建筑電氣低壓配電設(shè)計中各種接地系統(tǒng)的探討

郭強

摘要：接地技術(shù)不僅關(guān)系到系統(tǒng)的正常可靠運行，而且關(guān)系到財產(chǎn)以及人身安全。文章從接地系統(tǒng)安全的角度出發(fā)，結(jié)合建筑電氣低壓配電設(shè)計中各種接地系統(tǒng)的實際，對建筑電氣低壓配電設(shè)計中各種接地系統(tǒng)進(jìn)行深入的研究和探討。

關(guān)鍵詞：低壓電氣設(shè)備；接地裝置；TN系統(tǒng)；接地電阻

一、建筑電氣低壓配電設(shè)計過程中各個接地系統(tǒng)的概述

建筑電氣低壓配電中的接地也就是將目標(biāo)電氣與大地相連的過程，在配電領(lǐng)域因為大地的電阻相對較低，而電容相對較大，所以在建筑電氣低壓配電中將電氣的帶電端與大地相連能夠保證用電主體的用電安全。在低壓配電活動中因為接地原理的不同，接地系統(tǒng)分為很多種不同的類型，其中較為典型的有TN系統(tǒng)、TT系統(tǒng)、IT系統(tǒng)，其中TN系統(tǒng)又可以分為TN-C系統(tǒng)、TN-S系統(tǒng)和TN-C-S系統(tǒng)，在這些接地系統(tǒng)中，T代表的是電源的直接接地線，I代表的是經(jīng)過一定的抗阻或者一定絕緣測試的接地，N是指接地系統(tǒng)中的中性線，C指的是在具體應(yīng)用中將中性線與保護(hù)線合并為一體的特殊形式，S則代表中性線與保護(hù)線分開使用單獨承擔(dān)接地任務(wù)的接地形式。在建筑電氣低壓配電設(shè)計中各種接地系統(tǒng)中，工作人員主要會面臨來自兩個方面的問題，一方面是供配電系統(tǒng)中電源端帶有電導(dǎo)體的接地問題；另一方面是供配電系統(tǒng)中負(fù)荷端電氣裝置外露點部分的接地問題。

二、低壓配電系統(tǒng)接地制式的分類和表示法

低壓配電系統(tǒng)的接地制式按配電系統(tǒng)和電氣設(shè)備的接地組合來分類。按照國際電工委員會IEC規(guī)定，低壓配電系統(tǒng)接地制式的表示法一般由兩個字母組成，必要時可加后續(xù)字母。低壓配電系統(tǒng)的接地制式分為TT、IT、TN三種。TN系統(tǒng)按中性線（N線）與保護(hù)線（PE線）的組合方式，又分為TN-C、TN-S、TN-C-S三種形式。第一個字母表示電源接地點對地的關(guān)系，其中T表示直接接地；I表示不接地或通過阻抗與大地接地。第二個字母表示電氣設(shè)備的外露導(dǎo)電部分與地的關(guān)系，其中T表示外露導(dǎo)電部分直接接地，與電源的接地?zé)o關(guān)；N表示外露導(dǎo)電部分與電源系統(tǒng)接地點或與該點引出的導(dǎo)線相連接。后續(xù)字母表示中性線與保護(hù)線之間的關(guān)系，其中C表示中性線與保護(hù)線合并為PEN線；S表示中性線與保護(hù)線分開；C-S表示在電源側(cè)為PEN線，從某點分開為N線和PE線。

三、電氣低壓配電中接地系統(tǒng)的故障保護(hù)措施

雖然接地系統(tǒng)的正確選用，能夠進(jìn)一步提高低壓配電的安全性和可靠性，但是如果出現(xiàn)接地故障仍然會使低壓配電的正常運行受到影響，所以，必須對接地系統(tǒng)采取必要的接地故障保護(hù)措施。由上文分析可知，在電氣低壓配電中，常用的接地系統(tǒng)有三種，即TT、TN和IT，鑒于此，下面重點對這三種接地系統(tǒng)的故障保護(hù)措施進(jìn)行分析。

1、TT系統(tǒng)

本系統(tǒng)是指，電力系統(tǒng)中性點直接接地，電氣設(shè)備外露導(dǎo)電部分與大地直接連接，而與系統(tǒng)如何接地?zé)o關(guān)。專用保護(hù)線（PE線）和工作中性線（N線）分開，PE線與N線沒有電的聯(lián)系。正常運行時，PE線沒有電流，N線可以有電流。在TT系統(tǒng)中負(fù)載的所有接地均稱為保護(hù)接地。當(dāng)電氣設(shè)備的金屬外殼帶電（相線碰殼或設(shè)備絕緣損壞而漏電）時，由于有接地保護(hù)，可以大大減少觸電的危險性。但是，低壓斷路器（自動開關(guān)）不一定能跳閘，造成漏電設(shè)備的外殼對地電壓高于安全電壓，屬于危險電壓。當(dāng)漏電電流比較小時，即使有熔斷器也不一定能熔斷，所以還需要漏電保護(hù)器作保護(hù)，困此TT系統(tǒng)難以推廣。TT系統(tǒng)適用于無等電位連接的戶外場所，如戶外照明、戶外演出場所、戶外集貿(mào)市場等場所的電氣裝置。

2、TN系統(tǒng)

