小區(qū)低壓配電系統(tǒng)接地保護裝置施工技術(shù)

孟建欣

（重慶建新建設(shè)監(jiān)理有限公司 重慶 400030）

小區(qū)低壓配電系統(tǒng)接地保護裝置施工技術(shù)

孟建欣

（重慶建新建設(shè)監(jiān)理有限公司 重慶 400030）

本文通過對低壓配電系統(tǒng)的TN、TT、IT三種接地型式的簡單介紹，重點敘述了小區(qū)建筑低壓配電系統(tǒng)的接地保護措施，小區(qū)建筑采用TN—C和TN—S混合型式即TN—C—S系統(tǒng)，在達到使用要求的同時節(jié)約和降低了成本，符合公眾的消費利益。

工作接地；保護接零；重復(fù)接地；等電位聯(lián)結(jié)；防靜電接地

1 概述

小區(qū)電氣裝置接地的目的，首先是為了保證人身安全，當(dāng)電氣裝置某處絕緣損壞使外殼帶電時，如果人一觸及，電氣接地裝置可使人體避免觸電的危險；其次是為了保證電氣設(shè)備以及建筑物的安全，一般采用過電壓保護接地，靜電感應(yīng)接地。

電流流入大地時，在土壤中作半球形擴散，實驗證明，在距接地點20m遠處，土壤散流電阻趨于零，該處稱為電氣上的“地”。人體觸接在地面上水平距離為0.8m處與沿設(shè)備外殼離地面垂直距離為1.8m處兩點之間的電位差（即電壓）稱為接觸電壓。在有電位差的地面，人跨步時兩腳之間（取0.8m的跨步距離）的電壓稱為跨步電壓(如圖1)。

減小跨步電壓的措施是設(shè)置多根接地體組成的接地裝置，最好的辦法是用多根接地體連接成閉合回路，這時接地體回路之內(nèi)的電位分布比較均勻，即電位梯度很小，可以減小跨步電壓。

圖1 接地電流及電壓

2 低壓配電系統(tǒng)接地型式

低壓配電系統(tǒng)的接地形式分為三種：TN系統(tǒng)、TT系統(tǒng)和IT系統(tǒng)。

電氣基本保護系統(tǒng)中，保護方式分為TT系統(tǒng)——保護接地和TN系統(tǒng)——保護接零。將電氣設(shè)備的金屬外殼作接地的保護系統(tǒng)稱為TT系統(tǒng)，將電氣設(shè)備的金屬外殼作接零保護的系統(tǒng)稱為TN系統(tǒng)。

2.1 TN系統(tǒng)

電源有一點直接接地，電氣設(shè)施的外露可導(dǎo)電部分用保護線與該點連接（亦稱為“保護接零”），根據(jù)中性線與保護線的組合情況，又分為以下3種型式：

（1）TN-S系統(tǒng)：整個系統(tǒng)的中性線（N）和保護線（PE）是分開的（圖2（a））。

圖2 （a）TN-S系統(tǒng)

（2）TN-C-S系統(tǒng)：N線與PE線是先合后分，為了節(jié)約成本，小區(qū)建筑低壓配電系統(tǒng)通常采取TN-C-S系統(tǒng) （如圖2（b））。

圖2 （b）TN-C-S系統(tǒng)

（3）TN-C系統(tǒng)：整個系統(tǒng)的N線和PE線是合一的（稱為PEN線）（如圖2（C））。

圖2 （c）TN-C系統(tǒng)

2.2 TT系統(tǒng)

電源有一點直接接地，電氣設(shè)施的外露可導(dǎo)電部分接至電氣上與電源接地點無關(guān)的接地極（亦稱為“保護接地”）。這種系統(tǒng)亦被經(jīng)常采用，尤其是由公共低壓網(wǎng)絡(luò)供電的用戶（如圖2（d））。

圖2 （d）TT系統(tǒng)

2.3 TT系統(tǒng)與TN系統(tǒng)的比較

將中性點直接接地的低壓配電系統(tǒng)中，采用TN系統(tǒng)較采用TT系統(tǒng)效果更好。

（1）TN較TT安全度高。當(dāng)用電設(shè)備發(fā)生碰殼故障時，TN較TT的故障點電流大，所以不僅熔體熔斷的時間短、更安全，同時較TT系統(tǒng)保護用電設(shè)備的容量也相應(yīng)增大。

