建筑电气低压配电系统接地分析

摘要：随着科学技术的发展，在各类建筑建设中，电气低压配电系统的保护接地占有重要地位，对于用电安全及人身安全具有重要意义。本文对建筑电气低压配电接地系统进行阐述，以期指导。

关键词：建筑电气；低压配电系统；接地分析

Abstract: with the development of science and technology in all kinds of building construction, electric low voltage distribution system protection grounding occupies an important position for electric safety and personal safety is of great significance. In this paper, the building electric low voltage distribution grounded system is expounded, so as to guide.

Keywords: electrical building; Low voltage distribution system; Grounding analysis

中图分类号：TM642+.2文献标识码：A文章编号：

前言

保护接地又称接地保护 (安全接地)，就是将电气设备的金属外壳用导线通过接地装置与接地体连接，避免这些金属部分在故障情况下可能出现危险。人一旦触电，这时接地短路电流将同时沿着接地体和人体两条通路流过。由于通过接地体的分流作用，流经人体的电流几乎等于零，这样就避免了在短路故障电流下人体触电的危险。低压配电系统的接地形式可分为TN、TT、IT三种，其中TN系统又可分为TN-C，TN-S，TN-C-S三种形式。以下就低压配电系统接地特点及适用场合进行分析，并探讨总等电位联结在TN、TT、IT接地形式中的作用。

一、TN―C系统

TN―C系统的中性线N与保护线PE是合二为一的（PEN线），即将设备金属外壳与PE线、N线连接在PEN线上，作为保护接零。TN―C系统如图1所示。

图1 TN―C系统

其优点是简单、经济，在三相负荷平衡系统中发生接地短路故障时，故障电流大，采用一般的过电流保护装置即可切断电源保护安全，但也存在以下缺点：

从图1可以看出，当单相或三相不平衡时，PEN线除通过正常负荷电流外，有时还会通过谐波电流，PEN线上产生的电压降( )将呈现在用电设备外壳和线路金属管线上。当发生PEN线断线或相线碰地短路事故时，将出现高的对地电压，造成电压死亡的危险很大；同时在同一幢建筑物内PEN线是互相电气连通的，故障电压可沿PEN线窜至其它用电设备，不仅使事故范围扩大，还会对地放电引起火灾。PEN线流过的微弱电流对敏感性电子设备具有干扰作用，而且在爆炸危险环境中有可能引起火灾。所以，TN―C系统的安全水平较低，适用于三相负荷基本平衡且谐波电流较少的有专业人员维护管理的特殊性工业厂房和场所。对有爆炸、火灾、井下、医疗和无专门维修的民用建筑、具有数据处理和一些精密电子设备用电不宜用TN―C系统。值得注意的是TN―C系统检修时，不能断开PEN线来保证维修人员的安全。

二、TN―S系统

TN―S系统的中线性N和保护线PE是始终分开的，PE线不通过正常的负荷电流,因此,PE线和设备外壳不带电位，如图2.

图2 TN―S系统

PE线只有在发生故障时才产生电位。因此，可较安全地用于民用建筑电气中，如设有变电所的公共建筑、医院、住宅、办公楼；有爆炸和火灾危险的厂房和场所；单相负荷比较多的场所。也适宜用于精密电子设备的供电。该系统不能解决对地故障电压蔓延和相线对地短路引起中性点电位升高等问题(需通过等电位联结来解决)

三、TN―C―S系统

TN―C―S系统中，中性线N和保护线PE一部分是合二为一的，另一部分是分开的，且当保护线与中性线从某点分开后不应再合并。如图3所示。

图3 TN―C―S系统

分界面在N线与PE线的链接点，该系统一般用在建筑物由区域变电所供电引来的场所。建筑物进户线之前采用TN-C系统，进户处在总进线柜上作重复接地后再分N线和PE线。值得注意的是IEC标准要求在电源进线点处(例如总配电箱处)PEN线必须先接PE母排，然后通过连接板(线)接中性线母排，如图4所示，这是因为如果连接板(线)导电不良，中性线电路不通，设备不工作，故障可及时发现加以修复，不致发生电气事故。如PEN线先接N母排，如果连接板(线)导电不良，则这时整个装置内的设备都失去PE线的接地，而中线仍导通，设备仍照常工作，存在的隐患将不被发现，这对电气安全是十分不利的。

