建筑電氣低壓配電設(shè)計(jì)中各種接地系統(tǒng)的思考

孫承坤

摘 要：在我國(guó)現(xiàn)代建筑領(lǐng)域中，低壓配電一直是建筑安全的重要內(nèi)容。接地系統(tǒng)的設(shè)計(jì)在安裝設(shè)計(jì)低壓配電系統(tǒng)時(shí)成為一個(gè)關(guān)鍵性的內(nèi)容，對(duì)建筑電氣低壓配電設(shè)計(jì)中各種接地系統(tǒng)的探討具有鮮明的現(xiàn)實(shí)意義。本文通過對(duì)低壓配電設(shè)計(jì)中TN/TT/IT三種接地系統(tǒng)的思考與分析，闡釋PE線在接地系統(tǒng)中起到的重要作用，并且根據(jù)實(shí)際應(yīng)用時(shí)的情況給出相應(yīng)建議。

關(guān)鍵詞：建筑電氣；低壓配電；接地系統(tǒng)；PE線

一、建筑電氣低壓配電系統(tǒng)中接地系統(tǒng)的分類概述

由中性線與保護(hù)線的結(jié)合情況，我們可以將TN系統(tǒng)分為三種類型：TN-C系統(tǒng)、TN-S系統(tǒng)、TN-C-S系統(tǒng)。

（一）TN系統(tǒng)

TN-C系統(tǒng)中，中性線和保護(hù)線是完全一體的。這種系統(tǒng)在諧波電流相對(duì)較少并且三相負(fù)荷能夠保持相對(duì)平衡的供電系統(tǒng)中得以應(yīng)用。這種系統(tǒng)的工作原理是利用供電設(shè)備的外殼把N線、PE線相互連接起來(lái)形成一個(gè)整體，即組成PEN線。在供電設(shè)備系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，PEN線中會(huì)有一些諧波電流與正常電流同時(shí)通過，然而諧波電流不會(huì)對(duì)整體運(yùn)行產(chǎn)生相對(duì)大的影響，所以PEN的安全運(yùn)行得到保障。PEN線發(fā)生斷線的問題或者是短路的問題在運(yùn)行過程中都會(huì)對(duì)線路電壓產(chǎn)生影響，對(duì)應(yīng)的對(duì)地電壓也增高。因此，在供電系統(tǒng)運(yùn)行環(huán)境易爆或是供電系統(tǒng)中有精密儀器時(shí)一般不采用TN-C接地系統(tǒng)，以免電壓過大引發(fā)安全事故。

TN-S系統(tǒng)中，中性線與保護(hù)線完全分離。相對(duì)來(lái)說(shuō)，此種系統(tǒng)中PE線本身沒有正常電流的通過，外殼也不會(huì)帶電，因此較為安全。所以在供電設(shè)備中有精密設(shè)備或是需要更多安全保障的居民區(qū)中得以應(yīng)用?？稍谶@種系統(tǒng)中，我們更應(yīng)注意，當(dāng)運(yùn)行供電系統(tǒng)過程中出現(xiàn)短路時(shí)，或是故障電壓不斷蔓延時(shí)，此種系統(tǒng)不能及時(shí)的自我處理這些故障。此外，諧波電流也會(huì)在N線路中與正常電流一同通過，其中正常電流由單項(xiàng)工作電流和三相平衡電流組成。其所產(chǎn)生的絕對(duì)值因?yàn)殡娏鬏^大也會(huì)隨之增大，再加上考慮到線路中的阻抗問題，就會(huì)使此系統(tǒng)出現(xiàn)一定的地面電壓降，因此會(huì)出現(xiàn)電擊的危險(xiǎn)。

TN-C-S系統(tǒng)中，中性線和保護(hù)線其中一部分合并，另一部分分離，此系統(tǒng)多應(yīng)用于我國(guó)居民建筑的低壓配電接地系統(tǒng)中。這種系統(tǒng)的工作過程是，先使用合并的線路將電力從變壓器處接到居民樓之后，再利用分離的線路對(duì)各家各戶進(jìn)行供電。此種系統(tǒng)結(jié)合了TN-C和TN-S系統(tǒng)，不僅高效安全，而且避免了其各自的弊端，基本上可以滿足居民建筑的安全穩(wěn)定的供電需求。

（二） TT系統(tǒng)

TT系統(tǒng)通過用電設(shè)備的外殼同接地極進(jìn)行接地處理，使其與電源的接地處在電氣設(shè)備上脫離關(guān)系。與此同時(shí)，其每個(gè)建筑之間的電氣設(shè)備都靠自身的接地極進(jìn)行接地，與其PE線無(wú)連接。因此保證了故障電壓不會(huì)順著PE線進(jìn)入居民樓內(nèi)，從而避免了事故的發(fā)生。由于這種特性，所以TT系統(tǒng)往往被應(yīng)用于大部分的公共低壓電網(wǎng)供電工作中。與此同時(shí)，因?yàn)槲覈?guó)農(nóng)村居民有分散居住的居住習(xí)慣，使得其用電負(fù)荷不集中，出現(xiàn)線路故障時(shí)電流也相對(duì)較小，因此TT系統(tǒng)在我國(guó)農(nóng)村應(yīng)用最為廣泛，其也避免了從電源進(jìn)入PE的繁瑣過程。

