建筑电气低压配电设计中各种接地系统的应用分析
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摘 要：随着我国经济的持续发展与城市化脚步的进一步加快，建筑行业正处在蓬勃发展的新阶段。人们追求更舒适更便捷的生活条件，对于用电量的需求在慢慢变大，传统意义上的建筑配电设备已经不能很好地满足现阶段社会生活的需求，低压配电系统应运而生。因其能够在提供满足更多人使用的大规模电力的同时还可充分保证用电安全，使建筑电气低压配电系统的应用场景也越来越宽泛。本文主要在系统安全的方面阐述建筑电气低压配电设计中不同接地系统的适用环境和适用条件。
关键词：低压配电;接地系统;电气设备;设计
引言：如果说低压配电系统是建筑工程电气设计中的重点之一，那么低压配电系统设计中的各种接地系统就是重中之重，它直接关系着整个建筑电气系统线路运行的安全和稳定。如果在低压配电接地系统的选择和设计环节出现了疏忽与纰漏，将可能会造成建筑物内电气系统的运载负荷增加的后果，不仅会一定程度上增加不必要的运行成本，更会给居住者带来严重的安全隐患，威胁人们的生命财产安全。
一、低压配电设计中的接地系统
低压配电系统中所指的接地即与大地相连接，以保证用电的安全。接地的原理为：大地的电容量无限大，而电阻却无限小，这就意味着大地具有吸收无限量电荷的能力。大地在吸收了大量的来自外界的电荷后，仍可使电位的高低保持不变，从而最大限度地减少外部因素对于建筑内部电气低压配电系统中的电压和电流造成的不利影响，这样就可以尽可能地减小用电安全事故发生的可能性，提高电力系统安全性，保证电力系统的稳定性。接地系统的类型多种多样，在这之中最常见的为IT系统，TN系统和TT系统三类。TN系统下又可另外划分为TN-C系统、TN-S系统以及TN-C-S系统三类。其中，“I”代表对地绝缘或经过一定绝缘测试、阻抗测试的接地线，“T”代表电源中直接与大地相接的电线，“N”代表系统中接地的中性线，“C”为保护线与中性线一同使用的形式。“S”则为保护线与中性线分开使用的形式。以上三种不同的低压配电接地系统都具有各自的优势与不足，在选择使用时还应结合不同的建筑实际与使用场景分别进行考量。下面对几种低压配电接地系统的特点进行简要说明与介绍。
1.IT系统
IT系统是指电源不直接接地或通过高阻抗接地，这就相当于带电部位与地面是绝缘的，外露电气设备的可导电部位通过保护线与电源接地体相接，或直接与大地相接，以此方式实现保护目标。在生产企业的电机接地系统中常常使用IT系统。如果IT系统首次出现故障时，可以在不切断电源的前提下，通过报警装置及自查发现并排除故障原因，继续保持电气设备的正常运行。这是由于IT系统第一次出现故障时所产生的故障电流非常小，电气设备的金属外壳产生的接触电压危险性可以忽略不计。但是如果设备第二次出现故障时，则需要及时切断电源，放止意外发生。
2.TN系统
TN系统是指将所有建筑中的用电设备的外壳用一根保护线连接起来，以此形成低压配电系统的保护装置。TN系统中又包括TN-C系统，TN-S系统，TN-C-S系统三大类。
2.1.TN-C系统
TN-C系统是在配电设备中，将保护线与中性线有机结合起来的方式。是将用电设备的金属外壳、保护线与中性线一同连接在PEN线上，合并为一条线并最后接入大地的方式。这种系统还可以作为保护接零装置。PEN线不仅可以确保电路中正常负荷的电流有效通过，同时还能够承载谐波电流的通过。所以将中性线和保护线接入PEN线中可以起到降低电压的作用，能够有效地保护电气设备金属外壳。这种系统的弊端是如果PEN线出现短路、断线等故障，会形成较高的对地电压，对于电能的正常使用会产生消极影响。所以在开展TN-C系统设计时，不可以将PEN线与其他线混合使用。TN-C系统比较适用于三项负荷基本平衡，所通过的谐波电流较小的电力系统。因此，这种方法不适用于某些精密电子仪器设备的供电系统。
