小区低压配电系统接地保护装置施工技术

孟建欣

（重庆建新建设监理有限公司 重庆 400030）

小区低压配电系统接地保护装置施工技术

孟建欣

（重庆建新建设监理有限公司 重庆 400030）

本文通过对低压配电系统的TN、TT、IT三种接地型式的简单介绍，重点叙述了小区建筑低压配电系统的接地保护措施，小区建筑采用TN—C和TN—S混合型式即TN—C—S系统，在达到使用要求的同时节约和降低了成本，符合公众的消费利益。

工作接地；保护接零；重复接地；等电位联结；防静电接地

1 概述

小区电气装置接地的目的，首先是为了保证人身安全，当电气装置某处绝缘损坏使外壳带电时，如果人一触及，电气接地装置可使人体避免触电的危险；其次是为了保证电气设备以及建筑物的安全，一般采用过电压保护接地，静电感应接地。

电流流入大地时，在土壤中作半球形扩散，实验证明，在距接地点20m远处，土壤散流电阻趋于零，该处称为电气上的“地”。人体触接在地面上水平距离为0.8m处与沿设备外壳离地面垂直距离为1.8m处两点之间的电位差（即电压）称为接触电压。在有电位差的地面，人跨步时两脚之间（取0.8m的跨步距离）的电压称为跨步电压(如图1)。

减小跨步电压的措施是设置多根接地体组成的接地装置，最好的办法是用多根接地体连接成闭合回路，这时接地体回路之内的电位分布比较均匀，即电位梯度很小，可以减小跨步电压。

图1 接地电流及电压

2 低压配电系统接地型式

低压配电系统的接地形式分为三种：TN系统、TT系统和IT系统。

电气基本保护系统中，保护方式分为TT系统——保护接地和TN系统——保护接零。将电气设备的金属外壳作接地的保护系统称为TT系统，将电气设备的金属外壳作接零保护的系统称为TN系统。

2.1 TN系统

电源有一点直接接地，电气设施的外露可导电部分用保护线与该点连接（亦称为“保护接零”），根据中性线与保护线的组合情况，又分为以下3种型式：

（1）TN-S系统：整个系统的中性线（N）和保护线（PE）是分开的（图2（a））。

图2 （a）TN-S系统

（2）TN-C-S系统：N线与PE线是先合后分，为了节约成本，小区建筑低压配电系统通常采取TN-C-S系统 （如图2（b））。

图2 （b）TN-C-S系统

（3）TN-C系统：整个系统的N线和PE线是合一的（称为PEN线）（如图2（C））。

图2 （c）TN-C系统

2.2 TT系统

电源有一点直接接地，电气设施的外露可导电部分接至电气上与电源接地点无关的接地极（亦称为“保护接地”）。这种系统亦被经常采用，尤其是由公共低压网络供电的用户（如图2（d））。

图2 （d）TT系统

2.3 TT系统与TN系统的比较

将中性点直接接地的低压配电系统中，采用TN系统较采用TT系统效果更好。

（1）TN较TT安全度高。当用电设备发生碰壳故障时，TN较TT的故障点电流大，所以不仅熔体熔断的时间短、更安全，同时较TT系统保护用电设备的容量也相应增大。

（2）TN较TT更经济。由于建筑设备较多，如采用TT系统，将造成较多的钢材埋入地下，费用较大；而TN系统多加一根保护零线，费用较低。

（3）同一供电系统中，不得一部分电气设备作保护接零，而另一部分电气设备作保护接地。

在低压配电系统中，用电设备采用保护接地还是采用保护接零，取决于该供电系统的供电变压器的运行方式。如果变压器中性点不接地，那么该用电系统所有用电设备均采用保护接地；若变压器中性点直接接地，则该系统所有用电设备全部采用保护接零。

如果在变压器中性点接地的系统中，一部分用电设备采用保护接零，同时又有一部分采用保护接地，当保护接地设备发生碰壳故障时，由于短路故障电流不足以使保护装置动作，此时短路电流通过保护接地到工作接地，再到零线，导致接零设备在没有发生故障的情况下，外壳带电，所以在同一个配电系统中，保护方式要统一。