（2）TN較TT更經(jīng)濟。由于建筑設(shè)備較多，如采用TT系統(tǒng)，將造成較多的鋼材埋入地下，費用較大；而TN系統(tǒng)多加一根保護零線，費用較低。

（3）同一供電系統(tǒng)中，不得一部分電氣設(shè)備作保護接零，而另一部分電氣設(shè)備作保護接地。

在低壓配電系統(tǒng)中，用電設(shè)備采用保護接地還是采用保護接零，取決于該供電系統(tǒng)的供電變壓器的運行方式。如果變壓器中性點不接地，那么該用電系統(tǒng)所有用電設(shè)備均采用保護接地；若變壓器中性點直接接地，則該系統(tǒng)所有用電設(shè)備全部采用保護接零。

如果在變壓器中性點接地的系統(tǒng)中，一部分用電設(shè)備采用保護接零，同時又有一部分采用保護接地，當(dāng)保護接地設(shè)備發(fā)生碰殼故障時，由于短路故障電流不足以使保護裝置動作，此時短路電流通過保護接地到工作接地，再到零線，導(dǎo)致接零設(shè)備在沒有發(fā)生故障的情況下，外殼帶電，所以在同一個配電系統(tǒng)中，保護方式要統(tǒng)一。

2.4 TN－C系統(tǒng)與TN—S系統(tǒng)比較

（1）由于TN—C的工作零線與保護零線共用一根線，所以當(dāng)系統(tǒng)中出現(xiàn)三相不平衡，即使在無故障的情況下，零線中也會有電流，而在低壓配電系統(tǒng)中經(jīng)常是三相用電設(shè)備與單相用電設(shè)備共用，所以三相不平衡是經(jīng)常的。當(dāng)三相不平衡嚴重時，可能會導(dǎo)致觸電事故。

在發(fā)生零線斷線，而單相設(shè)備仍在運行時，單相設(shè)備的工作電流將通過工作零線到保護零線，而到其他用電設(shè)備的外殼，這樣正常情況下，設(shè)備外殼出現(xiàn)對地相電壓。由于漏電保護器的穿線規(guī)定，工作零線必須穿過漏電保護器；保護零線嚴禁穿過漏電保護器，否則會造成誤動作，或保護器失去保護功能。所以變壓器中性點直接接地的建筑電氣供電系統(tǒng)中，必須采用TN—S系統(tǒng)。

（2）TN—S系統(tǒng)工作零線與保護零線分設(shè)，保護零線在正常情況下不通電，只有當(dāng)電氣設(shè)備絕緣損壞時，通過故障電流。這樣一來，正常情況下，保護零線沒有三相不平衡電流，也不會使保護零線產(chǎn)生對地電壓。

在工作零線與保護零線分離點以后，即使工作零線斷開，只是單相設(shè)備不能啟動，不會造成保護零線及用電設(shè)備外殼帶電。

TN—S由于具有專用的保護零線，有利于安裝漏電保護器，使其正常的功能不受限制。

2.5 TN—C—S系統(tǒng)

TN—C—S系統(tǒng)是指在同一系統(tǒng)中采用了TN－C與TN—S混合型式。小區(qū)建筑為了節(jié)約成本多為總配電箱（或設(shè)備控制箱）處預(yù)埋接地鋼板或接地扁鋼（與接地極可靠連通），系統(tǒng)電纜線路進戶時，利用總配電箱（或設(shè)備控制箱）的接線端子進行PEN線和室內(nèi)總干線（或控制箱控制電纜）的N線及PE線的連接。

2.6 IT系統(tǒng)

電源帶電部分與大地間不直接連接，電氣設(shè)施的外露可導(dǎo)電部分接地（即“保護接地”），主要用于有火災(zāi)或爆炸危險的廠房和不間斷供電要求較高的某些場所（如礦山、井下等）。

中性點不接地而當(dāng)一相接地后，似乎不能構(gòu)成回路，但是由于每相導(dǎo)線對地有絕緣電阻和分布電容，因此接地的一相可通過絕緣電阻和分布電容與另外兩相構(gòu)成回路（圖2（e))。

圖2 （e）IT系統(tǒng)

