二次配电系统原理

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，这种供电系统的特点如下。

（1）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，因此 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。 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。

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；

③ TT 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。

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，TN-S供电系统的特点如下。

（1）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。

（3）专用保护线 PE 不许断线，也不许进入漏电开关。

（4）干线上使用漏电保护器，工作零线不得有重复接地，而 PE 线有重复接地，但是不经过漏电保护器，所以 TN-S 系统供电干线上也可以安装漏电保护器。

（5）TN-S 方式供电系统安全可靠，适用于工业与民用建筑等低压供电系统。在建筑工程工工前的“三通一平”（电通、水通、路通和地平——必须采用 TN-S 方式供电系统。

二次配电系统继电保护装置

继电保护装置必须具有正确区分被保护元件是处于正常运行状态还是发生了故障，是保护区内故障还是区外故障的功能。保护装置要实现这一功能，需要根据电力系统发生故障前后电气物理量变化的特征为基础来构成。

电力系统发生故障后，工频电气量变化的主要特征是：

（1） 电流增大。 短路时故障点与电源之间的电气设备和输电线路上的电流将由负荷电流增大至大大超过负荷电流。

（2） 电压降低。当发生相间短路和接地短路故障时，系统各点的相间电压或相电压值下降，且越靠近短路点，电压越低。

（3） 电流与电压之间的相位角改变。正常运行时电流与电压间的相位角是负荷的功率因数角，一般约为20°，三相短路时，电流与电压之间的相位角是由线路的阻抗角决定的，一般为60°～85°，而在保护反方向三相短路时，电流与电压之间的相位角则是180° （60°～85°）。

（4） 测量阻抗发生变化。测量阻抗即测量点（保护安装处）电压与电流之比值。正常运行时，测量阻抗为负荷阻抗；金属性短路时，测量阻抗转变为线路阻抗，故障后测量阻抗显著减小，而阻抗角增大。

不对称短路时，出现相序分量，如两相及单相接地短路时，出现负序电流和负序电压分量；单相接地时，出现负序和零序电流和电压分量。这些分量在正常运行时是不出现的。

利用短路故障时电气量的变化，便可构成各种原理的继电保护。

此外，除了上述反应工频电气量的保护外，还有反应非工频电气量的保护。

二次配电系统安全自动控制

自动控制是指在没有人直接参与的情况下，利用外加的设备或装置（称控制装置或控制器），使机器，设备或生产过程（统称被控对象）的某个工作状态或参数（即被控制量）自动地按照预定的规律运行。

自动控制理论是研究自动控制共同规律的技术科学。它的发展初期，是以反馈理论为基础的自动调节原理，主要用于工业控制，二战期间为了设计和制造飞机及船用自动驾驶仪，火炮定位系统，雷达跟踪系统以及其他基于反馈原理的军用设备，进一步促进并完善了自动控制理论的发展。到战后，以形成完整的自动控制理论体系，这就是以传递函数为基础的经典控制理论，它主要研究单输入-单输出，线形定常数系统的分析和设计问题。