建筑電氣低壓配電設計中各種接地系統探討

周正波

（蘇州越城建筑設計有限公司，江蘇 昆山 215300）

建筑電氣低壓配電設計是建筑電氣工程建設中重要的施工設計環節，直接關系到整體建筑電氣設備運行質量，通過電氣低壓配電設計不僅可以優化電力資源配置和使用，提高電力能源的利用率，還能夠避免電氣安全事故的發生，進一步保證居民的生命和財產安全。所以必須不斷提高建筑電氣低壓配電設計水平，尤其要不斷完善和優化電氣低壓配電接地系統設計，依據建筑電氣工程施工具體實際情況合理選用電氣接地系統，以便更好保證建筑電氣系統運行質量和運行安全。

1 建筑電氣低壓配電設計接地系統的概念

電氣低壓配電接地系統在整個建筑電氣系統中有著重要價值地位，所以在建筑電氣工程施工中必須重視電氣低壓配電接地系統設計和施工，保證電氣接地系統高效安全運行。電氣接地系統通過將電器的外殼能夠傳導電流的部分或者電源中性點通過導體與地球地面相連接，其主要目的在于保證人們用電安全。在人們使用電氣設備過程中，一旦出現漏電、跑電等現象，電流會通過電器設備外殼的導線向地面流動，可以有效避免人體發生導電，從而防止觸電事故的發生，保證人們生命和財產安全[1]。依據我國現行國家相關標準，可將低壓配電接地系統分為TN系統、TT系統及IT系統，其中第一個字母表示電源端與地面之間的聯系，T 表示電源變壓器中性點直接接地，I 表示電源變壓器中性點不接地或者通過高阻抗進行接地；第二個字母表示電氣設備的外露可導電部分與地面之間的聯系，T 表示電氣設備外露可導電部分與獨立于電源端的接地點直接連接，N 表示電氣設備外露可導電部分與電源端的接地點直接連接。

2 建筑電氣低壓配電設計各種接地系統

2.1 TN 接地系統

2.1.1 TN-C 接地系統

在電氣低壓配電TN 系統中，將PE 線、N 線合并在一起進行接地稱為TN-C 接地系統。該系統一般將PE 線、N 線、電氣設備金屬外殼進行連接，之后經由PEN 線連接地面，將PEN 線作為保護接零線，從而更好地對電氣系統進行保護。在此過程中，PEN 線承載著電氣設備運行產生的運行電流和諧波電流，應避免PEN 線出現短路、斷路現象，通過PEN 電壓降作用在設備金屬外殼上，能夠對電氣設備外殼進行保護[2]。另外，在電氣線路發生故障時，可以形成單相短路，進而保證電氣設備不受影響，避免電氣事故問題出現。TN-C 接地系統適用于電氣設備運行產生的運行電流和諧波電流較少情況，由于存在容易造成電氣設備之間發生碰撞的缺陷，所以不適用于在火災危險性高、精密電子設備多的建筑。

2.1.2 TN-S 接地系統

在電氣低壓配電TN 系統中，將PE 線、N 線分別進行接地稱為TN-S 接地系統。在TN-S 接地系統中，N 線承載著電氣設備運行產生的運行電流和諧波電流，電氣設備相關負載的電流不再通過PE 線，使得相應電氣設備外殼也不會存在電流，所以能夠進一步保證電氣設備正常安全運行。TN-S 接地系統的安全性能很高，適用于民用建筑和精密電子儀器設備。

2.1.3 TN-C-S 接地系統

在電氣低壓配電TN 系統中，將PE 線、N 線靠近電源部分進行合并，另一部分進行分別接地稱為TN-S接地系統。

現階段，TN-C-S 接地系統被廣泛應用在民用建筑電氣低壓配電設計中，綜合TN-C 接地系統和TN-S 接地系統中優點，不僅進一步使PEN 線起到電壓降作用，保證接地系統性能得到充分發揮，而且也保證接地系統安全性能。TN-C-S 接地系統的接線原理簡單易懂，接線方式操作也比較簡單，同時具有非常好的穩定性能和安全性能，所以民用建筑多采用這種電氣接地系統來保證居民用電安全。