（三） IT系統(tǒng)

IT系統(tǒng)的中性點(diǎn)不會(huì)直接同地面接觸，因此其電源帶點(diǎn)部分與地面絕緣。這種用電系統(tǒng)往往應(yīng)用于我國(guó)的電機(jī)系統(tǒng)中。然而，其并不是可以完全與N線適配，如果實(shí)際要求必須配N線，應(yīng)在N線上設(shè)置好電流保護(hù)措施的前提下，再進(jìn)行適配，以此保證電路的安全。

二、接地保護(hù)設(shè)計(jì)的分析及實(shí)際用電時(shí)的建議

（一）PE線的重要性

PE線就是我們常常提到的地線，其不會(huì)直接與火線或零線連接進(jìn)電力線路中，而是將電氣設(shè)備外殼或其外表面導(dǎo)電體連接于地下，避免導(dǎo)電與漏電事故的發(fā)生。在電氣低壓配電設(shè)計(jì)中，需要將其電氣設(shè)備與可接觸到的金屬外殼與PE線進(jìn)行連接。這種與PE線進(jìn)行連接的方式，使其保證了系統(tǒng)中電氣設(shè)備的正常運(yùn)行以及電氣工作人員的安全。因此，在對(duì)低壓配電系統(tǒng)進(jìn)行保護(hù)工作的同時(shí)，必須要把PE線的設(shè)置放于重要位置。

PE線在低壓配電系統(tǒng)出現(xiàn)電路故障時(shí)會(huì)將故障電流傳送入地下，作為關(guān)鍵的保護(hù)措施，PE線應(yīng)滿足必要性的要求：首先，PE線的載流能力應(yīng)滿足其所進(jìn)行保護(hù)設(shè)置的需求。再者，PE線在載流過程中的載流溫度與感應(yīng)強(qiáng)度應(yīng)保持在一定的數(shù)值范圍之內(nèi)，以此避免建筑內(nèi)火災(zāi)，爆炸等危險(xiǎn)事故的發(fā)生。與此同時(shí)，在進(jìn)行PE線設(shè)置時(shí)，如果在應(yīng)用TN-S系統(tǒng)時(shí)出現(xiàn)接地故障，PE線就會(huì)在故障時(shí)間內(nèi)承受相應(yīng)的單項(xiàng)短路電流，因此應(yīng)保發(fā)生在PE線上的電壓低于建筑安全電壓50V以上。此外，敷設(shè)PE線時(shí)，應(yīng)盡力使其與配電導(dǎo)線的距離更加接近，并以同路的形式即同管、同槽的形式進(jìn)行敷設(shè)。對(duì)中性線與地相線間的回路阻抗進(jìn)行最大程度的降低，從而保護(hù)了應(yīng)對(duì)故障時(shí)電氣的靈敏識(shí)別度。

（二）實(shí)際用電時(shí)的接地系統(tǒng)應(yīng)用建議

在國(guó)進(jìn)行配電系統(tǒng)初期，常常選擇TN-C系統(tǒng)進(jìn)行接地，改革開放以來(lái)，我國(guó)采用了國(guó)際IEC標(biāo)準(zhǔn)，漸漸改用TN-S的接地系統(tǒng)。TN-S作為低壓配電接地的標(biāo)準(zhǔn)形式通常應(yīng)用于我國(guó)的建筑工程中。TN-C系統(tǒng)通常應(yīng)用于我國(guó)各種低壓配電所中，從而使我國(guó)的民用建筑中出現(xiàn)室內(nèi)為TN-S，室外為NT-C的特點(diǎn)。在TN-S系統(tǒng)中，因?yàn)榇讼到y(tǒng)N線與地面絕緣和其N線與PE線絕緣的特點(diǎn)，在低壓網(wǎng)路范圍較大時(shí)，其N線的路徑就會(huì)相對(duì)變得很長(zhǎng)，從而導(dǎo)致N線的阻抗也相對(duì)增大。正因?yàn)檫@種特點(diǎn)的存在使得當(dāng)三相不平衡時(shí)，電路中偏離的電位過多而導(dǎo)致用電設(shè)備的安全性受到影響。而此時(shí)就應(yīng)使用TN-C系統(tǒng)或者TN-C-S系統(tǒng)，來(lái)保證用電人員的安全。

三、總結(jié)

綜上所述，接地系統(tǒng)在建筑電氣低壓配電系統(tǒng)的運(yùn)行過程中極其重要，進(jìn)行相應(yīng)的接地系統(tǒng)設(shè)計(jì)和安裝是必要的，因此建筑電氣系統(tǒng)的安全運(yùn)行才能得到保障。我們應(yīng)結(jié)合實(shí)際環(huán)境，在接地系統(tǒng)設(shè)計(jì)中采取相對(duì)更安全更高效的接地系統(tǒng)方式，使現(xiàn)代建筑電氣系統(tǒng)得以安全運(yùn)行，用電人員的安全得以保障。

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