3 小區(qū)建筑低壓配電系統(tǒng)接地保護措施

TN系統(tǒng)接地保護措施通常有工作接地、保護接零、重復(fù)接地、等電位連接防、靜電接地等措施。電氣設(shè)備電機、變壓器、電器、照明設(shè)備的底座和外殼、電氣設(shè)備的轉(zhuǎn)動裝置，互感器的二次線圈，配電屏和控制臺的框架，室外配電裝置的金屬和鋼筋混凝土構(gòu)架，以及帶電部分的金屬遮攔，電纜盒的金屬外皮，布線的鋼管等均應(yīng)接地。

3.1 工作接地

電氣設(shè)施由于運用和安全的需要，常將中性點接地，這種接地方式稱為工作接地。如果變壓器低壓中性點沒有接地，發(fā)生一相觸地導(dǎo)致的結(jié)果將是電流不大，故障電路不能自動切斷而長時間存在；接零設(shè)備對地電壓接近相電壓，觸電危險性大；其他兩相對地電壓升高至接近線電壓，單相觸電危險性增加。為泄放電流而設(shè)置的防雷接地是防雷設(shè)施的工作接地。

3.2 保護接零

保護接零就是將電氣設(shè)施在正常情況下不帶電的金屬部分與零線作良好接地的金屬鏈接。保護接零適用于中性點接地的低壓系統(tǒng)中即TN系統(tǒng)。采取了保護接零措施后，當(dāng)電氣設(shè)備絕緣損壞時，相電壓經(jīng)過外殼到零線，形成通路，將產(chǎn)生很大的短路電流，此電流遠遠超過保護電器的動作電流值，因此保護電器立即動作，故障設(shè)備也就脫離電源，從而防止了人身觸電的可能性。

3.3 電位聯(lián)結(jié)

等電位連接是使外露可導(dǎo)電部分、裝置外可導(dǎo)電部分和裝置外可導(dǎo)電部分電位基本相等的電氣連接?？偟入娢贿B接的作用在于降低建筑物內(nèi)的故障接觸電壓和不同金屬部件的電位差，并消除自建筑物外經(jīng)電氣線路和各種金屬管道引入的危險故障電壓的危害。

3.4 重復(fù)接地

采用保護接零時，除系統(tǒng)的中性點工作接地外，將零線上的一點或多點與地再做金屬鏈接，稱為重復(fù)接地。如果有了重復(fù)接地，即使零線斷線，帶電外殼可以通過重復(fù)接地裝置與系統(tǒng)中性點構(gòu)成回路，產(chǎn)生接地短路電流，使保護電器動作（圖3）。

圖3 重復(fù)接地的作用

3.5 防靜電接地

靜電是由于摩擦等原因而產(chǎn)生的積蓄電荷，使自動化設(shè)備出現(xiàn)誤操作，將帶靜電物體或有可能產(chǎn)生靜電的物體（非絕緣體）通過導(dǎo)靜電體與大地構(gòu)成電氣回路的接地稱為防靜電接地。防靜電接地要求在潔凈干燥的環(huán)境中，所有設(shè)備外殼及室內(nèi)（包括地坪）設(shè)施必須與PE線作多點可靠連接。

4 低壓配電系統(tǒng)接地施工技術(shù)

4.1 等電位預(yù)埋

屋面電氣設(shè)備不少于1處接地點，管道不少于2處接地點，法蘭間采用跨接線連接。

電梯井道接地點利用柱內(nèi)兩根￠16以上主筋從下 （基礎(chǔ)）至上（屋頂機房）焊接連通。從負二層起，電梯井每兩層距地0.5m處焊出100×100×6接地鋼板，接地板與基礎(chǔ)接地極可靠連通。電、水井接地點利用柱內(nèi)兩根￠16以上主筋從下（基礎(chǔ)）至上（屋頂層）焊接連通，從負二層起，井內(nèi)每二層距地1.5m處焊出100×100×6接地鋼板。

設(shè)備接地點采用100×100×6接地鋼板，在中心距室內(nèi)地坪0.3m處與兩根￠16以上可靠焊接并引下至地網(wǎng)。

4.2 接地干線敷設(shè)

（1）保護接地干線敷設(shè)

