建筑电气低压配电设计中各种接地系统的分析

2014-04-16张智广西水利电业集团有限公司荔浦供电分公司

经济技术协作信息 2014年11期

张智/广西水利电业集团有限公司荔浦供电分公司

张智/广西水利电业集团有限公司荔浦供电分公司

科技的不断进步，带动了各行各业的发展，近些年来，建筑行业的飞速发展就是最好的例子。在建筑建设中，电气低压配电系统是其重要的组成部分，而各种接地系统又是电气低压配电系统中不可缺少的部分，因此对建筑电气低压配电设计中的各种接地系统的分析就显得十分的重要。

建筑；电气低压配电设计；接地系统；分析

接地系统是建筑电气低压配电设计中非常重要的组成部分，在设计时也需要注意很多的问题。就目前来说，接地系统主要有三种，依次为：TN、TT、IT。这三种接地系统TN又可以详细的划分三种系统依次为：TN－C、TN－S、TN－C－S。接下来，笔者就建筑电气低压配电设计中这几种接地系统的相关问题做具体的分析。

一、TN－C系统

TN－C系统是TN系统中的一种，在了解TN－C系统之前，我们要简单的了解一下这几个字母表达的含义。T是电源直接接地的意思，N是中性线在电源处接地的意思，C是中性线和保护线变成一根的意思。根据这几个字母含义，我们就可以总结出何为TN－C系统，即：中性线N和保护线PE变成整体，也就是将电气低压配电设备的外壳和保护线、中性线一起连接在PEN线上，把它当作保护接零。但是TN－C系统有一个特别需要注意的问题，那就是，在正常情况下，PEN有正常的电流流过之外，还有一定的谐波电流流过，这就非常容易导致事故的发生，因为谐波电流流过PEN线之后，电气低压配电设备和金属管线上就会存在一定的电压，如果发生短路，就会出现很高的对地电压。

二、TN－S系统

TN－S系统中是TN系统中的另一种，它不同于TN－C系统。主要体现在，中性线和保护线不用同一根线，而是各自用一根，S就是表示这个含义。根据S的含义我们就能了解到，在TN－S系统中，N中性线和PE保护线并不是用一根线，而是分开用，这样在保护线上，正常的负荷电流就可以不流过，保护线的金属管线和电气低压配电设备的外壳上就不会有电压存在，所以TN－C系统是最适合用于民用建筑等人口密集的建筑的电气中。

这里需要说明的是，在TN－S系统中，中性线上的电流不止一种，主要有以下几种：

首先，谐波电流。在现代社会中，之所以会产生谐波电流，最重要的是因为大量使用直流电子设备和夜晚的荧光灯。这些设备非常容易产生高次谐波，这些谐波不仅会给电源造成污染，还会给中性线带来谐波电流。中性线上的谐波电流层层的叠加，电流是非常大的，有时甚至超过相线电流；其次，单相工作电流。中性线上的电流等于相线上的电流，但是随着生活水平的提高，人们的照度要求不断的提高，因此单相工作电流也就随之增加，这点是不能忽略的；最后，三相不平衡电流。这种情况在单相负荷的供电系统中是经常出现的，更是不能忽视的现象，伴随着时间的推移，这种不平衡的情况会越来越复杂。TN－S系统就是针对这种现象制订的。

三、TN－C－S系统

在介绍TN－C系统和TN－S系统时，都交代了这几个字母表示的含义，那么，TN－C－S又表示什么含义呢？TN－C－S主要有两部分，而一部分是N中性线和PE保护线是一根线，而另一部分这两者则是分开的。在民用建筑配电中，TN－CS是常用的接地系统，通常电源线路中用PEN线进入建筑物总进线柜上后，再分为N线和PE线。这种方式接线简单，具有一定的安全性，适用于分散的民用建筑物配电。由于电源线路中的PEN线上有一定的电压降，此电位仍将呈现在设备的外壳上，因此在单体进线处将PEN线做重复接地，接地电阻≤10Ω后，分为PE线和N线，N线与地绝缘。

四、TT系统

该系统过去称为接地制，用电设备外壳用单独的接地极接地，与电源的接地在电气上无联系，各个建筑物的电气设备用自己的接地极接地，PE线互不连接，这就杜绝了故障电压沿PE线自户外窜入户内的危险。因此供电部门提供给公用低压电网供电的用户大多是用TT接地系统，在农村用得较广。

五、IT系统

IT系统中性点不直接接地或经高阻抗接地，也就是说电源带电部分对地绝缘，用电设备的金属外壳直接接地。该系统主要用于电机系统接地。IT系统不宜配出N线，如要配出N线时，需要在N线上装设过电流保护，并用来包括N线在内的所有导线断电。在有大量的单相用电设备时，需要配出N线。可在三相电源设置四极断路器或隔离开关，在发生短路故障时同时切断相线及N线。

六、PE线的作用及约束条件

在民用建筑中，常用的低压配电系统的接地形式有3种。在这些低压配电系统设计中，需将所有电气设备及可触及到的金属物体与保护PE线相连。在电气设备与其相连的情况下，对电气设备及操作人员起到保护作用。因此，在低压配电系统保护中，PE线的设置是十分重要的一项技术措施。

PE线设置中要考虑以下问题：一方面，在TI－S、TN－S－N系统中，当出现接地故障时，由于PE线在接地故障持续时间内承受单相短路电流，因此在PE线上所产生的接触电压值需低于安全电压50 V；另一方面，PE线敷设时尽量与配电导线靠近并同路敷设，尽可能降低相线－－中性线回路阻抗，提高接地故障保护电器的灵敏度，同时也降低PE线上的接触电压。同路敷设是指PE线与配电导线同管、同线槽或桥架敷设。

近些年，有些产品只是单纯为了满足TN－S名TN－C－S系统在制式上的要求，实际上这些系统只要求提供一条低阻抗的电流通道，并不要求每个出线回路PE线均需专设。各组PE线的选择应按组内出线回路最大接地故障电流值来确定，或者按组内最大相截面积来确定。对于小容量支线回路，PE线允许专设。