建筑電氣低壓配電設(shè)計中各種接地系統(tǒng)分析

聶慧敏

建筑電氣低壓配電設(shè)計中各種接地系統(tǒng)分析

聶慧敏

摘 要：城市建筑電氣低壓配電系統(tǒng)使用是否合理是衡量城市現(xiàn)代化標(biāo)準(zhǔn)的重要參數(shù)之一，根據(jù)不同城市地貌以及建筑電氣低壓配電系統(tǒng)的不同類型選用不同的接地系統(tǒng)是電力規(guī)劃建設(shè)中不可忽視的一個環(huán)節(jié)。研究分析不同接地系統(tǒng)的特點、探尋新的接地方式，是未來城市建筑電力發(fā)展的重要課題。

關(guān)鍵詞：建筑電氣；低壓配電；接地系統(tǒng)

一、低壓配電接地系統(tǒng)基本概述

分析接地系統(tǒng)的特點并合理使用是城市電力工程的安全規(guī)范建設(shè)的重要前提，國際上將現(xiàn)階段接地系統(tǒng)分為三大類：TN系統(tǒng)、TT系統(tǒng)與IT系統(tǒng)，T是指高電勢的電源與零電勢的地面直接相接；I指電源與地面通過高阻抗線路連接或直接斷路使兩者間沒有電流通過，N特指連接電源與地面的導(dǎo)線，即中性線。靈活選用適當(dāng)?shù)慕拥叵到y(tǒng)能保證配電設(shè)備的正常運轉(zhuǎn)并有效提高安全系數(shù)。

二、TN接地系統(tǒng)綜合性質(zhì)分析

TN接地系統(tǒng)按照中性線與保護(hù)線安裝的相對位置關(guān)系又可分為TN-C，TN-S，TN-C-S三種子類接地系統(tǒng)。分析各子系統(tǒng)的的各自特點與適用范圍是掌握TN接地系統(tǒng)性質(zhì)的關(guān)鍵。

（1）中性線與保護(hù)線共用一根連接線，并與設(shè)備金屬外殼一同接地的方法屬于TN-C接地系統(tǒng)，該系統(tǒng)在正常的電流輸送過程中還能承載額外的少量諧波電流，并且在電路發(fā)生故障時，通過PEN線保護(hù)接零形成的高伏對地電壓，在一定程度內(nèi)能承受電器設(shè)備受到電路故障造成的損害。但用此法連接的PEN線具有雙向?qū)ㄌ匦?，在接線兩段壓差過大或壓差變化過快的情況下，極易發(fā)生電位非常規(guī)轉(zhuǎn)移，而當(dāng)中性線的電壓過高時，會燒壞接線與電氣設(shè)備。故TN-C接地系統(tǒng)不適用于對供電需求精確度較高的電子設(shè)備，但其安全性強的優(yōu)勢使得該系統(tǒng)被大量用于提供穩(wěn)定供電的三相負(fù)荷供電系統(tǒng)中。

（2）TN-S接地系統(tǒng)的核心是隔離保護(hù)線與中性線后分別接地，同TN-C相比僅有N線會在電器工作時有電流流過，PE線作為電路的保護(hù)線不會經(jīng)過電流。這種接地方法提高了電力提供、電力輸送、電力使用整個電路體系的可操作性，是改革開放前作為家庭用電接地系統(tǒng)的首選。但電器工作時經(jīng)過N線的電流類型會增加許多，其中以工作電流、諧波電流以及三相傳輸時產(chǎn)生的不平衡電流居多，這將導(dǎo)致電流總值相對較大，其次，N線上的阻抗也與線路復(fù)雜程度呈正相關(guān)，以家庭用戶用電為例，其眾多負(fù)載匯總后的N線阻抗與接線上經(jīng)過的總電流將會在結(jié)點處與大地形成極高的電壓差，加之若家庭電器使用不當(dāng)導(dǎo)致負(fù)載過大，容易導(dǎo)致電擊事故的發(fā)生。

（3）若保護(hù)線與中心線一部分屬于TN-C接地系統(tǒng)，一部分與TN-S接地系統(tǒng)相同相互隔離分開，就屬于我國居民配電設(shè)計中最常采用的TN-C-S接地系統(tǒng)。這套接地系統(tǒng)在保證安全性的同時，提高了接線方式的操作性，但應(yīng)做好對接地端的保養(yǎng)和定期檢查，以防止這種安全簡便的接線方式變成了純粹的TN-C接地系統(tǒng)或TN-S接地系統(tǒng)，造成不必要的損失。