2.4 TN－C系统与TN—S系统比较

（1）由于TN—C的工作零线与保护零线共用一根线，所以当系统中出现三相不平衡，即使在无故障的情况下，零线中也会有电流，而在低压配电系统中经常是三相用电设备与单相用电设备共用，所以三相不平衡是经常的。当三相不平衡严重时，可能会导致触电事故。

在发生零线断线，而单相设备仍在运行时，单相设备的工作电流将通过工作零线到保护零线，而到其他用电设备的外壳，这样正常情况下，设备外壳出现对地相电压。由于漏电保护器的穿线规定，工作零线必须穿过漏电保护器；保护零线严禁穿过漏电保护器，否则会造成误动作，或保护器失去保护功能。所以变压器中性点直接接地的建筑电气供电系统中，必须采用TN—S系统。

（2）TN—S系统工作零线与保护零线分设，保护零线在正常情况下不通电，只有当电气设备绝缘损坏时，通过故障电流。这样一来，正常情况下，保护零线没有三相不平衡电流，也不会使保护零线产生对地电压。

在工作零线与保护零线分离点以后，即使工作零线断开，只是单相设备不能启动，不会造成保护零线及用电设备外壳带电。

TN—S由于具有专用的保护零线，有利于安装漏电保护器，使其正常的功能不受限制。

2.5 TN—C—S系统

TN—C—S系统是指在同一系统中采用了TN－C与TN—S混合型式。小区建筑为了节约成本多为总配电箱（或设备控制箱）处预埋接地钢板或接地扁钢（与接地极可靠连通），系统电缆线路进户时，利用总配电箱（或设备控制箱）的接线端子进行PEN线和室内总干线（或控制箱控制电缆）的N线及PE线的连接。

2.6 IT系统

电源带电部分与大地间不直接连接，电气设施的外露可导电部分接地（即“保护接地”），主要用于有火灾或爆炸危险的厂房和不间断供电要求较高的某些场所（如矿山、井下等）。

中性点不接地而当一相接地后，似乎不能构成回路，但是由于每相导线对地有绝缘电阻和分布电容，因此接地的一相可通过绝缘电阻和分布电容与另外两相构成回路（图2（e))。

图2 （e）IT系统

3 小区建筑低压配电系统接地保护措施

TN系统接地保护措施通常有工作接地、保护接零、重复接地、等电位连接防、静电接地等措施。电气设备电机、变压器、电器、照明设备的底座和外壳、电气设备的转动装置，互感器的二次线圈，配电屏和控制台的框架，室外配电装置的金属和钢筋混凝土构架，以及带电部分的金属遮拦，电缆盒的金属外皮，布线的钢管等均应接地。

3.1 工作接地

电气设施由于运用和安全的需要，常将中性点接地，这种接地方式称为工作接地。如果变压器低压中性点没有接地，发生一相触地导致的结果将是电流不大，故障电路不能自动切断而长时间存在；接零设备对地电压接近相电压，触电危险性大；其他两相对地电压升高至接近线电压，单相触电危险性增加。为泄放电流而设置的防雷接地是防雷设施的工作接地。

3.2 保护接零

保护接零就是将电气设施在正常情况下不带电的金属部分与零线作良好接地的金属链接。保护接零适用于中性点接地的低压系统中即TN系统。采取了保护接零措施后，当电气设备绝缘损坏时，相电压经过外壳到零线，形成通路，将产生很大的短路电流，此电流远远超过保护电器的动作电流值，因此保护电器立即动作，故障设备也就脱离电源，从而防止了人身触电的可能性。

3.3 电位联结

等电位连接是使外露可导电部分、装置外可导电部分和装置外可导电部分电位基本相等的电气连接。总等电位连接的作用在于降低建筑物内的故障接触电压和不同金属部件的电位差，并消除自建筑物外经电气线路和各种金属管道引入的危险故障电压的危害。

3.4 重复接地

采用保护接零时，除系统的中性点工作接地外，将零线上的一点或多点与地再做金属链接，称为重复接地。如果有了重复接地，即使零线断线，带电外壳可以通过重复接地装置与系统中性点构成回路，产生接地短路电流，使保护电器动作（图3）。

