建筑电气低压配电设计中各种接地系统分析

聂慧敏

建筑电气低压配电设计中各种接地系统分析

聂慧敏

摘 要：城市建筑电气低压配电系统使用是否合理是衡量城市现代化标准的重要参数之一，根据不同城市地貌以及建筑电气低压配电系统的不同类型选用不同的接地系统是电力规划建设中不可忽视的一个环节。研究分析不同接地系统的特点、探寻新的接地方式，是未来城市建筑电力发展的重要课题。

关键词：建筑电气；低压配电；接地系统

一、低压配电接地系统基本概述

分析接地系统的特点并合理使用是城市电力工程的安全规范建设的重要前提，国际上将现阶段接地系统分为三大类：TN系统、TT系统与IT系统，T是指高电势的电源与零电势的地面直接相接；I指电源与地面通过高阻抗线路连接或直接断路使两者间没有电流通过，N特指连接电源与地面的导线，即中性线。灵活选用适当的接地系统能保证配电设备的正常运转并有效提高安全系数。

二、TN接地系统综合性质分析

TN接地系统按照中性线与保护线安装的相对位置关系又可分为TN-C，TN-S，TN-C-S三种子类接地系统。分析各子系统的的各自特点与适用范围是掌握TN接地系统性质的关键。

（1）中性线与保护线共用一根连接线，并与设备金属外壳一同接地的方法属于TN-C接地系统，该系统在正常的电流输送过程中还能承载额外的少量谐波电流，并且在电路发生故障时，通过PEN线保护接零形成的高伏对地电压，在一定程度内能承受电器设备受到电路故障造成的损害。但用此法连接的PEN线具有双向导通特性，在接线两段压差过大或压差变化过快的情况下，极易发生电位非常规转移，而当中性线的电压过高时，会烧坏接线与电气设备。故TN-C接地系统不适用于对供电需求精确度较高的电子设备，但其安全性强的优势使得该系统被大量用于提供稳定供电的三相负荷供电系统中。

（2）TN-S接地系统的核心是隔离保护线与中性线后分别接地，同TN-C相比仅有N线会在电器工作时有电流流过，PE线作为电路的保护线不会经过电流。这种接地方法提高了电力提供、电力输送、电力使用整个电路体系的可操作性，是改革开放前作为家庭用电接地系统的首选。但电器工作时经过N线的电流类型会增加许多，其中以工作电流、谐波电流以及三相传输时产生的不平衡电流居多，这将导致电流总值相对较大，其次，N线上的阻抗也与线路复杂程度呈正相关，以家庭用户用电为例，其众多负载汇总后的N线阻抗与接线上经过的总电流将会在结点处与大地形成极高的电压差，加之若家庭电器使用不当导致负载过大，容易导致电击事故的发生。

（3）若保护线与中心线一部分属于TN-C接地系统，一部分与TN-S接地系统相同相互隔离分开，就属于我国居民配电设计中最常采用的TN-C-S接地系统。这套接地系统在保证安全性的同时，提高了接线方式的操作性，但应做好对接地端的保养和定期检查，以防止这种安全简便的接线方式变成了纯粹的TN-C接地系统或TN-S接地系统，造成不必要的损失。

三、TT接地系统性质分析

TT接地系统中文名为接地制，该接地系统强调每一根电气设备的PE线与电源的接地线各自独立接地，对N线无特殊要求。TT接地系统有效杜绝了某一个金属设备出现故障导致线路中各处电压均发生不稳定波动的危险情况，这一特性在很大程度上迎合了共用低压配电电网的负载需求，并能较好的适应分散度高、负载阻抗小、设备使用易故障的村落居民用电，在我国农村居民配电中心接地系统被广泛使用。但若在高压配电系统中使用接地制接法接地，会导致每一条PE线末端电压过高，而大地电势为零，这将增大PE线与大地发生绝缘击穿损坏整条电路的概率，因此，保证低电压供应是TT系统正常使用并发挥功效的重要前提。

四、IT接地系统性质分析

IT接地系统相比于前两种接地系统的电路安全性保护所对应的要求更多，中性线N上的中性点必须接入高阻抗或对电源与大地做断路处理形成I连接方式；各负载设备的金属导电部分也必须通过接地保护级与大地相接。

IT接地系统最大的优点在于能在整个电路出现第一次故障时，不需切断电源进行故障排除，因为第一次故障时系统会使线路中的故障电流在安全检查范围内，不会增加设备的损耗，并且设备外露导电部分不会聚集电荷形成高电势，接地端也不会出现绝缘击穿，故能在设备继续运行的条件下进行故障检查与排除，如此高的安全保障适用于电动机机械动力核心设备、发电器械主力发电设备和其它依靠电力运行器械的核心部件等需长时间工作且需要尽量避免故障而停止运转的负载设备。

但当出现第二次故障时，低电流的保护就会失效，整个电路会流窜更高的电流，情况严重时会将整个电路烧坏，因此，使用IT接地系统的配电设备都会在电源部分安装二次故障自动断路的保护装置。

五、我国各类接地系统现状

在我国普及配电设备的前期，大部分使用的是TN-C接地系统，由前文可知该系统的接地保护范围仅适用于稳定负载，在相当长的一段时间里阻碍了国家高精度装置及波载技术设备的发展。

直到改革开放后国家电力部门引进了国际IEC标准，才针对供电设备及电路负载的不同采用了不同的接地方式，如今我国民用建筑通常使用的是TN-S系统，该系统是当下所有系统中耗能最少、成本最低与居民用电适用范围最广的，但在大面积低压电力网络供电方面就会存在N线过长与三相线路不均衡的缺陷，容易造成电器设备漏电，引发安全事故。

为保证在大面积低压配电区域用电人员的安全，应当减少N线长度从而减少电路阻抗损耗，对此，应选择TN-C系统或者TN-C-S系统替换TN-S系统，城市低压配电所采用TN-C系统针对提高安全性就是替换TN-S接地系统的特例。

六、接地系统未来发展浅度分析

对于民用建筑，用电安全是未来建筑电气的核心发展目标，当前电路安全设计大部分采用PE线与负载设备金属导电部分相连后接入接地极的方法，因此，保护加强PE线，防止断路是保证用电安全的关键，提高PE线的耐热性、强电流承受性、抗压性、低阻抗性以及应急情况在代替某条工作线路后的工作效率等相关因素，都可以为整个电路系统和用电人员提供强有力的安全保障。

参考文献

[1]马娜.建筑电气低压配电设计中各种接地系统的探讨[J].门窗，2014.

[2]沈天杭.关于建筑电气低压配电设计中各种接地系统的分析[J].中华民居（下旬刊），2014（06）.

中图分类号：TM862

文献标识码：A

作者简介：聂慧敏，男，1985年10月20日出生，毕业于黑龙江八一农垦大学，电气工程及其自动化专业，现从事建筑电气设计工作。