2.2.TN-S系统
TN-S系统和TN-C系统具有很大差别，TN-S系统的保护线与中性线两者是分开互不干扰的，并且还可根据各自的使用要求接入大地。因此，这种系统可在一定程度上减轻电气系统的运载负担，保护线外的金属管线和设备金属外壳不会带电，使用更为安全。这种系统可以被广泛应用于人口密度大的低压配电系统中，能夠有效保证建筑中电气设备的安全性和实用性，多被用于民用建筑和精密仪器的供电。当然，TN-S系统也有自身的缺陷，它难以消除对地短路故障和电压蔓延故障，电击的风险较高。在TN-S系统的使用过程中还应该注意以下几个方面：
（1）谐波电流的产生和直流电子设备与荧光灯之间具有不可分割的关系，这种电流不仅给中性线带来负面影响，更会对电源造成严重的大规模污染。
（2）从接地系统的运行中可以了解到，通常情况下中性线上的电流和相线上的电流相等，但由于照明需求的不断增加，照明亮度逐渐增高，这会使单相线的电流量随之增加，经年累月的运行可能造成电流量不平衡的结果。
2.3.TN-C-S系统
TN-C-S系统的组成方式分为两种，一部分是保护线与中性线相结合，另一部分保护线与中性线两者分开。保护线与中性线部分相连使PEN线具备一定的降压能力，其产生的电压会作用于电气设备的外壳上，使电气设备的性能受到影响。因此在单体进线处应对PEN线反复接地，以确保电气设备的使用安全。TN-C-S系统的接线方式简单，易于操作，且安全性有保证，因此在民用建筑，特别是分散程度更高的民用建筑中应用非常广泛。
3.TT系统
TT系统曾被称为“接地制”，是指用电设备外壳用独立的接地极接地，同时与电源的接地没有电气关联。在电气系统运行过程中，TT系统中的每台电气设备的外壳都通过单独的接地线与大地相连接，且各个设备的PE线也互不干扰。各电气设备使用的保护线无从属关系，均单独接地，这种连接方式有效地避免了故障电压沿着保护线进入建筑内部。因此TT系统多用于对电力需求较小的地区，以及公用低压电网的供电，另外在部分农村地区也得到了广泛应用。TT系统的缺陷也很突出，由于TT系统中的PE线与大地直接相接，大地的电位为0，容易导致对地绝缘击穿事故的发生，在实际运用过程中须加强防范。
二、建筑电气低压配电系统的接地保护设计
接地保护措施的意义重大，表现在当建筑低压配电系统在运行过程中发生漏电等电力故障时，可自动切断电源，最大程度上保证电气线路的安全性。电气相关工作人员要根据实际的用电情况和用电环境，合理设置接地保护系统。要注意的是，不论采取何种接地形式和接地系统，都应确保电气设备与接地系统的等电位连接，从而保证电力系统内部的稳定性。此外，接地保护系统设计中另一个比较棘手的问题是供电外网的电压变化，只有把系统内外所有可能存在的不确定因素全部纳入考虑范围内，才能从根本上确保系统内部安全、稳定、有效运行。
结束语：城市化的大力推进使建筑的形式越来越丰富，建筑结构也越来越复杂。因此对建筑电气低压配电系统的选择也要经过对建筑实际和用电环境的综合考量后方可实现。这就需要相关设计人员在进行接地保护系统的设计工作时，能够站在居住者的角度，切实充分地考虑人们的使用要求，最大限度上保证人们的生命财产安全。在具体设计中，应根据电气设备的运行环境，选择合适的低压配电系统。并必须严格按照国家相关规定，设置接地保护装置，以便提高整个建筑工程的安全性和稳定性。
参考文献：
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