数据中心能源白皮书06 —— 数据中心常见的供配电接地系统_机房360

摘要：众所周知，在国内的机房中一般采用TN-S的接地方式，那么这种接地方式代表什么意义，与其他的TT、IT等接地系统又有什么区别？这些接地系统各有什么优缺点呢？本文将对这些接地系统做一个普及。

　　TN-C供电系统常称为三相四线制供电系统，该系统中性线N与保护接地线PE合二为一，即其工作零线兼作保护线，通称为PEN线。TN-C系统不适用于数据中心，主要原因有如下几点：

　　1)当系统为单相回路，在PEN线中断时，设备金属外壳对地将带220 V的故障电压，人身碰触时电击死亡的危险很大。当安装剩余电流保护装置时，其PEN线穿过剩余电流保护装置，因接地故障电流产生的磁场，在剩余电流保护装置内相抵消而使剩余电流保护装置拒动，所以在TN-C系统内不能装用剩余电流保护装置来防人身电击。

　　2)因PEN线含有PE线而不允许被开关切断，所以TN-C系统内不能装用四极开关，进行电气维修时，无法保证维修人员的安全。

　　3)设备的金属外壳对地带电位，可能对电子设备产生干扰，也可能产生打火引爆。因此，易爆场所内是不允许采用TN-C系统和出现PEN线的。

　　2.3.2、TN-S系统及接方式

　　TN-S供电系统有五根线，即三根相线U、V、W，一根中性线N和一根保护接地线PE，电力系统仅一点接地，用电设备的外露可导电部分(如外壳、机架等)接PE线。

　　图四： TN-S系统接地图示

　　TN-S系统对接地故障灵敏度高，线路经济简单。在一般情况下，只要选用适当的开关保护装置和足够的导线截面积，就能满足安全要求。目前，采用这种供电系统的比较多，适用于三相负荷比较平衡且单相负荷容量较小的场所。TN-S系统可以作为数据中心的优选供电及接地系统。主要有以下特点：

　　1)在整个TN-S系统内，PE线和N线被分为两根线。除非施工安装有误，除微量对地泄漏电流外，PE线平时不通过电流，也不带电位。它只在发生接地故障时通过故障电流，因此电气装置的外露导电部分对地平时几乎不带电位，比较安全。

　　2)当出现相线碰壳的情况时，等于相线直接对地短路，由于PE线阻抗很小，瞬间短路电流很大，会直接导致前端过电流保护器(空开)断开，不会对人身造成危害，因此TN-S系统可以不必增加漏电保护器。

　　3)当出现N线断开时，即使由于三相负载不平衡导致中性点带电，但是由于中性点和外壳并无电气连接，因此外壳对地无电位差，不会导致触电危险。

　　4)TN-S系统的PE线原则上是不允许断开的，如果断开了，相当于外壳悬空，容易导致触电危险，因此TN-S系统也需要同时考虑重复接地，以避免PE线断开的风险。

　　5)TN-S系统虽然有较高的安全性，但整个供电系统的回路上需要多铺设一条PE线，成本是比较高的。

　　2.3.3、TN-C-S系统及接地方式

　　TN-C-S供电系统由两个接地系统组成，前部分有四根线，是TN-C供电系统;后部分有五根线，是TN-S供电系统。分界点在N线与PR线的连接点处，分开后就不允许再合并。

　　这种供电系统一般用在民用建筑物的供电由区域变电所引来的场所。进户前采用TN-C供电系统，进户后变成了TN-S供电系统。目前，新建数据中心及其它设施中也常见。

　　图五： TN-C-S系统接地图示

　　TN-C-S系统由于供电线路上使用了PEN线，当N线上有电流通过时，在PEN线上一定有产生一定的对地电位差，将会使整个电气装置对地之间产生这个对地电位差，但对于电气装置内部，由于PE线和N线是分离的，PE线上并无电流通过，因此整个电气装置对地电位是相等的，电气装置内部并无电位差，因此不会出现类似TN-C系统的电击风险;

　　当出现N线断开的情况，如果是PE线断开，和TN-C系统一样会导致整个回路断开，也会出现外壳带电的问题，因此TN-C-S系统和其他TN系统一样也要对设备外壳PE端进行重复接地，但不要对PEN线进行重复接地，如果是N线断开，PE线不会带电，外壳也就不会带电，和TN-S情况类似，不会出现触电风险

　　当出现相线碰壳的情况是，相当于L线直接对PE线短路，短路电流很大，前端的空开会断开保护，因此和TN-S系统一样，无需增加漏电保护开关。

　　总体来看TN-C-S系统综合了TN-S的安全性和TN-C的成本优势，又避免了TN-C系统的系列安全问题。

　　3、总结

　　通过以上的介绍，总结如下：