建筑電氣低壓配電設計中各種接地系統的探討

郭強

摘要：接地技術不僅關系到系統的正常可靠運行，而且關系到財產以及人身安全。文章從接地系統安全的角度出發，結合建筑電氣低壓配電設計中各種接地系統的實際，對建筑電氣低壓配電設計中各種接地系統進行深入的研究和探討。

關鍵詞：低壓電氣設備；接地裝置；TN系統；接地電阻

一、建筑電氣低壓配電設計過程中各個接地系統的概述

建筑電氣低壓配電中的接地也就是將目標電氣與大地相連的過程，在配電領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，接地系統分為很多種不同的類型，其中較為典型的有TN系統、TT系統、IT系統，其中TN系統又可以分為TN-C系統、TN-S系統和TN-C-S系統，在這些接地系統中，T代表的是電源的直接接地線，I代表的是經過一定的抗阻或者一定絕緣測試的接地，N是指接地系統中的中性線，C指的是在具體應用中將中性線與保護線合并為一體的特殊形式，S則代表中性線與保護線分開使用單獨承擔接地任務的接地形式。在建筑電氣低壓配電設計中各種接地系統中，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中電源端帶有電導體的接地問題；另一方面是供配電系統中負荷端電氣裝置外露點部分的接地問題。

二、低壓配電系統接地制式的分類和表示法

低壓配電系統的接地制式按配電系統和電氣設備的接地組合來分類。按照國際電工委員會IEC規定，低壓配電系統接地制式的表示法一般由兩個字母組成，必要時可加后續字母。低壓配電系統的接地制式分為TT、IT、TN三種。TN系統按中性線（N線）與保護線（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備的外露導電部分與地的關系，其中T表示外露導電部分直接接地，與電源的接地無關；N表示外露導電部分與電源系統接地點或與該點引出的導線相連接。后續字母表示中性線與保護線之間的關系，其中C表示中性線與保護線合并為PEN線；S表示中性線與保護線分開；C-S表示在電源側為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的故障保護措施

雖然接地系統的正確選用，能夠進一步提高低壓配電的安全性和可靠性，但是如果出現接地故障仍然會使低壓配電的正常運行受到影響，所以，必須對接地系統采取必要的接地故障保護措施。由上文分析可知，在電氣低壓配電中，常用的接地系統有三種，即TT、TN和IT，鑒于此，下面重點對這三種接地系統的故障保護措施進行分析。

1、TT系統

本系統是指，電力系統中性點直接接地，電氣設備外露導電部分與大地直接連接，而與系統如何接地無關。專用保護線（PE線）和工作中性線（N線）分開，PE線與N線沒有電的聯系。正常運行時，PE線沒有電流，N線可以有電流。在TT系統中負載的所有接地均稱為保護接地。當電氣設備的金屬外殼帶電（相線碰殼或設備絕緣損壞而漏電）時，由于有接地保護，可以大大減少觸電的危險性。但是，低壓斷路器（自動開關）不一定能跳閘，造成漏電設備的外殼對地電壓高于安全電壓，屬于危險電壓。當漏電電流比較小時，即使有熔斷器也不一定能熔斷，所以還需要漏電保護器作保護，困此TT系統難以推廣。TT系統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、戶外集貿市場等場所的電氣裝置。

2、TN系統

2.1 TN-C系統

接地系統的TN-C系統就是在接地線路設計活動中將中性線N與保護線PE結合在一起，以一條線承載中性線和保護線兩種保護功能接入大地，在具體的接地活動中主要就是將電氣設備的金屬外殼與PE線、N線連接在PEN線上，這樣結合在一起的主線既可以作為中性線使用又可以作為保護線使用，降低了接地系統的施工負擔，提高了接地系統設計的效率。在具體的TN-C系統運行過程中，PNE線既能夠承載復雜的電流運行，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過時保持較低的電位水平，能夠起到一定的降低電氣設備過高電壓的作用，結合TN-C電氣接地系統的這些特點，可以綜合分析出TN-C接地系統，更加適合在三相負荷較為均衡的供電系統中應用，能夠有效的提升電氣系統的安全性。但是其自身的缺點也是相對明顯的，因為中性線與保護線的結合使用，導致保護線中電流對中性線的穩定性影響很大，在較為精密的系統中使用中性線的不穩定會影響系統整體的穩定性。所以在對供電系統進行接地設計的過程中，接地線應該盡量避免與中性線混用，以保證建筑電氣低壓配電設計中各種接地系統的安全。

2.2 TN-S系統

TN-S接地系統是指在接地系統中中性線N與保護線PE之間并沒有直接的聯系，而是分別從電氣系統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線中電流的干擾，在電氣系統運行過程中的穩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水平的接地系統，其自身對建筑電氣的安全維護性水平較高，在民用住宅中有較大的應用市場，在一些對設備供電穩定性要求較高的精密電子設備中這種接地系統也較為實用。

2.3 TN-C-S系統

TN-C-S接地系統是一種將中性線與保護線整體結合又部分分開的接地系統，TN-C-S是民用建筑配電活動中常用的一種接地系統，通常集中應用在較為分散的民用建筑配電活動中。其在民間應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上也有較高的安全性，在具體的應用實踐中因為中性線N與保護線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生一定的影響。所以嚴格意義上來講PEN線必須重復接地，而且PE線與中性線之間必須要有嚴格的絕緣，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的安全性能。

3、IT系統

IT方式供電系統I表示電源側沒有工作接地，或經過高阻抗接地。即本系統的電源不接地或通過阻抗接地，電氣設備的外殼可直接接地或通過保護線接至單獨接地體。IT方式供電系統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，或者是要求嚴格地連續供電的地方，例如電力煉鋼、大醫院的手術室、地下礦井等處。運用IT方式供電系統，即使電源中性點不接地，一旦設備漏電，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。因為在負載發生短路故障或漏電使設備外殼帶電時，漏電電流經大地形成架路，保護設備不一定動作，這是危險的，只有在供電距離不太長時才比較安全。

結束語

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

結束語

通過上述對低壓電氣設備接地裝置技術措施的分析，對正確運用低壓設備接地裝置的技術措施有了進一步的了解，從而達到保證接地裝置系統的可靠運行及操作人員人身安全的目的。

參考文獻：

[1]沈天杭.關于建筑電氣低壓配電設計中各種接地系統的分析[J].中華民居（下旬刊），2014（06）：177.

[2]藺怡.建筑電氣低壓配電設計中各種接地系統的分析[J].黑龍江科技信息，2014（16）：79.

[3]王宏偉.高層建筑電氣設計中低壓配電系統安全性探討[J].科技創新與應用，2012（22）：222.