图4PEN线先接PE母排后接N母排

对于TN系统由于在同一电源供电的范围内，所有的PE线、PEN线都是连通的，因此在TN系统内PE线、PEN线上的故障电压可在各个装置间互窜，对此需采取等电位联结措施加以防范，以免故障电压的传导引起事故。

四、TT系统

TT系统为中性点接地系统，且电气设备的外露导电部位是独立于电源接地点的直接接地，如图5所示。

图5 TT系统

其特点是装置外露导电部分的PE线与电源端的系统接地无联系,各电气装置的PE线也互不连通，正常时各电气装置的外露导电部分为地电位，当电源侧或电气装置发生接地故障时，故障电压不会像TN系统那样沿着PE线或PEN线在电气装置间传导和蔓延，由于外露导电部分为地电位，不会产生火花或电弧，因此较为安全。

但当接地发生故障时，接地电流需流过接地电阻Re和电源中性线接电电阻Rn，回路阻抗较大，故障电流比TN供电系统小，降低了线路保护装置的动作灵敏度，所以这种供电系统，必须配置高灵敏度的漏电保护装置来切断电源；由于TT系统可以就地打接地极引出地电位的PE线，不依赖等电位联结来消除由别处PE线传导来的故障电压引起的电气事故。所以供电部门提供给公用低压电网的用户大多用TT接地系统,在农村用得较广。

五、IT系统

IT系统是中性点不直接接地或经高阻抗接地，其外露导电部分则是直接接地，见图6。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。IT系统发生接地故障时，其故障电流很小，不致引发人身电击、电气爆炸和火灾等事故。所以它适用于爆炸危险的环境。如煤矿井下低压配电系统；它在发生一个接地故障时不需切断电源而使供电中断，因此，它也适应于对供电不间断要求高的电气装置。如：医院重要手术室等。由于它不能引出中性线，不能提供照明、控制等需用220V电源。所以不适用于大量应用220V电源的民用建筑。

图6 IT系统

六、等电位联结

建筑物的低压电气装置应采用等电位联结，以降低建筑物内间接接触电压和不同金属物体间的电位差，避免自建筑物外经电气线路和金属管道引入的故障电压的危害。等电位联结分总等电位联结，辅助等电位联结，局部等电位联结。

总等电位联结是将建筑物电气装置外露导电部分与装置外导电部分电位基本相等的连接。通过进线配电箱近旁的总等电位联结端子板(接地母排)将下列导电部分互相连通：进线配电箱的PE(PEN)母排；公用设施的金属管道(如给排水、热力、煤气等管道)；建筑物金属结构；建筑物接电装置等。建筑物每一电源进线都应做总等电位联结，各个总等电位联结端子板间应相互连通。辅助等电位是将导电部分间用导体直接连通，使其电位相等或接近。局部等电位是在局部场所范围内将各可导电部分连通。可通过局部等电位联结端子板将PE母线(或干线)、金属管道、建筑物金属体等相互连通。

七、总等电位联结对不同接地系统的作用

对TN系统有如下作用：① 当建筑物内发生接地故障时，它可降低由此引起的接触电压；② 当建筑物外的电源线路发生接地故障时，它可消除沿PEN(PE)线导入的对地电压在建筑物内形成的电位差引起的电气事故。

对TT系统，由于当建筑物内发生接地故障时，虽然等电位联结可大大降低接触电压，但在TT系统内的防电击主要保护装置(漏电保护装置)已迅速切断中源，所以在TT系统中，总等电位联结不似TN系统重要。虽然总等电位联结对各种接地系统的作用和重要性不同，但是为确保电气安全和防雷电危害，以及适应信息设备电磁兼容的需要，在《民用建筑电气设计规范》中仍要求民用建筑物内电气装置应采用总等电位联结。

八、结束语

通过以上分析可知，在建筑电气低压配电系统设计中正确选用接地形式是很重要的。根据不同的建筑选用相适应的接地形式，做好等电位联结，是提高接地系统安全性，减少因接地故障引起电击火灾事故所带来的人身和财产损失的可靠保障，也是电气设计人员应有的职责。