2.1 TN-C系統(tǒng)

接地系統(tǒng)的TN-C系統(tǒng)就是在接地線路設(shè)計活動中將中性線N與保護(hù)線PE結(jié)合在一起，以一條線承載中性線和保護(hù)線兩種保護(hù)功能接入大地，在具體的接地活動中主要就是將電氣設(shè)備的金屬外殼與PE線、N線連接在PEN線上，這樣結(jié)合在一起的主線既可以作為中性線使用又可以作為保護(hù)線使用，降低了接地系統(tǒng)的施工負(fù)擔(dān)，提高了接地系統(tǒng)設(shè)計的效率。在具體的TN-C系統(tǒng)運行過程中，PNE線既能夠承載復(fù)雜的電流運行，還能夠承載諧波電流。同時其在運行過程中因為大地的自身的電阻較低、電容較大會在高電流經(jīng)過時保持較低的電位水平，能夠起到一定的降低電氣設(shè)備過高電壓的作用，結(jié)合TN-C電氣接地系統(tǒng)的這些特點，可以綜合分析出TN-C接地系統(tǒng)，更加適合在三相負(fù)荷較為均衡的供電系統(tǒng)中應(yīng)用，能夠有效的提升電氣系統(tǒng)的安全性。但是其自身的缺點也是相對明顯的，因為中性線與保護(hù)線的結(jié)合使用，導(dǎo)致保護(hù)線中電流對中性線的穩(wěn)定性影響很大，在較為精密的系統(tǒng)中使用中性線的不穩(wěn)定會影響系統(tǒng)整體的穩(wěn)定性。所以在對供電系統(tǒng)進(jìn)行接地設(shè)計的過程中，接地線應(yīng)該盡量避免與中性線混用，以保證建筑電氣低壓配電設(shè)計中各種接地系統(tǒng)的安全。

2.2 TN-S系統(tǒng)

TN-S接地系統(tǒng)是指在接地系統(tǒng)中中性線N與保護(hù)線PE之間并沒有直接的聯(lián)系，而是分別從電氣系統(tǒng)中接出并按照固定的要求接入大地，所以安全線PE在正常狀態(tài)下都是不帶電的，與之相連接的建筑電氣外殼也是不帶電的。同時中性線因為沒有了保護(hù)線中電流的干擾，在電氣系統(tǒng)運行過程中的穩(wěn)定性也有了明顯的提升，這種對建筑電氣安全性有較高維護(hù)水平的接地系統(tǒng)，其自身對建筑電氣的安全維護(hù)性水平較高，在民用住宅中有較大的應(yīng)用市場，在一些對設(shè)備供電穩(wěn)定性要求較高的精密電子設(shè)備中這種接地系統(tǒng)也較為實用。

2.3 TN-C-S系統(tǒng)

TN-C-S接地系統(tǒng)是一種將中性線與保護(hù)線整體結(jié)合又部分分開的接地系統(tǒng)，TN-C-S是民用建筑配電活動中常用的一種接地系統(tǒng)，通常集中應(yīng)用在較為分散的民用建筑配電活動中。其在民間應(yīng)用廣泛的原因是其自身的接地原理比較明確，而且具體的接線方式也比較簡單，在建筑電氣安全防護(hù)上也有較高的安全性，在具體的應(yīng)用實踐中因為中性線N與保護(hù)線PE本身還是有部分相連的，所以PEN線還是具備一定的降壓能力，同時這種將電壓也作用在建筑電氣的外殼上，會對建筑電氣自身的電氣性能產(chǎn)生一定的影響。所以嚴(yán)格意義上來講PEN線必須重復(fù)接地，而且PE線與中性線之間必須要有嚴(yán)格的絕緣，中性線與大地之間的絕緣效果也必須提高到一定程度才能保證整個接地系統(tǒng)的安全性能。

3、IT系統(tǒng)

IT方式供電系統(tǒng)I表示電源側(cè)沒有工作接地，或經(jīng)過高阻抗接地。即本系統(tǒng)的電源不接地或通過阻抗接地，電氣設(shè)備的外殼可直接接地或通過保護(hù)線接至單獨接地體。IT方式供電系統(tǒng)在供電距離不是很長時，供電的可靠性高、安全性好。一般用于不允許停電的場所，或者是要求嚴(yán)格地連續(xù)供電的地方，例如電力煉鋼、大醫(yī)院的手術(shù)室、地下礦井等處。運用IT方式供電系統(tǒng)，即使電源中性點不接地，一旦設(shè)備漏電，單相對地漏電流仍小，不會破壞電源電壓的平衡，所以比電源中性點接地的系統(tǒng)還安全。但如果用在供電距離很長時，供電線路對大地的分布電容就不能忽視了。因為在負(fù)載發(fā)生短路故障或漏電使設(shè)備外殼帶電時，漏電電流經(jīng)大地形成架路，保護(hù)設(shè)備不一定動作，這是危險的，只有在供電距離不太長時才比較安全。

結(jié)束語

在建筑領(lǐng)域電氣低壓配電設(shè)計活動中，安全是主要的影響因素所以建筑電氣低壓配電設(shè)計中的接地系統(tǒng)選擇和應(yīng)用成為一個關(guān)鍵性的內(nèi)容，對建筑電氣低壓配電設(shè)計中各種接地系統(tǒng)的探討具有鮮明的現(xiàn)實意義，本文從建筑電氣低壓配電設(shè)計過程中各個接地系統(tǒng)的概述、建筑電氣低壓配電設(shè)計過程中接地系統(tǒng)的特點、建筑低壓配電系統(tǒng)中的接地保護(hù)設(shè)計三個角度對這一問題進(jìn)行了深入的研究，以期為建筑電氣低壓配電設(shè)計中各種接地系統(tǒng)應(yīng)用水平的提升提供支持和借鑒。

結(jié)束語

通過上述對低壓電氣設(shè)備接地裝置技術(shù)措施的分析，對正確運用低壓設(shè)備接地裝置的技術(shù)措施有了進(jìn)一步的了解，從而達(dá)到保證接地裝置系統(tǒng)的可靠運行及操作人員人身安全的目的。

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