建筑电气低压配电设计中各种接地系统的探讨

建筑电气低压配电设计中各种接地系统的探讨

郭强

安徽国联建设工程有限公司安徽省阜阳市236600

摘要：接地技术不仅关系到系统的正常可靠运行，而且关系到财产以及人身安全。文章从接地系统安全的角度出发，结合建筑电气低压配电设计中各种接地系统的实际，对建筑电气低压配电设计中各种接地系统进行深入的研究和探讨。

关键词：低压电气设备；接地装置；TN系统；接地电阻

一、建筑电气低压配电设计过程中各个接地系统的概述

建筑电气低压配电中的接地也就是将目标电气与大地相连的过程，在配电领域因为大地的电阻相对较低，而电容相对较大，所以在建筑电气低压配电中将电气的带电端与大地相连能够保证用电主体的用电安全。在低压配电活动中因为接地原理的不同，接地系统分为很多种不同的类型，其中较为典型的有TN系统、TT系统、IT系统，其中TN系统又可以分为TN-C系统、TN-S系统和TN-C-S系统，在这些接地系统中，T代表的是电源的直接接地线，I代表的是经过一定的抗阻或者一定绝缘测试的接地，N是指接地系统中的中性线，C指的是在具体应用中将中性线与保护线合并为一体的特殊形式，S则代表中性线与保护线分开使用单独承担接地任务的接地形式。在建筑电气低压配电设计中各种接地系统中，工作人员主要会面临来自两个方面的问题，一方面是供配电系统中电源端带有电导体的接地问题；另一方面是供配电系统中负荷端电气装置外露点部分的接地问题。

二、低压配电系统接地制式的分类和表示法

低压配电系统的接地制式按配电系统和电气设备的接地组合来分类。按照国际电工委员会IEC规定，低压配电系统接地制式的表示法一般由两个字母组成，必要时可加后续字母。低压配电系统的接地制式分为TT、IT、TN三种。TN系统按中性线（N线）与保护线（PE线）的组合方式，又分为TN-C、TN-S、TN-C-S三种形式。第一个字母表示电源接地点对地的关系，其中T表示直接接地；I表示不接地或通过阻抗与大地接地。第二个字母表示电气设备的外露导电部分与地的关系，其中T表示外露导电部分直接接地，与电源的接地无关；N表示外露导电部分与电源系统接地点或与该点引出的导线相连接。后续字母表示中性线与保护线之间的关系，其中C表示中性线与保护线合并为PEN线；S表示中性线与保护线分开；C-S表示在电源侧为PEN线，从某点分开为N线和PE线。

三、电气低压配电中接地系统的故障保护措施

虽然接地系统的正确选用，能够进一步提高低压配电的安全性和可靠性，但是如果出现接地故障仍然会使低压配电的正常运行受到影响，所以，必须对接地系统采取必要的接地故障保护措施。由上文分析可知，在电气低压配电中，常用的接地系统有三种，即TT、TN和IT，鉴于此，下面重点对这三种接地系统的故障保护措施进行分析。

1、TT系统

本系统是指，电力系统中性点直接接地，电气设备外露导电部分与大地直接连接，而与系统如何接地无关。专用保护线（PE线）和工作中性线（N线）分开，PE线与N线没有电的联系。正常运行时，PE线没有电流，N线可以有电流。在TT系统中负载的所有接地均称为保护接地。当电气设备的金属外壳带电（相线碰壳或设备绝缘损坏而漏电）时，由于有接地保护，可以大大减少触电的危险性。但是，低压断路器（自动开关）不一定能跳闸，造成漏电设备的外壳对地电压高于安全电压，属于危险电压。当漏电电流比较小时，即使有熔断器也不一定能熔断，所以还需要漏电保护器作保护，困此TT系统难以推广。TT系统适用于无等电位连接的户外场所，如户外照明、户外演出场所、户外集贸市场等场所的电气装置。

