建筑電氣低壓配電設計中各種接地系統的探討

摘 要 隨著我國社會經濟的快速發展，以及現代建筑領域技術的水平的不斷提升，在建筑領域低壓配電已經成為建筑安全的一個重要內容，其中的接地系統更是提高建筑安全水平的一個重要方法和考察建筑安全水平的一個重要指標。本文將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】建筑電氣 低壓配電設計 接地系統

在建筑工程中電氣設備是最重要的基礎設施之一，建筑電氣低壓配電接地系統的安全運行直接關系到用戶的生命財產安全，所以接地系統的接地質量一直是社會各界高度關注的領域，同時隨著社會經濟的快速發展，人民群眾在生活中對電力的需求也在大幅度上升，對建筑電氣低壓配電設計中各種接地系統的研究具有鮮明的現實意義。

1 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。

2 建筑電氣低壓配電設計過程中接地系統的特點

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。具體連接方式如圖1所示。

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。具體接線方式如圖2所示。

2.4 TT系統

TT接地系統是一種建筑電氣單獨接地的接地系統，其在運行過程中每一個用電設備的外殼都單獨使用一條接地線進行接地，并且保證與電源的接地線沒有電氣上的關聯，在TT系統中每一個用電設備都單獨與大地相連各個電氣設備的保護線都單獨接地互不所屬。從根本上杜絕了用電設備保護線電流的相互影響。也杜絕了用電設備自身的保護線與中性線結合在一起導致的設備自身保護線對中性線的影響。防止電壓沿著用電設備的保護線進入用電設備的內部影響用電設備的安全和運行質量。但是這種接地系統因為要將每一個用電設備都單獨接地，而且接地線之間還不能存在電氣意義上的接觸，這就為具體的接地工作提出了較高的要求，接地系統的施工難度會加大，同時接地系統建設的成本也會提高。一般只有對電力系統穩定性要求極高的科研院所才會采用這種基地系統。

TT系統中的所有中性線都是直接引至大地的，而大地的電位是零所以在用電設備集中工作的時候，容易發生對地絕緣擊穿事故，在TT接地系統的設計和建設活動中應該注意對這一風險的防范。

2.5 IT系統

在通常情況下，建筑電氣低壓配電系統的IT接地系統電源端口都是不接地的，一般采用設置高電阻和高電抗的方式來進行接地保護，而建筑電氣設備的外殼是直接接地的，這種特殊設置導致該系統中出現第一次故障時，電源端口的高電阻和高電抗設置會讓故障電流變得極小，電氣設備金屬外殼不會產生導致工作人員觸電的電壓，所以并不需要切斷電源。系統會根據故障信息向維護人員發出警示，依靠維護人員的檢查維修排除故障。這樣的設置讓IT接地系統在運行過程中能夠維持整個電氣設備的供電穩定性。在一些對電力供應穩定性要求較高的企業中IT接地系統得到了廣泛的應用，根據自身的特點可以對線路中的故障信息進行早期預警，遭遇故障不停電以防止供電電壓不穩對機械設備造成的損害?？梢詫崿F對電力系統中故障的不停電或者局部停電維護，從本質上來說可以認為是簡直電氣低壓配電系統中的一種智能接地系統，因為其自身在電力系統中安全維護的職能化作用，其在工業領域的應用已經漸漸成為一種主流。

3 建筑低壓配電系統中的接地保護設計

建筑電氣低壓配電系統運行的安全性對確保電氣設備使用者的用電安全至關重要，因此在建筑低壓配電系統設計時，應該采取必要的接地保護措施。接地保護措施是在建筑低壓配電系統運行過程中出現漏電的情況下，自動切斷漏電線路以保證整個線路的安全性，保證整個供電系統中機械設備和操作人員安全的設備。在建筑電氣低壓配電系統的設計過程中，如何合理的設置接地保護裝置提高整個建筑供電系統的安全是其設計過程中的關鍵問題，所以在建筑電氣低壓配電系統的設計活動中，應該根據建筑電氣設備的具體情況以及回路線路的橫截面積大小合理的設置接地保護裝置。在建筑電氣低壓配電系統的設計過程中無論選擇什么樣的接地系統，采取什么樣的接地形式，都要注意整個低電壓供電系統應該處在同一個電位上，供電系統中的接地系統與電氣設備應該進行等電位連接，以保證整個低電壓供電系統內部的穩定性，以防止供電系統因為外部電壓的影響而無法正常運行。供電外網的電壓變化也是建筑低壓配電系統中接地保護系統要面對的主要問題，只有在設計過程中就考慮到外部電壓的不穩定性，才能保證配電系統內部的相對穩定。

如前文所述在建筑電氣低壓配電系統中，接地保護主要有三種模式，即IT、TN、TT。其中TT系統是針對接地建筑電氣低壓供電系統中的電氣設備保護問題的，通過電氣設備的單獨接地來實現電路中電氣設備的保護，主要功能作用是將故障回路內的電流自動切斷，保護電氣設備不受破壞；IT系統作為一種功能性較強的建筑電氣低壓配電系統中的接地安全系統，一般設置在電網的外漏導電部分，如果電網外漏導電部分出現故障，IT系統的接地保護不會切斷整個系統的電源，而是通過自身的高電阻和高電抗阻塞故障電流的自主流動并向線路的維護人員告警，由電力系統的維護人員根據故障的實際信息對故障采取分段線路斷電處理，這種保護機制不僅保護了線路中機械設備和操作人員的安全，同時也最大限度的降低了電力故障對電力系統運行的影響。TN系統接地主要是通過電流保護器對電路負荷與電流短路的保護裝置，也可以對建筑電氣低壓配電系統因接地故障起到保護作用。

4 結論

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。

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.

[4]劉京濤.長沙北辰新河三角洲A1地塊城市綜合體項目電氣設計[D].北京建筑大學，2014.

[5]劉星平.高層建筑配電系統及綜合防雷的工程設計研究[D].湖南大學，2003.

[6]何曉東. 昊邦電器數碼城建筑電氣及智能化設計實現[D].云南大學，2012.

[7]李曉琛，佟一飛.淺談建筑電氣低壓配電設計中導體的選擇[J].黑龍江科技信息，2010（22）：224.

[8]周方建.建筑電氣工程中低壓配電系統的安裝與調試[J].山西建筑，2014（34）：139-140.

作者簡介

楊云娜（1980-），女，四川省成都市人。 大學本科學歷?，F供職于四川省醫藥設計院有限公司。研究方向為工業與民用供配電設計。

作者單位

四川省醫藥設計院有限公司 四川省成都市 610000