建筑電氣低壓配電設計中各種接地系統(tǒng)的研究

葉玉平

摘 要：低壓配電系統(tǒng)的設計直接關系著整個建筑電氣系統(tǒng)的安全和穩(wěn)定，從系統(tǒng)安全角度出發(fā)，設計人員應該注重低壓配電系統(tǒng)方面的設計應用和研究。本次研究的主要內(nèi)容是對低壓配電設計中各種接地系統(tǒng)應用進行探討。

關鍵詞：設計應用；低壓配電；接地系統(tǒng)

1 引言

在低壓配電設備應用程度不斷提高的當下，人們對低壓配電系統(tǒng)的安全越來越關注，由此引起了設計人員對低壓配電系統(tǒng)設計方面的重視。相關設計人員在進行低壓配電系統(tǒng)應用設計時，應該對接地系統(tǒng)進行合理的選擇，確保建筑施工項目中低壓配電系統(tǒng)的順利實施。

2 接地系統(tǒng)概述

接地系統(tǒng)涉及到的領域有建筑行業(yè)、電力行業(yè)、計算機行業(yè)等。接地系統(tǒng)中的接地設計主要是對設備進行保護，從而降低電氣設備在應用過程中出現(xiàn)觸電或者漏電等事故，進而對用戶的用電安全提供一定的保障。在進行接地時，主要是利用外殼接地線或者金屬底盤使電氣設備與大地相連。通過接地能夠使電力設施和電氣設備能夠與大地形成一個回路，從而達到對設備進行保護的目的。因為建筑電氣低壓配電系統(tǒng)接地時需要將目標電氣與大地連接，而大地電容量大、電阻小，所以在接地過程中能夠保證用電主體的用電安全。接地原理是指大地夠吸收大量外來電荷的同時，能夠保障電位不變，從而對低壓配電系統(tǒng)電流與電壓產(chǎn)生保護作用。當建筑電氣低壓配電系統(tǒng)得到保護時，電力系統(tǒng)的安全性便會得到有力的保障。由于低壓配電系統(tǒng)接地原理不同，因此在設計時應針對不同的工程選擇合適的接地系統(tǒng)。

低壓配電系統(tǒng)在進行接地時，多數(shù)是將電氣設備與大地相互連接，因為大地中的電阻很低，可以將電阻當作零來應用。然而接地之后產(chǎn)生的電容很大，需要對低壓配電接地系統(tǒng)進行合理設計，從而確保用戶用電的安全與穩(wěn)定。對接地網(wǎng)進行研究可知，既有一個接地極組成的接地網(wǎng)，也有很復雜或者十分龐大的接地網(wǎng)。設計人員在進行建筑電氣低壓配電設計時，需要根據(jù)工程需求進行接地網(wǎng)尺寸的選擇。對建筑電氣低壓配電系統(tǒng)應用進行了解可知，當前應用的低壓配電接地系統(tǒng)中，較為典型的有IT系統(tǒng)、TT系統(tǒng)和TN系統(tǒng)。IT接地系統(tǒng)供電具有一定的安全性與可靠性，即使設備出現(xiàn)漏電問題，也不會對電源電壓平衡造成破壞，可將其應用于一些供電距離較短的區(qū)域。TT接地系統(tǒng)在鋼材方面的消耗量比較大，施工時間比較長，且多數(shù)材料無法再回收利用。為減少TT接地系統(tǒng)在鋼材方面的消耗量，施工單位一般會安裝一組專門的接地裝置。TN接地系統(tǒng)對材料的消耗量較低，工期較短，其在建筑電氣工程中的應用范圍相對較廣。從低壓配電系統(tǒng)應用來看，電源端導體接地與電氣設置裸露出來的可導電部分接地是事故發(fā)生的常見問題。因此，相關設計人員在進行建筑工程低壓配電接地系統(tǒng)時，應該合理的選擇接地系統(tǒng)形式，確保電氣系統(tǒng)的安全[1]。

3 分析接地系統(tǒng)

3.1 IT系統(tǒng)

IT接地系統(tǒng)即電源中性點不接地或通過高阻抗接地、用電設備外露可導電部分直接接地的系統(tǒng)。在建筑工程建設中，電氣設備外殼屬于直接接地情況，所以這種設計方式在實際應用過程中會直接導致故障電流弱化，從而減少觸電情況的概率。在實際應用時，IT系統(tǒng)會對故障信息進行反饋，從而發(fā)出警示，然后由相關維修人員對故障進行排除和維修。由于這種接地系統(tǒng)在故障出現(xiàn)時采用不停電方式對供電系統(tǒng)及設備進行保護，因此此類系統(tǒng)可以實現(xiàn)對局部停電的維護目的。從IT接地系統(tǒng)應用來看，該系統(tǒng)主要應用于一些不間斷供電場所或者對接地故障電壓要求比較嚴格的區(qū)域，比如需要防火防爆要求的區(qū)域、應急電源裝置、胸腔手術室或者礦井下電氣裝置等[2]。