2.2 TT 接地系統

在建筑電氣低壓配電設計中，將建筑內每個電氣設備使用單獨接地線與地面連接的設計稱為TT 接地系統。通常使用單獨的接地線將每個電氣設備金屬外殼與地面連接點連接，同時使用單獨接地線將電源與地面接地點連接，使電氣設備金屬外殼接地與電源接地互不干擾。在TT 接地系統中，每個電氣設備、PE 線相互之間是不受影響的，都是獨立存在的，電氣設備憑借自身金屬外殼與地面接地點相連，可以從根本上解決電壓、電流通過PE 線流入電氣設備，避免電氣設備發生故障，進而有效降低發生電氣事故的風險。但是值得注意的是TT 接地系統實際應用時，TT 系統能大幅降低漏電設備上的故障電壓，但一般不能降低到安全范圍內。

因此，采用TT 系統必須裝設漏電保護裝置或過電流保護裝置，并且需要進一步規范安全用電，進而保證建筑電氣系統高效正常運行。

2.3 IT 接地系統

建筑電氣低壓配電中IT 接地系統的電源中性點是不與地面相連接的，電源與地面之間不存在接觸，通常在電源部位借助高電阻來實現接地作用，但是需要將電氣設備的金屬外殼直接接地，或者也可以通過相關的保護線來進行接地，進而來確保電氣系統安全運行。由于電氣設備金屬外殼與地面連接，當IT 接地系統系統在首次出現故障時，電氣系統故障發出電流會比較弱，不會對人員造成傷害，也不會使電源中斷，所以能夠保證電氣設備可以正常運行，同時IT 接地系統會通過故障報警裝置來進行故障報警，相關故障維修人員能夠接受故障報警信號，可以對出現電氣系統故障及時進行檢測維修。如果接著出現二次故障時，IT接地系統會直接中斷電源，進而可以有效避免電氣安全事故的發生，有利于保證建筑電氣系統安全運行。

3 建筑電氣低壓配電接地系統保護

建筑電氣低壓配電設計接地系統的應用，最終的目標是保護建筑電氣設備系統能夠高效安全運行，避免出現因漏電、跑電造成的用電安全事故，保證人們的生命和財產安全。為了保證電氣接地系統功能和作用得到最大限度發揮，必須要做好建筑電氣低壓配電接地系統保護，在對電氣接地系統進行保護時，必須綜合考慮多方面的影響因素，從建筑電氣低壓配電接地方式、建筑電氣設備數量、建筑電氣設備耗電量、電氣保護線的截面等方面進行全面綜合分析，采取一系列合理有效措施方法對電氣接地系統進行保護。現階段，電氣接地系統保護主要方法就是設置自動切斷故障電路系統，當電路出現故障時會自動切斷該故障電路電源，從而確保建筑電氣低壓配電系統運行安全性能，同時還需將電氣接地系統與總等電位連結起來，可以有效避免外部電網對電氣接地系統的安全威脅，還有如果存在電網線路截面較小且線路較長的情況，可以使用漏電保護器來對電氣接地系統進行保護。

建筑電氣低壓配電接地系統常用為IT 系統、TT 系統及TN 系統，IT 接地系統通常用在電網外露導電位置，一旦出現電網電路故障，不會立即中斷故障電源，而是會降低故障電流，并發出故障警報信號，維修人員接到故障信號立即對故障進行排查和處理，進而對電氣接地系統進行保護；TT 接地系統常見接地故障有故障電流較大、金屬性短路等，可以使用電流保護器針進行接地保護，可以有效避免電路負荷、電流短路對電氣接地系統的破壞，進而保證電氣接地系統運行安全[3]。

