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本期微课主编：汪如清 小编：卢泽模
小编
微课马上开始了，同学们准备好了吗？
今天我们讨论供电制式
汪如清
我先问个问题：我们的电源为什么是交流电？
汪如清
小编
因为发电机是转动的？
对，但也不全对！
汪如清
回答这个问题就要涉及到电力能源远距离配送的技术了。在电力能源发明之初，电能在远距离传输的损耗是非常大的。能源还没有传配送到末端的负载，已经在传送的线路上消耗殆尽了。由于用于传输的金属导线存在电阻。能源传输时电流越大，消耗也就越大。后来在应用中发现，在传输导线截面积不变的条件下提高传输电压可以减少传输的自身损耗。这是物理数学家经过验证后得出的结论！
汪如清
小编
那就把电压提高传输，能解决损耗问题了？
还是不行！由于电压太高，当时的绝缘材料承受不了高压，容易损坏。导致电力配送两端经常发生人员伤亡事故。操作人员被电击的事件时有发生。
汪如清
小编
那怎么办呀？
众同学
变压器!
这位同学回答正确！就是采用升压、降压技术使线路传输电压升高，而用户端再降压的方式解决这个问题。
汪如清
变压器利用了英国自学成才的科学家：迈克尔·法拉第（Michael Faraday）的电磁感应定律的原理！根据电磁感应定律，可以把一个低的电压转换成一个高的电压，同时也可以把一个高的电压变换成一个较低的电压，这就是变压器，当然在变压器投入商用还有很多科学家为此付出了贡献。
变压器虽然解决了传输过程中能量损耗大的问题，但随着末端用电设备的功率越来越大，安全问题依然存在。且越来越突出。
汪如清
众同学
那又该怎么办？
还是要有安全措施，所以催生了一系列的安全保护控制系统。下面通过分类说明来详细讲讲各种安全制式的概念！
汪如清
根据现行国家标准GB50054《低压配电设计规范》的定义，将低压配电系统分为三种安全制式，即TN、TT、IT三种形式。
TN制式定义：电源变压器中性点接地，设备外露部分与中性线相连。
根据电气设备外露导电部分与系统连接的不同方式，又可细分成三类：
即TN-C系统、TN-S系统、TN-C-S系统。
TN-C系统
定义：电源变压器中性点接地，保护零线(PE)与工作零线(N)共用。
TN-C特点：它是利用中性点接地系统的中性线(零线)作为故障电流的回流导线，当电气设备相线碰壳，故障电流经零线回到中点，由于短路电流大，因此上游可采用过电流保护电器设备来切断电源。
适用场合：TN-C系统适用于三相负荷基本平衡场合，如果三相负荷不平衡，则PEN线中有不平衡电流，再加一些负荷设备引起的谐波电流也会注入PEN，从而中性线N带电（电位抬升），它不但使设备机壳带电，对人身造成不安全，而且还无法取得稳定的基准零电位电位。
TN-C系统应将PEN线重复接地，其作用是当接零的设备发生相与外壳接触时，可以有效地降低零线对地电压。所以这种制式不适宜在数据中心机房应用，如有这种制式下应用于数据中心，技术上需加装隔离变压器
TN-C缺陷：当三相负载不平衡时，在零线上出现不平衡电流，零线对地呈现电压。
TN-C没在输据中心应用，如以前的银行网点，因为是户外0.4KV杆式供电，就是TN-C，所以大部分装了隔离变压器也就是这个道理。不装隔离变压器计算机系统倒是能运行，也没有出错，但是人家计算机系统供应商说了，如遇设备损坏，概不负责，你们自己看着办吧！
TN-S系统
定义：供电系统是将工作零线与保护零线完全分开。
特点：整个系统的中性线(N)与保护线(PE)是分开的。当电气设备相线碰壳，直接短路，可采用过电流保护电器切断电源；当N线断开，如三相负荷不平衡，中性点电位升高，但外壳无电位，PE线也无电位
TN-C-S系统
定义：它由两个接地系统组成，第一部分是TN-C系统，第二部分是TN-S系统，其分界面在N线与PE线的连接点。
特点：TN-C-S系统中PE应重复接地，而N线不宜重复接地。PE线连接的设备外壳在正常运行时始终不会带电，所以TN-C-S系统提高了操作人员及设备的安全。
电源变压器中性点接地，电气设备外壳采用保护接地。电气设备的外露导电部分用PE线接到接地极。
