關(guān)于建筑電氣低壓配電設(shè)計中各種接地系統(tǒng)的研究

馬正慧

摘 要：隨著我國經(jīng)濟(jì)的持續(xù)發(fā)展，建筑電氣低壓配電系統(tǒng)的應(yīng)用越來越廣泛。作為建筑工程電氣設(shè)計中的重要內(nèi)容之一，低壓配電系統(tǒng)的設(shè)計直接關(guān)系著整個建筑電氣系統(tǒng)的安全和穩(wěn)定。如果低壓配電系統(tǒng)的選擇和設(shè)計出現(xiàn)問題，則會導(dǎo)致建筑物內(nèi)的電氣負(fù)荷增加，進(jìn)而提高電氣設(shè)備的運(yùn)行成本。從系統(tǒng)安全的角度出發(fā)，對建筑電氣低壓配電設(shè)計中不同接地系統(tǒng)的適用環(huán)境和適用條件進(jìn)行了分析和討論。

關(guān)鍵詞：接地系統(tǒng)；電氣設(shè)備；用電需求；電容量

中圖分類號：TU852 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.09.094

低壓配電系統(tǒng)主要包括IT系統(tǒng)、TN系統(tǒng)、TT系統(tǒng)三種。電氣設(shè)備是建筑工程中最重要的基礎(chǔ)設(shè)施之一，建筑電氣設(shè)計的質(zhì)量直接決定著建筑電氣設(shè)備的運(yùn)行安全，關(guān)系著用戶的生命財產(chǎn)安全。因此，建筑電氣設(shè)計受到了人們的廣泛關(guān)注。面對人們?nèi)找嬖鲩L的用電需求，施工單位應(yīng)依據(jù)具體的電氣設(shè)備選擇科學(xué)、合理的接地系統(tǒng)，從而使供配電設(shè)備不斷發(fā)展。

1 低壓配電設(shè)計中的接地系統(tǒng)

接地，即與大地相接，其可確保用電安全。接地的原理為：大地的電容量大，且電阻相對較小，在吸收了大量的來自外界的電荷時，可使電位保持不變，最大限度地減小外部因素對建筑電氣低壓供配電系統(tǒng)中的電壓和電流造成的影響，從而有效避免用電安全事故的發(fā)生，提高電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安全性。接地系統(tǒng)有多種類型，其中，較為典型的為IT系統(tǒng)、TN系統(tǒng)和TT系統(tǒng)。TN系統(tǒng)又可分為TN-C系統(tǒng)、TN-S系統(tǒng)、TN-C-SI系統(tǒng)。其中，“I”為經(jīng)過一定絕緣測試、抗阻測試的接地，“T”為電源內(nèi)直接與大地接觸的電線，“N”為系統(tǒng)中的中性線，“C”為保護(hù)線與中性線共同使用的形式，“S”為保護(hù)線與中性線分開使用的形式。

1.1 IT系統(tǒng)

IT系統(tǒng)指電源通過抗阻接地或不接地，電源帶電部位與地面是絕緣的，外露電氣設(shè)備可導(dǎo)的電部位通過保護(hù)線與電源接地體相接或直接與大地相接，從而起到保護(hù)作用。IT系統(tǒng)多用于生產(chǎn)企業(yè)的電機(jī)系統(tǒng)中，當(dāng)IT系統(tǒng)第一次出現(xiàn)故障時，可在不切斷電源的情況下保持電氣設(shè)備的正常運(yùn)行。這是因?yàn)镮T系統(tǒng)第一次出現(xiàn)故障時產(chǎn)生的故障電流很小，電氣設(shè)備的金屬外殼產(chǎn)生的接觸電壓不具有危險性。當(dāng)設(shè)備第二次出現(xiàn)故障時，則需要及時切斷電源，避免危險發(fā)生。

1.2 TN系統(tǒng)

在使用TN系統(tǒng)時，應(yīng)用1根保護(hù)線將所有建筑中的用電設(shè)備的外殼連接起來，形成低壓供配電系統(tǒng)的保護(hù)裝置。TN系統(tǒng)又包括TN-C系統(tǒng)、TN-S系統(tǒng)、TN-C-SI系統(tǒng)。