2、TN系统

2.1TN-C系统

接地系统的TN-C系统就是在接地线路设计活动中将中性线N与保护线PE结合在一起，以一条线承载中性线和保护线两种保护功能接入大地，在具体的接地活动中主要就是将电气设备的金属外壳与PE线、N线连接在PEN线上，这样结合在一起的主线既可以作为中性线使用又可以作为保护线使用，降低了接地系统的施工负担，提高了接地系统设计的效率。在具体的TN-C系统运行过程中，PNE线既能够承载复杂的电流运行，还能够承载谐波电流。同时其在运行过程中因为大地的自身的电阻较低、电容较大会在高电流经过时保持较低的电位水平，能够起到一定的降低电气设备过高电压的作用，结合TN-C电气接地系统的这些特点，可以综合分析出TN-C接地系统，更加适合在三相负荷较为均衡的供电系统中应用，能够有效的提升电气系统的安全性。但是其自身的缺点也是相对明显的，因为中性线与保护线的结合使用，导致保护线中电流对中性线的稳定性影响很大，在较为精密的系统中使用中性线的不稳定会影响系统整体的稳定性。所以在对供电系统进行接地设计的过程中，接地线应该尽量避免与中性线混用，以保证建筑电气低压配电设计中各种接地系统的安全。

2.2TN-S系统

TN-S接地系统是指在接地系统中中性线N与保护线PE之间并没有直接的联系，而是分别从电气系统中接出并按照固定的要求接入大地，所以安全线PE在正常状态下都是不带电的，与之相连接的建筑电气外壳也是不带电的。同时中性线因为没有了保护线中电流的干扰，在电气系统运行过程中的稳定性也有了明显的提升，这种对建筑电气安全性有较高维护水平的接地系统，其自身对建筑电气的安全维护性水平较高，在民用住宅中有较大的应用市场，在一些对设备供电稳定性要求较高的精密电子设备中这种接地系统也较为实用。具体连接方式如图1所示。

图1：TN-S接地系统连接示意图

2.3TN-C-S系统

TN-C-S接地系统是一种将中性线与保护线整体结合又部分分开的接地系统，TN-C-S是民用建筑配电活动中常用的一种接地系统，通常集中应用在较为分散的民用建筑配电活动中。其在民间应用广泛的原因是其自身的接地原理比较明确，而且具体的接线方式也比较简单，在建筑电气安全防护上也有较高的安全性，在具体的应用实践中因为中性线N与保护线PE本身还是有部分相连的，所以PEN线还是具备一定的降压能力，同时这种将电压也作用在建筑电气的外壳上，会对建筑电气自身的电气性能产生一定的影响。所以严格意义上来讲PEN线必须重复接地，而且PE线与中性线之间必须要有严格的绝缘，中性线与大地之间的绝缘效果也必须提高到一定程度才能保证整个接地系统的安全性能。具体接线方式如图2所示。

图2：TN-C-S接地系统连接示意图

3、IT系统

IT方式供电系统I表示电源侧没有工作接地，或经过高阻抗接地。即本系统的电源不接地或通过阻抗接地，电气设备的外壳可直接接地或通过保护线接至单独接地体。IT方式供电系统在供电距离不是很长时，供电的可靠性高、安全性好。一般用于不允许停电的场所，或者是要求严格地连续供电的地方，例如电力炼钢、大医院的手术室、地下矿井等处。运用IT方式供电系统，即使电源中性点不接地，一旦设备漏电，单相对地漏电流仍小，不会破坏电源电压的平衡，所以比电源中性点接地的系统还安全。但如果用在供电距离很长时，供电线路对大地的分布电容就不能忽视了。因为在负载发生短路故障或漏电使设备外壳带电时，漏电电流经大地形成架路，保护设备不一定动作，这是危险的，只有在供电距离不太长时才比较安全。

结束语

在建筑领域电气低压配电设计活动中，安全是主要的影响因素所以建筑电气低压配电设计中的接地系统选择和应用成为一个关键性的内容，对建筑电气低压配电设计中各种接地系统的探讨具有鲜明的现实意义，本文从建筑电气低压配电设计过程中各个接地系统的概述、建筑电气低压配电设计过程中接地系统的特点、建筑低压配电系统中的接地保护设计三个角度对这一问题进行了深入的研究，以期为建筑电气低压配电设计中各种接地系统应用水平的提升提供支持和借鉴。

结束语

通过上述对低压电气设备接地装置技术措施的分析，对正确运用低压设备接地装置的技术措施有了进一步的了解，从而达到保证接地装置系统的可靠运行及操作人员人身安全的目的。

参考文献：

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[2]蔺怡.建筑电气低压配电设计中各种接地系统的分析[J].黑龙江科技信息，2014（16）：79.

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