4 建筑電氣低壓配電接地系統的合理選用

4.1 建筑電氣低壓配電接地系統選用原則

4.1.1 合理優化選用原則

建筑電氣低壓配電接地系統合理優化選用對于整體建筑用電安全有著重要價值作用，科學合理選用電氣接地系統能夠進一步保證建筑電氣設備系統的用電安全，所以必須不斷研究創新電氣低壓配電設計，優化和完善各類電氣接地系統，進而不斷提高電氣設備系統運行安全性和穩定性。在進行具體電氣低壓配電接地系統選用時，需要遵循合理優化選用原則，通過綜合分析建筑電氣設備系統實際運行情況，以及建筑電氣設備系統結構特點、耗電量等，來合理選用電氣低壓配電接地系統，如果電氣接地系統選擇不合理，不僅會威脅建筑電氣設備系統運行安全，還會耗費大量電力資源，造成電力資源不必要浪費。另外，在建筑電氣接地系統安裝完畢后，還需要對選用接地系統進行試驗和檢測，確保電氣接地系統符合電氣設備系統相關使用標準，而且需要不斷創新優化電氣接地系統，通過不斷實踐和試驗，進一步完善電氣接地系統，彌補各類電氣接地系統缺陷和不足之處，使得電氣接地系統價值功能能夠得到進一步發揮。

4.1.2 經濟效益選用原則

建筑工程規模一般都比較大，其涉及的電氣設備和電氣系統非常多，在進行建筑電氣低壓配電接地系統施工時，不僅會花費大量人力、物力資源，還會耗費大量電力資源，為了實現施工企業單位經濟效益，在進行電氣接地系統選擇時需要遵循經濟效益最大化選用原則，在進行電氣接地系統具體建設施工中，需要科學合理地規劃設計電氣接地線路，避免出現繞遠、冗雜電氣線路，盡量降低電纜的使用量，在保證線路符合相關質量要求的基礎上，要盡量較少電氣線路施工用料，以此來降低電氣接地系統的施工成本，進而實現施工企業單位的經濟效益[4]。另外，為了進一步節約電力能源，可以在建筑施工中利用太陽能、風能來發電，通過設置相關太陽能、風能相關蓄能裝置，經過專門電能轉換裝置，將太陽能、風能轉換為電能，作為建筑電氣設備系統的部分電力來源，不僅能夠降低建筑電氣設備系統電力能源成本，還能在一定程度緩解電力能源緊張局面。

4.2 建筑電氣低壓配電接地系統實際應用

建筑電氣低壓配電接地系統分為TN 系統、TT 系統及IT 系統，每種系統都有自身特點和適用場所，TN系統和TT 系統適用于維護條件不高，運行連續性較高的場所；IT 系統適用于維護條件較高，且運行連續性較高的場所。建筑電氣低壓配電網結構一般都比較復雜，不僅存在線路交錯鋪設的情況，還有一些電網結構比較特殊，如果選用電氣接地系統缺乏科學合理性，會嚴重威脅建筑電氣設備系統運行安全，所以在進行電氣接地系統選擇時需要綜合考慮電網結構，科學合理地分析電網結構和特點，在電網配電線路較長且存在大量漏電電流時，或者建筑電氣設備系統具有較高導電性能時，應當選用TN-S 接地系統；當故障電流嚴重影響建筑電氣設備系統的負載時，可以選用IT 系統和TT 系統。在具體選擇使用何種電氣接地系統時，需要綜合考慮建筑電設備負載情況、維修情況及施工環境條件等因素，依據建筑電氣低壓配低設計相關規章制度，合理有效地選用電氣接地系統，進而能夠保證電氣設備系統高效安全運行，避免電氣安全事故的發生，保證人們的生命和財產安全。

20 世紀90 年代，我國建筑電氣低壓配電接地系統多采用TN-C 接地系統。隨著我國社會主義市場經濟不斷發展與進步，我國建筑行業也在快速發展，建筑用電需求量不斷擴大，人們也越來越重視用電安全性，逐漸選安全性能更好的TN-S 接地系統，但是我國農村地區和用電量小的地區仍然采用TN-C 接地系統[5]。從目前情況來看，建筑電氣低壓配電通常將多種接地系統結合使用，建筑室外一般采用TN-C 接地系統進行電氣低壓配電設計，而在建筑室內一般采用TN-S 接地系統進行電氣低壓配電設計。

5 結語

綜上所述，建筑電氣低壓配電設計對于整體建筑用電安全是非常重要的，為了保證整體建筑電氣系統運行安全，更需要重視建筑電氣接地系統的合理選用和接地保護，相關人員應依據建筑電氣低壓配電設計相關要求，合理選用電氣接地方式，并要做好電氣接地系統的接地保護工作。