建筑電氣低壓配電設計中各種接地系統分析

聶慧敏

建筑電氣低壓配電設計中各種接地系統分析

聶慧敏

摘 要：城市建筑電氣低壓配電系統使用是否合理是衡量城市現代化標準的重要參數之一，根據不同城市地貌以及建筑電氣低壓配電系統的不同類型選用不同的接地系統是電力規劃建設中不可忽視的一個環節。研究分析不同接地系統的特點、探尋新的接地方式，是未來城市建筑電力發展的重要課題。

關鍵詞：建筑電氣；低壓配電；接地系統

一、低壓配電接地系統基本概述

分析接地系統的特點并合理使用是城市電力工程的安全規范建設的重要前提，國際上將現階段接地系統分為三大類：TN系統、TT系統與IT系統，T是指高電勢的電源與零電勢的地面直接相接；I指電源與地面通過高阻抗線路連接或直接斷路使兩者間沒有電流通過，N特指連接電源與地面的導線，即中性線。靈活選用適當的接地系統能保證配電設備的正常運轉并有效提高安全系數。

二、TN接地系統綜合性質分析

TN接地系統按照中性線與保護線安裝的相對位置關系又可分為TN-C，TN-S，TN-C-S三種子類接地系統。分析各子系統的的各自特點與適用范圍是掌握TN接地系統性質的關鍵。

（1）中性線與保護線共用一根連接線，并與設備金屬外殼一同接地的方法屬于TN-C接地系統，該系統在正常的電流輸送過程中還能承載額外的少量諧波電流，并且在電路發生故障時，通過PEN線保護接零形成的高伏對地電壓，在一定程度內能承受電器設備受到電路故障造成的損害。但用此法連接的PEN線具有雙向導通特性，在接線兩段壓差過大或壓差變化過快的情況下，極易發生電位非常規轉移，而當中性線的電壓過高時，會燒壞接線與電氣設備。故TN-C接地系統不適用于對供電需求精確度較高的電子設備，但其安全性強的優勢使得該系統被大量用于提供穩定供電的三相負荷供電系統中。

（2）TN-S接地系統的核心是隔離保護線與中性線后分別接地，同TN-C相比僅有N線會在電器工作時有電流流過，PE線作為電路的保護線不會經過電流。這種接地方法提高了電力提供、電力輸送、電力使用整個電路體系的可操作性，是改革開放前作為家庭用電接地系統的首選。但電器工作時經過N線的電流類型會增加許多，其中以工作電流、諧波電流以及三相傳輸時產生的不平衡電流居多，這將導致電流總值相對較大，其次，N線上的阻抗也與線路復雜程度呈正相關，以家庭用戶用電為例，其眾多負載匯總后的N線阻抗與接線上經過的總電流將會在結點處與大地形成極高的電壓差，加之若家庭電器使用不當導致負載過大，容易導致電擊事故的發生。

（3）若保護線與中心線一部分屬于TN-C接地系統，一部分與TN-S接地系統相同相互隔離分開，就屬于我國居民配電設計中最常采用的TN-C-S接地系統。這套接地系統在保證安全性的同時，提高了接線方式的操作性，但應做好對接地端的保養和定期檢查，以防止這種安全簡便的接線方式變成了純粹的TN-C接地系統或TN-S接地系統，造成不必要的損失。

三、TT接地系統性質分析

TT接地系統中文名為接地制，該接地系統強調每一根電氣設備的PE線與電源的接地線各自獨立接地，對N線無特殊要求。TT接地系統有效杜絕了某一個金屬設備出現故障導致線路中各處電壓均發生不穩定波動的危險情況，這一特性在很大程度上迎合了共用低壓配電電網的負載需求，并能較好的適應分散度高、負載阻抗小、設備使用易故障的村落居民用電，在我國農村居民配電中心接地系統被廣泛使用。但若在高壓配電系統中使用接地制接法接地，會導致每一條PE線末端電壓過高，而大地電勢為零，這將增大PE線與大地發生絕緣擊穿損壞整條電路的概率，因此，保證低電壓供應是TT系統正常使用并發揮功效的重要前提。

四、IT接地系統性質分析

IT接地系統相比于前兩種接地系統的電路安全性保護所對應的要求更多，中性線N上的中性點必須接入高阻抗或對電源與大地做斷路處理形成I連接方式；各負載設備的金屬導電部分也必須通過接地保護級與大地相接。

IT接地系統最大的優點在于能在整個電路出現第一次故障時，不需切斷電源進行故障排除，因為第一次故障時系統會使線路中的故障電流在安全檢查范圍內，不會增加設備的損耗，并且設備外露導電部分不會聚集電荷形成高電勢，接地端也不會出現絕緣擊穿，故能在設備繼續運行的條件下進行故障檢查與排除，如此高的安全保障適用于電動機機械動力核心設備、發電器械主力發電設備和其它依靠電力運行器械的核心部件等需長時間工作且需要盡量避免故障而停止運轉的負載設備。

但當出現第二次故障時，低電流的保護就會失效，整個電路會流竄更高的電流，情況嚴重時會將整個電路燒壞，因此，使用IT接地系統的配電設備都會在電源部分安裝二次故障自動斷路的保護裝置。

五、我國各類接地系統現狀

在我國普及配電設備的前期，大部分使用的是TN-C接地系統，由前文可知該系統的接地保護范圍僅適用于穩定負載，在相當長的一段時間里阻礙了國家高精度裝置及波載技術設備的發展。

直到改革開放后國家電力部門引進了國際IEC標準，才針對供電設備及電路負載的不同采用了不同的接地方式，如今我國民用建筑通常使用的是TN-S系統，該系統是當下所有系統中耗能最少、成本最低與居民用電適用范圍最廣的，但在大面積低壓電力網絡供電方面就會存在N線過長與三相線路不均衡的缺陷，容易造成電器設備漏電，引發安全事故。

為保證在大面積低壓配電區域用電人員的安全，應當減少N線長度從而減少電路阻抗損耗，對此，應選擇TN-C系統或者TN-C-S系統替換TN-S系統，城市低壓配電所采用TN-C系統針對提高安全性就是替換TN-S接地系統的特例。

六、接地系統未來發展淺度分析

對于民用建筑，用電安全是未來建筑電氣的核心發展目標，當前電路安全設計大部分采用PE線與負載設備金屬導電部分相連后接入接地極的方法，因此，保護加強PE線，防止斷路是保證用電安全的關鍵，提高PE線的耐熱性、強電流承受性、抗壓性、低阻抗性以及應急情況在代替某條工作線路后的工作效率等相關因素，都可以為整個電路系統和用電人員提供強有力的安全保障。

參考文獻

[1]馬娜.建筑電氣低壓配電設計中各種接地系統的探討[J].門窗，2014.

[2]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）.

中圖分類號：TM862

文獻標識碼：A

作者簡介：聶慧敏，男，1985年10月20日出生，畢業于黑龍江八一農墾大學，電氣工程及其自動化專業，現從事建筑電氣設計工作。