小區低壓配電系統接地保護裝置施工技術

孟建欣

（重慶建新建設監理有限公司 重慶 400030）

小區低壓配電系統接地保護裝置施工技術

孟建欣

（重慶建新建設監理有限公司 重慶 400030）

本文通過對低壓配電系統的TN、TT、IT三種接地型式的簡單介紹，重點敘述了小區建筑低壓配電系統的接地保護措施，小區建筑采用TN—C和TN—S混合型式即TN—C—S系統，在達到使用要求的同時節約和降低了成本，符合公眾的消費利益。

工作接地；保護接零；重復接地；等電位聯結；防靜電接地

1 概述

小區電氣裝置接地的目的，首先是為了保證人身安全，當電氣裝置某處絕緣損壞使外殼帶電時，如果人一觸及，電氣接地裝置可使人體避免觸電的危險；其次是為了保證電氣設備以及建筑物的安全，一般采用過電壓保護接地，靜電感應接地。

電流流入大地時，在土壤中作半球形擴散，實驗證明，在距接地點20m遠處，土壤散流電阻趨于零，該處稱為電氣上的“地”。人體觸接在地面上水平距離為0.8m處與沿設備外殼離地面垂直距離為1.8m處兩點之間的電位差（即電壓）稱為接觸電壓。在有電位差的地面，人跨步時兩腳之間（取0.8m的跨步距離）的電壓稱為跨步電壓(如圖1)。

減小跨步電壓的措施是設置多根接地體組成的接地裝置，最好的辦法是用多根接地體連接成閉合回路，這時接地體回路之內的電位分布比較均勻，即電位梯度很小，可以減小跨步電壓。

圖1 接地電流及電壓

2 低壓配電系統接地型式

低壓配電系統的接地形式分為三種：TN系統、TT系統和IT系統。

電氣基本保護系統中，保護方式分為TT系統——保護接地和TN系統——保護接零。將電氣設備的金屬外殼作接地的保護系統稱為TT系統，將電氣設備的金屬外殼作接零保護的系統稱為TN系統。

2.1 TN系統

電源有一點直接接地，電氣設施的外露可導電部分用保護線與該點連接（亦稱為“保護接零”），根據中性線與保護線的組合情況，又分為以下3種型式：

（1）TN-S系統：整個系統的中性線（N）和保護線（PE）是分開的（圖2（a））。

圖2 （a）TN-S系統

（2）TN-C-S系統：N線與PE線是先合后分，為了節約成本，小區建筑低壓配電系統通常采取TN-C-S系統 （如圖2（b））。

圖2 （b）TN-C-S系統

（3）TN-C系統：整個系統的N線和PE線是合一的（稱為PEN線）（如圖2（C））。

圖2 （c）TN-C系統

2.2 TT系統

電源有一點直接接地，電氣設施的外露可導電部分接至電氣上與電源接地點無關的接地極（亦稱為“保護接地”）。這種系統亦被經常采用，尤其是由公共低壓網絡供電的用戶（如圖2（d））。

圖2 （d）TT系統

2.3 TT系統與TN系統的比較

將中性點直接接地的低壓配電系統中，采用TN系統較采用TT系統效果更好。

（1）TN較TT安全度高。當用電設備發生碰殼故障時，TN較TT的故障點電流大，所以不僅熔體熔斷的時間短、更安全，同時較TT系統保護用電設備的容量也相應增大。

（2）TN較TT更經濟。由于建筑設備較多，如采用TT系統，將造成較多的鋼材埋入地下，費用較大；而TN系統多加一根保護零線，費用較低。

（3）同一供電系統中，不得一部分電氣設備作保護接零，而另一部分電氣設備作保護接地。

在低壓配電系統中，用電設備采用保護接地還是采用保護接零，取決于該供電系統的供電變壓器的運行方式。如果變壓器中性點不接地，那么該用電系統所有用電設備均采用保護接地；若變壓器中性點直接接地，則該系統所有用電設備全部采用保護接零。

如果在變壓器中性點接地的系統中，一部分用電設備采用保護接零，同時又有一部分采用保護接地，當保護接地設備發生碰殼故障時，由于短路故障電流不足以使保護裝置動作，此時短路電流通過保護接地到工作接地，再到零線，導致接零設備在沒有發生故障的情況下，外殼帶電，所以在同一個配電系統中，保護方式要統一。

2.4 TN－C系統與TN—S系統比較

（1）由于TN—C的工作零線與保護零線共用一根線，所以當系統中出現三相不平衡，即使在無故障的情況下，零線中也會有電流，而在低壓配電系統中經常是三相用電設備與單相用電設備共用，所以三相不平衡是經常的。當三相不平衡嚴重時，可能會導致觸電事故。