TN-C系統(tǒng)的保護(hù)線與中性線是位于一處的，設(shè)備的外殼將保護(hù)線、中性線連接在PEN線上，進(jìn)而合并為一條線，并接入大地。PEN線可產(chǎn)生電壓降，起到保護(hù)電氣設(shè)備金屬光線、外殼的作用。在實(shí)際應(yīng)用中，PEN線不僅可確保電路中的正常電流有效通過，還能承載諧波電流的通過。如果PEN線出現(xiàn)短路、斷線等故障，則會形成較高的對地電壓，這不利于電能的正常使用。因此，技術(shù)人員在對該系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計時，嚴(yán)禁PEN線與其他線混合使用。

TN-S系統(tǒng)的保護(hù)線與中性線是分開的，并根據(jù)各自的固定要求接入大地。該系統(tǒng)的保護(hù)線無法承載正常的電流，且設(shè)備外殼不帶電，可確保建筑中電氣設(shè)備的安全性和實(shí)用性，多用于民用建筑或精密儀器的供電。該系統(tǒng)的缺點(diǎn)是難以消除對地短路故障和電壓蔓延故障，存在電擊的危險。

TN-C-SI系統(tǒng)的保護(hù)線與中性線采用部分整合、部分分開的連接方式。由于保護(hù)線與中性線部分相連，所以，PEN線具有一定的降壓能力，其產(chǎn)生的電壓會作用與建筑電氣設(shè)備的外殼上，進(jìn)而對電氣設(shè)備的性能正常一定的影響。為了確保使用安全，PEN線應(yīng)反復(fù)接地，中性線與大地之間應(yīng)具有一定的絕緣水平，中性線與保護(hù)線之間應(yīng)完全絕緣。該系統(tǒng)具有接線方式簡單、接線原理明確、安全性高的特點(diǎn)。因此，該系統(tǒng)多用于民用建筑的供電。

1.3 TT系統(tǒng)

TT系統(tǒng)是指建筑電氣設(shè)備與大地單獨(dú)相接時的接地系統(tǒng)。在具體運(yùn)行過程中，該系統(tǒng)中的每一臺電氣設(shè)備的外殼都具有單獨(dú)的接地線與大地連接，且均未與電源接線有電氣方面的關(guān)聯(lián)，各電氣設(shè)備使用的保護(hù)線無從屬關(guān)系，均單獨(dú)接地。這樣的設(shè)計可避免故障電壓沿著保護(hù)線進(jìn)入建筑內(nèi)部。該系統(tǒng)多用于對電力需求較小的地區(qū)或公用低壓電網(wǎng)的供電，尤其是在我國大部分農(nóng)村地區(qū)得到了廣泛使用。

2 建筑電氣低壓配電系統(tǒng)的接地保護(hù)設(shè)計

接地保護(hù)措施的作用在于當(dāng)建筑低壓供配電系統(tǒng)在運(yùn)行過程中發(fā)生漏電等電力故障時，可自動切斷電源，從而保證線路的安全性。相關(guān)工作人員應(yīng)根據(jù)具體的用電情況和用電環(huán)境設(shè)置合理的接地保護(hù)系統(tǒng)，無論采取哪種接地形式或接地系統(tǒng)，都應(yīng)確保電氣設(shè)備與接地系統(tǒng)的等電位連接，從而保證系統(tǒng)內(nèi)部的穩(wěn)定性。此外，供電外網(wǎng)的電壓變化也是接地保護(hù)系統(tǒng)設(shè)計中的主要問題之一。只有充分考慮到系統(tǒng)外部可能存在的不穩(wěn)定因素，才能確保系統(tǒng)內(nèi)部運(yùn)行的穩(wěn)定性。

3 結(jié)束語

現(xiàn)代化的建筑結(jié)構(gòu)越來越復(fù)雜，因此，對建筑電氣低壓供配電系統(tǒng)的要求越來越高。這就需要我們在設(shè)計相應(yīng)的接地保護(hù)系統(tǒng)時，充分考慮人們的使用要求，最大限度地保證人們的生命財產(chǎn)安全。在具體設(shè)計中，應(yīng)根據(jù)電氣設(shè)備的運(yùn)行環(huán)境選擇低壓配電系統(tǒng)，并嚴(yán)格按照相關(guān)規(guī)定進(jìn)行接地保護(hù)裝置的設(shè)置，從而提高整個建筑工程的安全性和穩(wěn)定性。

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〔編輯：張思楠〕