3.2 TT系統(tǒng)

TT系統(tǒng)將電源中性點直接接地、用電設備外露可導電部分也直接接地的系統(tǒng)。通常將電源中性點的接地叫做工作接地，而設備外露可導電部分的接地叫保護接地。TT系統(tǒng)中，這兩個接地必須是相互獨立的。這種設計方式能夠利用電氣設備外的帶電金屬外殼對電氣設備進行保護，因為當金屬外殼漏電時，可以與大地形成一個回路，將漏出來的電流接入到接地體中。因此，將這種接地系統(tǒng)應用于電氣低壓配電系統(tǒng)設計中，能夠?qū)﹄姎庠O備提供一定的保護，從而降低設備在使用過程中出現(xiàn)漏電情況的概率。對TT接地系統(tǒng)應用情況進行分析，在日常工作中，熔斷器可能會因為漏電電流量過小而不會進行熔斷保護。針對這種情況，設計人員應該對繼電保護器進行合理的選擇，確保當電氣設備外殼帶電金屬存在漏電情況時，能夠及時進行熔斷保護。另外，因為TT系統(tǒng)在應用過程中會消耗很多的材料，而且材料在應用之后無法回收利用，所以多數(shù)施工人員在進行TT接地系統(tǒng)應用安裝時，都會存在浪費材料和施工時間的現(xiàn)象。因此，相關設計人員在進行TT接地系統(tǒng)設計應用時，應該對TT接地系統(tǒng)中相關技術進行合理設計，從而確保安裝材料的合理性與科學性，以減少施工成本方面的消耗[3]。TT系統(tǒng)主要應用于一些電力需求量較低的區(qū)域或者公共低壓電網(wǎng)中，尤其是在一些農(nóng)村地區(qū)中的應用范圍很廣泛。

3.3 TN系統(tǒng)

TN系統(tǒng)即電源中性點直接接地、設備外露可導電部分與電源中性點直接電氣連接的系統(tǒng)。從TN系統(tǒng)應用情況來看，當前TN系統(tǒng)可以劃分成TN-C、TN-C-S與TN-S三種系統(tǒng)。其中TN-C系統(tǒng)主要是通過電氣設備金屬外殼使中性線和保護線與PEN線連接，從而合并到一處，形成一條線，一起接到大地中。這種方式設計出來的PEN線能夠產(chǎn)生一定的電壓降，從而對金屬外殼和金屬光線起到一定的保護作用。而且在實際應用過程中，PEN線能夠使正常電流與諧波電流通過。因為在應用過程中PEN線可能存在斷線或者斷路情況，從而對電力的正常應用造成影響，所以相關設計人員在進行PEN線設計時應該避免其他線的混合設計。由于它固有的技術上的種種弊端，現(xiàn)在已經(jīng)很少采用，尤其是在民用配電中已基本上不允許采用。TN-C-S接地系統(tǒng)主要是對中性線和保護線進行整合與分開相結合的接地方式。在進行中性線和保護線連接設計時，PEN線會存在降壓能力，容易對電氣設備的正常使用造成影響。針對這種情況，相關設計人員應該利用重復接地方式，使接地線和中性線之間處于完全絕緣狀態(tài)，大地和中性線之間處于絕緣狀態(tài)。由于這種接地系統(tǒng)的安全性能較高、應用操作簡便，因此其在實際的設計應用相對較多，特別是工廠的低壓配電系統(tǒng)、城市公共低壓電網(wǎng)及小區(qū)的低壓配電系統(tǒng)。TN-S系統(tǒng)最大特征是中性線與保護線在系統(tǒng)中心點完全分開后，不能再有任何電氣連接。中性線與TT系統(tǒng)相同，不同的是用電設備外露可導電部分通過PE線連接到電源中性點，與系統(tǒng)中性點共用接地體，而不是連接到自己專用的接地體。此系統(tǒng)在低壓配電系統(tǒng)中應用較為廣泛，特別是自帶變配電所的建筑中，幾乎無一例外地采用了這種系統(tǒng)。

4 結語

綜上可知，接地系統(tǒng)是建筑工程電氣低壓配電設計中的重要組成部分，對用電設備的穩(wěn)定運行與用戶的安全用電能夠起到一定的推動作用。在電力設備應用范圍不斷擴大的當下，接地系統(tǒng)的設計質(zhì)量越來越重要。因此，設計人員在應用建筑電氣低壓配電系統(tǒng)設計時，應該注重接地系統(tǒng)的合理選擇，從而確保用戶的生命財產(chǎn)安全。

參考文獻：

[1] JGJ16—2008.民用建筑電氣設計規(guī)范[S].

[2] GB50057-2010.建筑物防雷設計規(guī)范[S].

[3] JGJ312-2013醫(yī)療建筑電氣設計規(guī)范[S].