在發生零線斷線，而單相設備仍在運行時，單相設備的工作電流將通過工作零線到保護零線，而到其他用電設備的外殼，這樣正常情況下，設備外殼出現對地相電壓。由于漏電保護器的穿線規定，工作零線必須穿過漏電保護器；保護零線嚴禁穿過漏電保護器，否則會造成誤動作，或保護器失去保護功能。所以變壓器中性點直接接地的建筑電氣供電系統中，必須采用TN—S系統。

（2）TN—S系統工作零線與保護零線分設，保護零線在正常情況下不通電，只有當電氣設備絕緣損壞時，通過故障電流。這樣一來，正常情況下，保護零線沒有三相不平衡電流，也不會使保護零線產生對地電壓。

在工作零線與保護零線分離點以后，即使工作零線斷開，只是單相設備不能啟動，不會造成保護零線及用電設備外殼帶電。

TN—S由于具有專用的保護零線，有利于安裝漏電保護器，使其正常的功能不受限制。

2.5 TN—C—S系統

TN—C—S系統是指在同一系統中采用了TN－C與TN—S混合型式。小區建筑為了節約成本多為總配電箱（或設備控制箱）處預埋接地鋼板或接地扁鋼（與接地極可靠連通），系統電纜線路進戶時，利用總配電箱（或設備控制箱）的接線端子進行PEN線和室內總干線（或控制箱控制電纜）的N線及PE線的連接。

2.6 IT系統

電源帶電部分與大地間不直接連接，電氣設施的外露可導電部分接地（即“保護接地”），主要用于有火災或爆炸危險的廠房和不間斷供電要求較高的某些場所（如礦山、井下等）。

中性點不接地而當一相接地后，似乎不能構成回路，但是由于每相導線對地有絕緣電阻和分布電容，因此接地的一相可通過絕緣電阻和分布電容與另外兩相構成回路（圖2（e))。

圖2 （e）IT系統

3 小區建筑低壓配電系統接地保護措施

TN系統接地保護措施通常有工作接地、保護接零、重復接地、等電位連接防、靜電接地等措施。電氣設備電機、變壓器、電器、照明設備的底座和外殼、電氣設備的轉動裝置，互感器的二次線圈，配電屏和控制臺的框架，室外配電裝置的金屬和鋼筋混凝土構架，以及帶電部分的金屬遮攔，電纜盒的金屬外皮，布線的鋼管等均應接地。

3.1 工作接地

電氣設施由于運用和安全的需要，常將中性點接地，這種接地方式稱為工作接地。如果變壓器低壓中性點沒有接地，發生一相觸地導致的結果將是電流不大，故障電路不能自動切斷而長時間存在；接零設備對地電壓接近相電壓，觸電危險性大；其他兩相對地電壓升高至接近線電壓，單相觸電危險性增加。為泄放電流而設置的防雷接地是防雷設施的工作接地。

3.2 保護接零

保護接零就是將電氣設施在正常情況下不帶電的金屬部分與零線作良好接地的金屬鏈接。保護接零適用于中性點接地的低壓系統中即TN系統。采取了保護接零措施后，當電氣設備絕緣損壞時，相電壓經過外殼到零線，形成通路，將產生很大的短路電流，此電流遠遠超過保護電器的動作電流值，因此保護電器立即動作，故障設備也就脫離電源，從而防止了人身觸電的可能性。

3.3 電位聯結

等電位連接是使外露可導電部分、裝置外可導電部分和裝置外可導電部分電位基本相等的電氣連接。總等電位連接的作用在于降低建筑物內的故障接觸電壓和不同金屬部件的電位差，并消除自建筑物外經電氣線路和各種金屬管道引入的危險故障電壓的危害。

3.4 重復接地

采用保護接零時，除系統的中性點工作接地外，將零線上的一點或多點與地再做金屬鏈接，稱為重復接地。如果有了重復接地，即使零線斷線，帶電外殼可以通過重復接地裝置與系統中性點構成回路，產生接地短路電流，使保護電器動作（圖3）。

圖3 重復接地的作用

3.5 防靜電接地

靜電是由于摩擦等原因而產生的積蓄電荷，使自動化設備出現誤操作，將帶靜電物體或有可能產生靜電的物體（非絕緣體）通過導靜電體與大地構成電氣回路的接地稱為防靜電接地。防靜電接地要求在潔凈干燥的環境中，所有設備外殼及室內（包括地坪）設施必須與PE線作多點可靠連接。

