民用建筑中接地系統(tǒng)的應用探討

高凱凌

(山西四建集團有限公司， 山西 太原 030024)

民用建筑中接地系統(tǒng)的應用探討

高凱凌

(山西四建集團有限公司， 山西 太原 030024)

針對建筑物接地系統(tǒng)進行分類闡述，詳細論述了各種接地系統(tǒng)的特點及應用，總結(jié)出每種接地系統(tǒng)的優(yōu)勢與不足，并結(jié)合實際工作針對不同建筑物、不同的設備的提出相應的參考意見，以提高各類接地系統(tǒng)安全使用。

電氣設備；接地系統(tǒng)；特點；應用

隨著時代的發(fā)展,建筑物內(nèi)各種信息化的電子、電氣設備越來越多，接地系統(tǒng)占有重要的地位，因為它關(guān)系到整個建筑物供電系統(tǒng)的可靠性，安全性。不管哪類建筑物，在供電系統(tǒng)施工中總包含有接地系統(tǒng)。建筑物要求不同，各類設備功能不同，接地系統(tǒng)也相應不同。本文僅對建筑物接地系統(tǒng)進行了分析探討。

1 接地按功能分為系統(tǒng)接地和保護接地。

系統(tǒng)接地：是給配電系統(tǒng)提供一個參考電位并保證配電系統(tǒng)正常和安全運行而進行的接地。如：通信設備的接地；變壓器中性點接地；電子設備的邏輯地；等等。保護接地：為了保證設備的安全、人身的安全而進行的接地。

2 各種接地系統(tǒng)的特點及應用

接地系統(tǒng)有TN系統(tǒng), TT系統(tǒng),IT系統(tǒng)三種. 這些接地系統(tǒng)的文字符號的含義是：

第一個字母說明電源的帶電導體與大地的關(guān)系，也即如何處理系統(tǒng)接地：

T：電源的一點（通常是中性線上的一點）與大地直接連接。

I：電源與大地隔離或電源的一點經(jīng)高阻抗與大地連接。

第二個字母說明電氣裝置的外殼與大地的關(guān)系，也即如何處理保護接地。

T：設備外殼直接接大地，它與電源的接地無聯(lián)系。

N：設備外殼通過與接地的電源中性點連接而接地。

TN系統(tǒng)按N線和PE線的不同組合又分為三種類型：分為 TN-C、TN-S和TN-C-S三種系統(tǒng)。

1.TN-C系統(tǒng)

圖1 -1

TN-C系統(tǒng)一—該系統(tǒng)中性線N與保護接地PE合二為一，通稱PEN線。注意，此處的全系統(tǒng)是從電源配電盤出線處算起。

從圖1--1可知，TN-C系統(tǒng)內(nèi)的PEN線兼起PE線和N線的作用，可節(jié)省一根導線，所以有對接地故障靈敏度高，線路經(jīng)濟簡單的優(yōu)點。但從電氣安全著眼、這個系統(tǒng)存在以下問題：當單相負荷所占比重較大時，難以實現(xiàn)三相負荷平衡，PEN線的不平衡電流加上線路中存在著的由于熒光燈、晶閘管（可控硅）等設備引起的高次諧波電流，在非故障情況下，會在中性線N上疊加，使中性線N電壓波動，且電流時大時小極不穩(wěn)定，造成中性點接地電位不穩(wěn)定漂移。不但會使設備外殼（與PEN線連接）帶電，對人身造成不安全，而且也無法取到一個合適的電位基準點，精密電子設備無法準確可靠運行。由于上述一些不安全因素，除特殊情況外，現(xiàn)時TN-C系統(tǒng)已很少采用。

2.TN-S系統(tǒng)

圖1 --2

從圖1--2可知，在整個TN-S系統(tǒng)內(nèi)，保護接地線PE和中性線N被分為兩根線。中性線N與保護接地線PE除在變壓器中性點共同接地外，兩線不再有任何的電氣連接。中性線N是帶電的，而PE線不帶電。除非施工安裝有誤，除不大的對地泄漏電流外，PE線基本不通過電流，也不帶電位。它只在發(fā)生接地故障時通過故障電流，因此電氣裝置的外露導電部分對地平時幾乎不帶電位，該接地系統(tǒng)完全具備安全和可靠的基準電位，但它需在回路的全長多敷用一根導線。

在設有變電所的建筑物內(nèi)接地系統(tǒng)的最佳選擇是TN-S系統(tǒng)，特別是在爆炸危險場所，為避免電火花的發(fā)生，更宜采用TN-S系統(tǒng)。另外TN-S系統(tǒng)可以用作智能建筑物的接地系統(tǒng)。如果計算機等電子設備沒有特殊的要求時，一般都采用這種接地系統(tǒng)。

3.TN-C-S系統(tǒng)

圖1 —3

從圖1--3可知，TN-C-S系統(tǒng)自電源到另一建筑物用戶電氣裝置之間節(jié)省了一根專用的PE線。TN-C-S系統(tǒng)由兩個接地系統(tǒng)組成，第一部分是TN-C系統(tǒng)，第二部分是TN-S系統(tǒng)，分界面在N線與PE線的連接點。該系統(tǒng)一般用在建筑物的供電由區(qū)域變電所引來的場所，進戶之前采用TN-C系統(tǒng)，進戶處做重復接地，進戶后變成TN-S系統(tǒng)。

