、港口、机场、矿井等易燃易爆的场所。

（3）TN-C-S接地系统

TN-C-S的前半段是TN-C接地系统，后半段是TN-S接地系统。

我们看到，PEN线在中间再次接地，然后分开为N和PE。从此以后，N和PE就不能再次合并。

TN-C-S接地系统是居家配电中的主力军。

值得注意的是：TN-C-S的前半段中有零线PEN，它不允许被切断。TN-C-S的后半段已经没有了零线PEN，只有N线和PE线。在这里，N线是可以被切断的，因此采用1P+N之类的开关用于主进线。

不过，这里的PE线是不允许切断的，若切断了PE，将会导致很严重的人身伤害事故。

现在，我们来看看TN系统的共同特征是什么：

我们已经知道，TN系统具有工作接地，因此在TN系统下一旦发生单相接地故障，故障电流经过PEN线或者PE线返回电源，并且其电流近似等于相对N的短路电流。所以，TN系统又被称为大电流接地系统。

我们来看下图：

此图是典型的TN-S接地系统。我们看到主进线断路器是4极的，并且配套了过载保护和短路保护。过载保护和短路保护统称为过电流保护装置。