图3 重复接地的作用

3.5 防静电接地

静电是由于摩擦等原因而产生的积蓄电荷，使自动化设备出现误操作，将带静电物体或有可能产生静电的物体（非绝缘体）通过导静电体与大地构成电气回路的接地称为防静电接地。防静电接地要求在洁净干燥的环境中，所有设备外壳及室内（包括地坪）设施必须与PE线作多点可靠连接。

4 低压配电系统接地施工技术

4.1 等电位预埋

屋面电气设备不少于1处接地点，管道不少于2处接地点，法兰间采用跨接线连接。

电梯井道接地点利用柱内两根￠16以上主筋从下 （基础）至上（屋顶机房）焊接连通。从负二层起，电梯井每两层距地0.5m处焊出100×100×6接地钢板，接地板与基础接地极可靠连通。电、水井接地点利用柱内两根￠16以上主筋从下（基础）至上（屋顶层）焊接连通，从负二层起，井内每二层距地1.5m处焊出100×100×6接地钢板。

设备接地点采用100×100×6接地钢板，在中心距室内地坪0.3m处与两根￠16以上可靠焊接并引下至地网。

4.2 接地干线敷设

（1）保护接地干线敷设

强、弱电井分别由底层到顶层（不能与屋面避雷网连通）安装一组80×6镀锌接地扁钢 （每层接地扁钢距地1.5m配钻2×￠10接地孔），分别接地。金属桥架及其支架全长应不少于2处与接地干线连接，自低压配电室到各栋楼总配电箱敷设一组40×4镀锌扁钢，沿桥架和电缆沟内敷设。接地线在穿越墙壁、楼板和地坪处应加设钢套管，钢套管应与接地线做电气连接。当接地线跨越建筑物变形缝时，应设补偿装置。

（2）变电所接地干线敷设

高低压变电所、柴油发电机房地网采用－50×5镀锌扁钢，引至建筑防雷引下线断开处连接，地网与10#槽钢不少于2处连接，地网接头采用焊接，Ld≥150，并采用热沥青玻璃丝布包裹。高低压变电所接地干线应有不少于2处与接地装置引出干线连接。沿建筑物墙壁水平敷设时，距地面高度250～300㎜，与墙面距离为10～15㎜，过门处埋地敷设，埋深150㎜，水平或垂直敷设时，在转角处需弯曲时应弯曲90°，弯曲半径不小于扁钢宽度的2倍。高低压变电所内接地线表面沿长度方向，每段15～100㎜，分别涂以黄色和绿色相间的条纹。接地干线上应设置不少于2个供临时接地用的接线柱或接地螺栓。

图4 TN-C-S系统接线做法

4.3 重复接地设置

首层起电缆井总配电箱及设备房的总配电箱须作重复接地。TN-C-S系统电缆线路进户时的PEN线重复接地应按如图4所示的方法施工，利用总配电箱的接线端子进行PEN线和室内总干线的N线及PE线的连接。

电气控制箱内设PE端子，箱内PE端子采用不小于16㎜2的ZR-BV导线与接地母线可靠连接。

4.4 等电位联结

总等电位联结是在建筑物的每一电源进线处，将建筑物内导电部分汇集到进线配电箱近旁总等电位连接端子板上而相互连接：进线配电箱的保护线干线（即PEN排），自电气装置接地极引来的接地干线，建筑物内水管、煤气管、采暖和空调管道等金属管道，条件许可的建筑物金属构件等导电体。

总之，建筑供电系统为了保证人身安全、电气设备以及建筑物的安全，必须采取保护接地（接零）措施 。TN系统接地保护措施通常采用工作接地、保护接零、重复接地、等电位连接、防静电接地等措施，消除或降低了危险故障电压的危害。小区建筑采用TN—C和TN—S混合型式即TN—C—S系统，在达到使用要求的同时节约和降低了成本，符合公众的消费利益。

[1]胡国文，胡乃定.民用建筑电气技术与设计[M].清华大学出版社出版.

[2]龚延风，陈卫.建筑消防技术[M].学教育出版社.

[3]刘劲辉，刘劲松.建筑电气分项工程施工工艺标准手册[M].中国建筑工业出版社出版.

责任编辑：余咏梅

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，工程师。