強、弱電井分別由底層到頂層（不能與屋面避雷網(wǎng)連通）安裝一組80×6鍍鋅接地扁鋼 （每層接地扁鋼距地1.5m配鉆2×￠10接地孔），分別接地。金屬橋架及其支架全長應(yīng)不少于2處與接地干線連接，自低壓配電室到各棟樓總配電箱敷設(shè)一組40×4鍍鋅扁鋼，沿橋架和電纜溝內(nèi)敷設(shè)。接地線在穿越墻壁、樓板和地坪處應(yīng)加設(shè)鋼套管，鋼套管應(yīng)與接地線做電氣連接。當(dāng)接地線跨越建筑物變形縫時，應(yīng)設(shè)補償裝置。

（2）變電所接地干線敷設(shè)

高低壓變電所、柴油發(fā)電機房地網(wǎng)采用－50×5鍍鋅扁鋼，引至建筑防雷引下線斷開處連接，地網(wǎng)與10#槽鋼不少于2處連接，地網(wǎng)接頭采用焊接，Ld≥150，并采用熱瀝青玻璃絲布包裹。高低壓變電所接地干線應(yīng)有不少于2處與接地裝置引出干線連接。沿建筑物墻壁水平敷設(shè)時，距地面高度250～300㎜，與墻面距離為10～15㎜，過門處埋地敷設(shè)，埋深150㎜，水平或垂直敷設(shè)時，在轉(zhuǎn)角處需彎曲時應(yīng)彎曲90°，彎曲半徑不小于扁鋼寬度的2倍。高低壓變電所內(nèi)接地線表面沿長度方向，每段15～100㎜，分別涂以黃色和綠色相間的條紋。接地干線上應(yīng)設(shè)置不少于2個供臨時接地用的接線柱或接地螺栓。

圖4 TN-C-S系統(tǒng)接線做法

4.3 重復(fù)接地設(shè)置

首層起電纜井總配電箱及設(shè)備房的總配電箱須作重復(fù)接地。TN-C-S系統(tǒng)電纜線路進戶時的PEN線重復(fù)接地應(yīng)按如圖4所示的方法施工，利用總配電箱的接線端子進行PEN線和室內(nèi)總干線的N線及PE線的連接。

電氣控制箱內(nèi)設(shè)PE端子，箱內(nèi)PE端子采用不小于16㎜2的ZR-BV導(dǎo)線與接地母線可靠連接。

4.4 等電位聯(lián)結(jié)

總等電位聯(lián)結(jié)是在建筑物的每一電源進線處，將建筑物內(nèi)導(dǎo)電部分匯集到進線配電箱近旁總等電位連接端子板上而相互連接：進線配電箱的保護線干線（即PEN排），自電氣裝置接地極引來的接地干線，建筑物內(nèi)水管、煤氣管、采暖和空調(diào)管道等金屬管道，條件許可的建筑物金屬構(gòu)件等導(dǎo)電體。

總之，建筑供電系統(tǒng)為了保證人身安全、電氣設(shè)備以及建筑物的安全，必須采取保護接地（接零）措施 。TN系統(tǒng)接地保護措施通常采用工作接地、保護接零、重復(fù)接地、等電位連接、防靜電接地等措施，消除或降低了危險故障電壓的危害。小區(qū)建筑采用TN—C和TN—S混合型式即TN—C—S系統(tǒng)，在達到使用要求的同時節(jié)約和降低了成本，符合公眾的消費利益。

[1]胡國文，胡乃定.民用建筑電氣技術(shù)與設(shè)計[M].清華大學(xué)出版社出版.

[2]龔延風(fēng)，陳衛(wèi).建筑消防技術(shù)[M].學(xué)教育出版社.

[3]劉勁輝，劉勁松.建筑電氣分項工程施工工藝標準手冊[M].中國建筑工業(yè)出版社出版.

責(zé)任編輯：余詠梅

Construction Techniques for Grounding Devices Concerning Low-Voltage Distribution System in Residencial Areas

The paper,by adopting a brief introduction of the three different grounding method of low-voltage distribution system:TN,TT,and IT, describes some protective measures for grounding devices of low-voltage distribution system in residential areas.A combination of methods of TN-C and TN-S,i.e.TN-C-S,for cost-reducing are applied to meet the operation requirements for the good of the public consumption interests.

working grounding;protective neutralization;multiple grounding;equipotential bonding;anti-static grounding

TU895

：A

：1671-9107（2010）07-0044-04

10.3969／j.issn.1671-9107.2010.7.044

2010-3-4

孟建欣（1963-），男，本科，工程師。