4 低壓配電系統接地施工技術

4.1 等電位預埋

屋面電氣設備不少于1處接地點，管道不少于2處接地點，法蘭間采用跨接線連接。

電梯井道接地點利用柱內兩根￠16以上主筋從下 （基礎）至上（屋頂機房）焊接連通。從負二層起，電梯井每兩層距地0.5m處焊出100×100×6接地鋼板，接地板與基礎接地極可靠連通。電、水井接地點利用柱內兩根￠16以上主筋從下（基礎）至上（屋頂層）焊接連通，從負二層起，井內每二層距地1.5m處焊出100×100×6接地鋼板。

設備接地點采用100×100×6接地鋼板，在中心距室內地坪0.3m處與兩根￠16以上可靠焊接并引下至地網。

4.2 接地干線敷設

（1）保護接地干線敷設

強、弱電井分別由底層到頂層（不能與屋面避雷網連通）安裝一組80×6鍍鋅接地扁鋼 （每層接地扁鋼距地1.5m配鉆2×￠10接地孔），分別接地。金屬橋架及其支架全長應不少于2處與接地干線連接，自低壓配電室到各棟樓總配電箱敷設一組40×4鍍鋅扁鋼，沿橋架和電纜溝內敷設。接地線在穿越墻壁、樓板和地坪處應加設鋼套管，鋼套管應與接地線做電氣連接。當接地線跨越建筑物變形縫時，應設補償裝置。

（2）變電所接地干線敷設

高低壓變電所、柴油發電機房地網采用－50×5鍍鋅扁鋼，引至建筑防雷引下線斷開處連接，地網與10#槽鋼不少于2處連接，地網接頭采用焊接，Ld≥150，并采用熱瀝青玻璃絲布包裹。高低壓變電所接地干線應有不少于2處與接地裝置引出干線連接。沿建筑物墻壁水平敷設時，距地面高度250～300㎜，與墻面距離為10～15㎜，過門處埋地敷設，埋深150㎜，水平或垂直敷設時，在轉角處需彎曲時應彎曲90°，彎曲半徑不小于扁鋼寬度的2倍。高低壓變電所內接地線表面沿長度方向，每段15～100㎜，分別涂以黃色和綠色相間的條紋。接地干線上應設置不少于2個供臨時接地用的接線柱或接地螺栓。

圖4 TN-C-S系統接線做法

4.3 重復接地設置

首層起電纜井總配電箱及設備房的總配電箱須作重復接地。TN-C-S系統電纜線路進戶時的PEN線重復接地應按如圖4所示的方法施工，利用總配電箱的接線端子進行PEN線和室內總干線的N線及PE線的連接。

電氣控制箱內設PE端子，箱內PE端子采用不小于16㎜2的ZR-BV導線與接地母線可靠連接。

4.4 等電位聯結

總等電位聯結是在建筑物的每一電源進線處，將建筑物內導電部分匯集到進線配電箱近旁總等電位連接端子板上而相互連接：進線配電箱的保護線干線（即PEN排），自電氣裝置接地極引來的接地干線，建筑物內水管、煤氣管、采暖和空調管道等金屬管道，條件許可的建筑物金屬構件等導電體。

總之，建筑供電系統為了保證人身安全、電氣設備以及建筑物的安全，必須采取保護接地（接零）措施 。TN系統接地保護措施通常采用工作接地、保護接零、重復接地、等電位連接、防靜電接地等措施，消除或降低了危險故障電壓的危害。小區建筑采用TN—C和TN—S混合型式即TN—C—S系統，在達到使用要求的同時節約和降低了成本，符合公眾的消費利益。

[1]胡國文，胡乃定.民用建筑電氣技術與設計[M].清華大學出版社出版.

[2]龔延風，陳衛.建筑消防技術[M].學教育出版社.

[3]劉勁輝，劉勁松.建筑電氣分項工程施工工藝標準手冊[M].中國建筑工業出版社出版.

責任編輯：余詠梅

Construction Techniques for Grounding Devices Concerning Low-Voltage Distribution System in Residencial Areas

The paper,by adopting a brief introduction of the three different grounding method of low-voltage distribution system:TN,TT,and IT, describes some protective measures for grounding devices of low-voltage distribution system in residential areas.A combination of methods of TN-C and TN-S,i.e.TN-C-S,for cost-reducing are applied to meet the operation requirements for the good of the public consumption interests.

working grounding;protective neutralization;multiple grounding;equipotential bonding;anti-static grounding

TU895

：A

：1671-9107（2010）07-0044-04

10.3969／j.issn.1671-9107.2010.7.044

2010-3-4

孟建欣（1963-），男，本科，工程師。