三、TT接地系統(tǒng)性質(zhì)分析

TT接地系統(tǒng)中文名為接地制，該接地系統(tǒng)強調(diào)每一根電氣設(shè)備的PE線與電源的接地線各自獨立接地，對N線無特殊要求。TT接地系統(tǒng)有效杜絕了某一個金屬設(shè)備出現(xiàn)故障導(dǎo)致線路中各處電壓均發(fā)生不穩(wěn)定波動的危險情況，這一特性在很大程度上迎合了共用低壓配電電網(wǎng)的負(fù)載需求，并能較好的適應(yīng)分散度高、負(fù)載阻抗小、設(shè)備使用易故障的村落居民用電，在我國農(nóng)村居民配電中心接地系統(tǒng)被廣泛使用。但若在高壓配電系統(tǒng)中使用接地制接法接地，會導(dǎo)致每一條PE線末端電壓過高，而大地電勢為零，這將增大PE線與大地發(fā)生絕緣擊穿損壞整條電路的概率，因此，保證低電壓供應(yīng)是TT系統(tǒng)正常使用并發(fā)揮功效的重要前提。

四、IT接地系統(tǒng)性質(zhì)分析

IT接地系統(tǒng)相比于前兩種接地系統(tǒng)的電路安全性保護(hù)所對應(yīng)的要求更多，中性線N上的中性點必須接入高阻抗或?qū)﹄娫磁c大地做斷路處理形成I連接方式；各負(fù)載設(shè)備的金屬導(dǎo)電部分也必須通過接地保護(hù)級與大地相接。

IT接地系統(tǒng)最大的優(yōu)點在于能在整個電路出現(xiàn)第一次故障時，不需切斷電源進(jìn)行故障排除，因為第一次故障時系統(tǒng)會使線路中的故障電流在安全檢查范圍內(nèi)，不會增加設(shè)備的損耗，并且設(shè)備外露導(dǎo)電部分不會聚集電荷形成高電勢，接地端也不會出現(xiàn)絕緣擊穿，故能在設(shè)備繼續(xù)運行的條件下進(jìn)行故障檢查與排除，如此高的安全保障適用于電動機機械動力核心設(shè)備、發(fā)電器械主力發(fā)電設(shè)備和其它依靠電力運行器械的核心部件等需長時間工作且需要盡量避免故障而停止運轉(zhuǎn)的負(fù)載設(shè)備。

但當(dāng)出現(xiàn)第二次故障時，低電流的保護(hù)就會失效，整個電路會流竄更高的電流，情況嚴(yán)重時會將整個電路燒壞，因此，使用IT接地系統(tǒng)的配電設(shè)備都會在電源部分安裝二次故障自動斷路的保護(hù)裝置。

五、我國各類接地系統(tǒng)現(xiàn)狀

在我國普及配電設(shè)備的前期，大部分使用的是TN-C接地系統(tǒng)，由前文可知該系統(tǒng)的接地保護(hù)范圍僅適用于穩(wěn)定負(fù)載，在相當(dāng)長的一段時間里阻礙了國家高精度裝置及波載技術(shù)設(shè)備的發(fā)展。

直到改革開放后國家電力部門引進(jìn)了國際IEC標(biāo)準(zhǔn)，才針對供電設(shè)備及電路負(fù)載的不同采用了不同的接地方式，如今我國民用建筑通常使用的是TN-S系統(tǒng)，該系統(tǒng)是當(dāng)下所有系統(tǒng)中耗能最少、成本最低與居民用電適用范圍最廣的，但在大面積低壓電力網(wǎng)絡(luò)供電方面就會存在N線過長與三相線路不均衡的缺陷，容易造成電器設(shè)備漏電，引發(fā)安全事故。

為保證在大面積低壓配電區(qū)域用電人員的安全，應(yīng)當(dāng)減少N線長度從而減少電路阻抗損耗，對此，應(yīng)選擇TN-C系統(tǒng)或者TN-C-S系統(tǒng)替換TN-S系統(tǒng)，城市低壓配電所采用TN-C系統(tǒng)針對提高安全性就是替換TN-S接地系統(tǒng)的特例。

六、接地系統(tǒng)未來發(fā)展淺度分析

對于民用建筑，用電安全是未來建筑電氣的核心發(fā)展目標(biāo)，當(dāng)前電路安全設(shè)計大部分采用PE線與負(fù)載設(shè)備金屬導(dǎo)電部分相連后接入接地極的方法，因此，保護(hù)加強PE線，防止斷路是保證用電安全的關(guān)鍵，提高PE線的耐熱性、強電流承受性、抗壓性、低阻抗性以及應(yīng)急情況在代替某條工作線路后的工作效率等相關(guān)因素，都可以為整個電路系統(tǒng)和用電人員提供強有力的安全保障。

參考文獻(xiàn)

[1]馬娜.建筑電氣低壓配電設(shè)計中各種接地系統(tǒng)的探討[J].門窗，2014.

[2]沈天杭.關(guān)于建筑電氣低壓配電設(shè)計中各種接地系統(tǒng)的分析[J].中華民居（下旬刊），2014（06）.

中圖分類號：TM862

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

作者簡介：聶慧敏，男，1985年10月20日出生，畢業(yè)于黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)，電氣工程及其自動化專業(yè)，現(xiàn)從事建筑電氣設(shè)計工作。