TT制式定义：电源变压器中性点直接接地，电气设备的外壳直接接地（和电网的接地系统没有关系）
IT制式定义：表示电源变压器中性点不接地(或通过高阻抗接地)，电气设备的外壳直接接地（和电网的接地系统没有关系）
都是为了配电安全，也就是当电力在传输时与故障能确保在线电器设备与操作应用人员的安全，把灾害及伤亡尽量降到零！
汪如清
小编
不同的供电制式下，UPS系统的输入及输出应如何接地呢？
UPS的接地组要是随系统的制式，第一在故障时应保证操作人员不被电击，只把它看作是末端设备，不管是什么设备。
汪如清
小编
我明白了，接下来是讨论时间，各位同学平时的工作中关于供电安全制式的问题可以提出来讨论讨论！
G同学
我理解的是其他制式在单相对地短路时不会快速脱扣，会带来人身安全问题，所以需要加漏电保护开关快速切除故障，但是漏电保护很灵敏容易误动作，会带来供电连续性问题。只有TN-S是不需要加漏电保护开关的，更适合数据中心这种场合用。有没有这方面考虑？
G同学，你讲的漏电检测只对IT接地系统需要，以保证出现一次故障时能及时发现并采取定位系统定位。
张永萍
S同学
建筑电气验收规范中有要求，变压器和UPS的N线与接地干线直接相连，是强条？
《建筑电气工程施工质量验收》GB50210—2011中9.1.4：不间断电源输出端的中性线（N极），必须与由接地装置直接引来的接地干线相连接，做重复接地。
UPS应用，有关零钱N接地问题，在大型UPS（有主旁分源、独立旁路STS）应用中，主源整流器是3P三相三线，旁源是3P+N三相四线，TN-S系统之变压器至负载之间加装UPS，UPS的输出零线是跟随旁路，在运行过程中，如出现负载瞬时过载（大于设备技术约定），UPS过载电流通过旁路STS切换到旁源，旁源的零线N与UPS输出的零线N是直接连通，由于设计规范中有建议TN-S系统的双电源切换应采用四级ATSE设备，故在切换时零线N有断线的可能，为保障操作人员的安全，UPS输出零线必须接主干地线（实际是重复接地）。另：在高频UPS应用中，由于整流器与直流排电路结构，主源整流器必须是3P+N三相四线，旁路跟随主源（高频机也有主旁不同源的机型）输出零线N同样也必须接主干地线（重复接地）。以上接地的目的是在UPS设备如遇绝缘损坏、相线P与外壳PE短路等避免操作人员的伤害。
汪如清
L同学
汪老师，如果使用3极ATSE，是不是就没事了？另外，如果使用的是4极ATSE，前端过来的是三相五线，PE线接UPS外壳，是不是也是可避免风险的？。
如果选用 3P STSE，那系统必须是TN-C-S，零线N是否能重复接地，那么要看保护控制系统，如果上游保护是剩余电流保护控制系统，那么保护系统下游不允许重复接地。如果是电流延时保护系统，那么保护系统下游UPS输出零线N可以接主干地线，与国家规范不矛盾。所以TN-C-S系统保留了TN-C的特点，又避免了TN-S的缺点，控制系统简单了，还可以节约建设的投资。
汪如清
在规范执行中，如果仔细研究一下，发现矛盾不少，那要看你怎么理解规范文字叙述，如设计规范中 “...系统是TN-S系统，...双电源切换应采用四极ATSE...”，但在验收规范中“...UPS输出零线必须接主干地线...”，那在TN系统中，上游变压器是D/Yno-11，变压器的二次侧零线不是已经接主干地线了吗？四极ATS的N线切换还有意义吗？只有一种情况，被切入电源是IT系统...，那么就更复杂了。
汪如清
汪老师，在TN-S系统中，如果用3P的ATSE，就是不断零切主备电路，这有什么风险或是危害呢？想了半天没明白？
所谓的ATSE零线重叠技术，就是在主备电源切换过程中通过一定的机械延时技术先把3P相线连同旁路N零钱一起切换到备用电源，这时主备电源零线N及负载零线N是暂时联通的，当ATSE切换稳定后再把主用电源N零线断开。如果在同一个TN系统中还有意义吗？除非是在不同的供电系统制式中切换。那现在数据中心基础设施建设设计会同时采用二个不同的供电系统制式吗？
汪如清
小编
今天的讨论真的很激烈，各位同学也踊跃提问，真心感谢汪老师精彩的知识内容，下周我们继续期待！
