建筑电气低压配电设计中各种接地系统的研究

叶玉平

摘 要：低压配电系统的设计直接关系着整个建筑电气系统的安全和稳定，从系统安全角度出发，设计人员应该注重低压配电系统方面的设计应用和研究。本次研究的主要内容是对低压配电设计中各种接地系统应用进行探讨。

关键词：设计应用；低压配电；接地系统

1 引言

在低压配电设备应用程度不断提高的当下，人们对低压配电系统的安全越来越关注，由此引起了设计人员对低压配电系统设计方面的重视。相关设计人员在进行低压配电系统应用设计时，应该对接地系统进行合理的选择，确保建筑施工项目中低压配电系统的顺利实施。

2 接地系统概述

接地系统涉及到的领域有建筑行业、电力行业、计算机行业等。接地系统中的接地设计主要是对设备进行保护，从而降低电气设备在应用过程中出现触电或者漏电等事故，进而对用户的用电安全提供一定的保障。在进行接地时，主要是利用外壳接地线或者金属底盘使电气设备与大地相连。通过接地能够使电力设施和电气设备能够与大地形成一个回路，从而达到对设备进行保护的目的。因为建筑电气低压配电系统接地时需要将目标电气与大地连接，而大地电容量大、电阻小，所以在接地过程中能够保证用电主体的用电安全。接地原理是指大地够吸收大量外来电荷的同时，能够保障电位不变，从而对低压配电系统电流与电压产生保护作用。当建筑电气低压配电系统得到保护时，电力系统的安全性便会得到有力的保障。由于低压配电系统接地原理不同，因此在设计时应针对不同的工程选择合适的接地系统。

低压配电系统在进行接地时，多数是将电气设备与大地相互连接，因为大地中的电阻很低，可以将电阻当作零来应用。然而接地之后产生的电容很大，需要对低压配电接地系统进行合理设计，从而确保用户用电的安全与稳定。对接地网进行研究可知，既有一个接地极组成的接地网，也有很复杂或者十分庞大的接地网。设计人员在进行建筑电气低压配电设计时，需要根据工程需求进行接地网尺寸的选择。对建筑电气低压配电系统应用进行了解可知，当前应用的低压配电接地系统中，较为典型的有IT系统、TT系统和TN系统。IT接地系统供电具有一定的安全性与可靠性，即使设备出现漏电问题，也不会对电源电压平衡造成破坏，可将其应用于一些供电距离较短的区域。TT接地系统在钢材方面的消耗量比较大，施工时间比较长，且多数材料无法再回收利用。为减少TT接地系统在钢材方面的消耗量，施工单位一般会安装一组专门的接地装置。TN接地系统对材料的消耗量较低，工期较短，其在建筑电气工程中的应用范围相对较广。从低压配电系统应用来看，电源端导体接地与电气设置裸露出来的可导电部分接地是事故发生的常见问题。因此，相关设计人员在进行建筑工程低压配电接地系统时，应该合理的选择接地系统形式，确保电气系统的安全[1]。

3 分析接地系统

3.1 IT系统

IT接地系统即电源中性点不接地或通过高阻抗接地、用电设备外露可导电部分直接接地的系统。在建筑工程建设中，电气设备外壳属于直接接地情况，所以这种设计方式在实际应用过程中会直接导致故障电流弱化，从而减少触电情况的概率。在实际应用时，IT系统会对故障信息进行反馈，从而发出警示，然后由相关维修人员对故障进行排除和维修。由于这种接地系统在故障出现时采用不停电方式对供电系统及设备进行保护，因此此类系统可以实现对局部停电的维护目的。从IT接地系统应用来看，该系统主要应用于一些不间断供电场所或者对接地故障电压要求比较严格的区域，比如需要防火防爆要求的区域、应急电源装置、胸腔手术室或者矿井下电气装置等[2]。

3.2 TT系统

TT系统将电源中性点直接接地、用电设备外露可导电部分也直接接地的系统。通常将电源中性点的接地叫做工作接地，而设备外露可导电部分的接地叫保护接地。TT系统中，这两个接地必须是相互独立的。这种设计方式能够利用电气设备外的带电金属外壳对电气设备进行保护，因为当金属外壳漏电时，可以与大地形成一个回路，将漏出来的电流接入到接地体中。因此，将这种接地系统应用于电气低压配电系统设计中，能够对电气设备提供一定的保护，从而降低设备在使用过程中出现漏电情况的概率。对TT接地系统应用情况进行分析，在日常工作中，熔断器可能会因为漏电电流量过小而不会进行熔断保护。针对这种情况，设计人员应该对继电保护器进行合理的选择，确保当电气设备外壳带电金属存在漏电情况时，能够及时进行熔断保护。另外，因为TT系统在应用過程中会消耗很多的材料，而且材料在应用之后无法回收利用，所以多数施工人员在进行TT接地系统应用安装时，都会存在浪费材料和施工时间的现象。因此，相关设计人员在进行TT接地系统设计应用时，应该对TT接地系统中相关技术进行合理设计，从而确保安装材料的合理性与科学性，以减少施工成本方面的消耗[3]。TT系统主要应用于一些电力需求量较低的区域或者公共低压电网中，尤其是在一些农村地区中的应用范围很广泛。

3.3 TN系统

TN系统即电源中性点直接接地、设备外露可导电部分与电源中性点直接电气连接的系统。从TN系统应用情况来看，当前TN系统可以划分成TN-C、TN-C-S与TN-S三种系统。其中TN-C系统主要是通过电气设备金属外壳使中性线和保护线与PEN线连接，从而合并到一处，形成一条线，一起接到大地中。这种方式设计出来的PEN线能够产生一定的电压降，从而对金属外壳和金属光线起到一定的保护作用。而且在实际应用过程中，PEN线能够使正常电流与谐波电流通过。因为在应用过程中PEN线可能存在断线或者断路情况，从而对电力的正常应用造成影响，所以相关设计人员在进行PEN线设计时应该避免其他线的混合设计。由于它固有的技术上的种种弊端，现在已经很少采用，尤其是在民用配电中已基本上不允许采用。TN-C-S接地系统主要是对中性线和保护线进行整合与分开相结合的接地方式。在进行中性线和保护线连接设计时，PEN线会存在降压能力，容易对电气设备的正常使用造成影响。针对这种情况，相关设计人员应该利用重复接地方式，使接地线和中性线之间处于完全绝缘状态，大地和中性线之间处于绝缘状态。由于这种接地系统的安全性能较高、应用操作简便，因此其在实际的设计应用相对较多，特别是工厂的低压配电系统、城市公共低压电网及小区的低压配电系统。TN-S系统最大特征是中性线与保护线在系统中心点完全分开后，不能再有任何电气连接。中性线与TT系统相同，不同的是用电设备外露可导电部分通过PE线连接到电源中性点，与系统中性点共用接地体，而不是连接到自己专用的接地体。此系统在低压配电系统中应用较为广泛，特别是自带变配电所的建筑中，几乎无一例外地采用了这种系统。

4 结语

综上可知，接地系统是建筑工程电气低压配电设计中的重要组成部分，对用电设备的稳定运行与用户的安全用电能够起到一定的推动作用。在电力设备应用范围不断扩大的当下，接地系统的设计质量越来越重要。因此，设计人员在应用建筑电气低压配电系统设计时，应该注重接地系统的合理选择，从而确保用户的生命财产安全。

参考文献：

[1] JGJ16—2008.民用建筑电气设计规范[S].

[2] GB50057-2010.建筑物防雷设计规范[S].

[3] JGJ312-2013医疗建筑电气设计规范[S].