就信息技術(shù)設備的抗干擾而言，因為在采用 TN-C-S系統(tǒng)的建筑物內(nèi)同一信息系統(tǒng)內(nèi)的諸信息技術(shù)設備的“地”即其金屬外殼，都是連接只通過正常泄漏電流的PE線的，PE線上的電壓降很小，所以TN-C-S系統(tǒng)和TN-S系統(tǒng)一樣都能使各信息技術(shù)設備取得比較均等的參考電位而減少干擾。但就減少共模電壓干擾而言TN-C-S系統(tǒng)內(nèi)的中性線和PE線是在低壓電源進線處才分開，不像TN-S系統(tǒng)在變電所出線處就分開，所以在低壓用戶建筑物內(nèi)TN-C-S系統(tǒng)內(nèi)中性線對PE線的電位差或共模電壓小于TN-S系統(tǒng)。因此就信息技術(shù)設備的抗共模電壓干擾而言TN-C-S優(yōu)于TN-S系統(tǒng)。

綜上所述可知，當建筑物以低壓供電如果采用TN系統(tǒng)時宜采用TN-C-S系統(tǒng)而不宜采用TN-S系統(tǒng)。一些發(fā)達國家都是這樣做的。

4.TT系統(tǒng)

圖1 —4

從圖l--4可知，TT系統(tǒng)的電氣裝置的保護接地各有其自己的接地極和PE線，中性線N與保護接地線PE無一點電氣連接，即中性點接地與PE線接地是分開的，它和電源端的系統(tǒng)接地是不連通的。該系統(tǒng)在正常運行時，不管三相負荷平衡不平衡，由于裝置內(nèi)的外露導電部分為大地電位，電源側(cè)和各裝置出現(xiàn)的故障電壓不互竄,在中性線N帶電情況下，PE線不會帶電。只有單相接地故障時，由于保護接地靈敏度低，故障不能及時切斷，設備外殼才可能帶電。但發(fā)生接地故障時因故障回路內(nèi)包含兩個接地電阻R和Ra，故障回路阻抗較大，故障電流較小，一般不能用過電流防護兼作接地故障防護。因此為防人身電擊事故需裝用RCD來快速切斷電源，增加了電氣裝置的投資和復雜性。

TT系統(tǒng)內(nèi)各個電氣設備或各組電氣設備可各有自己的接地極和PE線。各PE線之間在電氣上沒有聯(lián)系。這樣在 TT系統(tǒng)供電范圍內(nèi)的接地故障電壓就不會像TN系統(tǒng)那樣通過PE線的導通而傳導蔓延，導致一處發(fā)生接地故障，多處發(fā)生電氣事故，必須在各處設置等電位聯(lián)結(jié)或采取其他措施來消除這種傳導電壓導致的事故。因此TT系統(tǒng)較適用于建筑物供電來自公共電網(wǎng)的地方和無等電位聯(lián)結(jié)的戶外場所，例如農(nóng)場、施工場地、路燈、庭園燈、戶外臨時用電場所等。

正常運行時的TT系統(tǒng)類似于TN-S系統(tǒng)，也能獲得人與物的安全性和取得合格的基準接地電位。隨著大容量的漏電保護器的出現(xiàn)，該系統(tǒng)也會越來越多的被采用 。

5.IT系統(tǒng)

圖1 —5

從圖1--5可知，該系統(tǒng)變壓器中性點不接地或經(jīng)阻抗接地，無中性線N，只有線電壓（380V），無相壓壓（220V），只做保護接地且保護接地線 PE各自獨立接地。在發(fā)生第一次接地故障時由于不具備故障電流返回電源的通路，其故障電流僅為兩非故障相對地電容電流的相量和，其值甚小。因此在保護接地的接地電阻RA上產(chǎn)生的對地故障電壓很低，不致引發(fā)電擊事故。不需也不會切斷電源而使供電中斷。但它一般不引出中性線，不能提供照明、控制等需用的220V電源，且其故障防護和維護管理較復雜，加上其他原因，使其應用受到限制。它適用于對供電不間斷和防電擊要求很高的場所，在我國礦井下鋼鐵廠以及醫(yī)院手術(shù)室以及怕停電的場所均采用IT系統(tǒng)。很少應用。

會擴大電擊事故的范圍；如果將N線、PE線、直流接地線均接在一起除會發(fā)生上述的危險外，電子設備將會受到干擾而無法工作。因此應設置電子設備的直流接地，交流工作接地，安全保護接地，及普通建筑也應具備的防雷保護接地。此外，若建筑內(nèi)設有具有防靜電要求的程控交換機房，計算機房，消防及火災報警監(jiān)控室，以及大量易受電磁波干擾的精密電子儀器設備，還應考慮防靜電接地和屏蔽接地的要求。

3 結(jié)語

綜上所述，在民用建筑電氣系統(tǒng)中，接地系統(tǒng)起著非常重要的作用,其接地系統(tǒng)工程的好壞直接影響電力系統(tǒng)的安全可靠運行。因此在具體的實際工作中，一定要科學、合理的選擇民用建筑供配電接地系統(tǒng)，嚴格規(guī)范電氣施工操作流程，同時加強專業(yè)電氣施工人員的技術(shù)水平,確保電氣設備和人員的施工安全,從而進一步加強民用建筑電氣施工的建設。

[1]民用建筑接地保護的應用[J]. 楊華. 黑龍江科技信息. 2010(08)

[2]淺析高層建筑電氣工程中接地系統(tǒng)的探討[J]. 郁香保. 四川水泥. 2015(11)

[3] JGJ 16-2008. 民用建筑電氣設計規(guī)范[S]. 2008

G322

B

1007-6344（2017）09-0282-02

高凱凌（1975年10月）男，漢，山西太原人，山西四建集團有限公司，工程師，本科學歷，建筑電氣施工管理。