建筑电气工程的接地系统

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摘要：建筑工程建设中，建筑电气接地系统的设计质量和施工质量不仅影响到工程质量，还关系到人身生命和财产安全。只有明确了接地的形式和作用，才能对接地系统的设计和施工引起高度重视。

关键词：防雷接地；工作接地；保护接地；TN系统

中图分类号：F407.6 文献标识码：A 文章编号：

随着社会的日益发展，人们生活水平的不断提高，人们对居所的安全性和舒适性的要求也越来越高。在建筑物供配电设计中，接地系统的设计占有重要的地位，因为它直接关系到用户的人身和财产安全，以及电气设备和电子设备的正常运行。如何确保配电系统和电气设备的安全可靠，是设计和施工人员面临的首要问题。

一、低压配电系统接地方式按照IEC60364规定，接地系统一般由二个字母组成，必要时可加后续字母。

第一个字母：表示电源中性点对地的关系

T：直接接地

I：不接地，或通过阻抗与大地相连

第二个字母：表示电气设备外壳与大地的关系

T：独立于电源接地点的直接接地

N：表示直接与电源系统接地点或与该点引出的导体相连

后续字母：表示中性线与保护线之间的关系

C：表示中性线N与保护线PE合二为一（PEN线）

S:表示中性线N与保护线PE分开

C-S:表示在电源侧为PEN线，从某一点分开为中性线N和保护线PE

电源侧的接地称为系统接地，负载侧的接地称为保护接地。国际电工委员会（IEC）标准规定的低压配电系统接地有IT系统、TT系统、TN系统三种方式，其中TN系统又分为TN-S、TN-C、TN-C-S三种形式。

1.IT系统

IT即电力系统不接地或经过高阻抗接地，三线制系统。三根相线L1、L2、L3，用电设备的外露部分采用各自的PE线接地。

优点：

在IT系统中当任何一相故障接地时，因为大地可作为相线继续工作，故障电流小，可不切断电源，系统可以继续运行，供电连续性较高，适用于大型厂的厂用电和重要生产线用电。

缺点：

如果消除第一次故障前，又发生第二次故障，如不同相的接地短路，故障电流很大，非常危险，因此对一次故障报警探测设备的要求较高，以便及时消除和减少出现双重故障的下可能性，保证IT系统的可靠性。

所以为了保证人身安全，要求发生故障时发出报警信号，设备的解除电压不大于50V,其动作电流应符合下式要求

RA×ID≤50V

（RA为外露可导电部分的基础电阻，ID为相线和外露导电部分间第一次短路故障电流 ），并应减少配电系统的对地电容。

2.TT系统

TT系统的变压器或发电机的中性点直接接地，电气设备的所有外壳用保护线连在一起，接在与电源中性点独立的接地点上。

优点：

2.1电气设备的外壳与电源的接地无电气联系，适用于对电位敏感的数据处理设备和精密电子设备

2.2故障时对地故障电压不会蔓延

2.3接地短路时由于受电流接地电阻和电气设备接地电阻的限制，短路电流较小，可减少危险。

缺点：

2.4短路电流小，发生短路时，短路电流保护装置不会动作，容易造成电击事故。

2.5短路保护装置的过电流不能提供绝缘故障保护，需采用剩余电流保护器RCD进行人身和设备安全保护。

所以接地装置的接地电阻应满足单相接地故障，在规定的时间内切断供电线路的要求，或使接地电压限制在50V以下。TT是适用于供给小负荷的接地系统.

3.TN-C系统

TN-C系统即四线制系统，三根相线L1、L2、L3，一根中性线与保护线合并的PEN线，用电设备的外露可导电部分接到PEN线上。

优点：

3.1TN-C方案易于实现，线路简单经济，节省了一根导线，且保护电器可节省一级，降低设备的初期投资费用。

3.2发生短路故障时，故障电流大，可采用一过流保护电气瞬时切断电源，保证人员生命和财产安全。

缺点：

3.3在TN-C系统接线中当存在三相负荷不平衡或线路中存在谐波电流时，PEN线上呈现不平衡电流，在非故障情况下，会在PEN线上叠加，使PEN线电压波动，不但会使设备的外露可导电部分有对地电压的存在，对人身造成不安全，而且也无法找到一个合适的电位基准点，敏感性电子设备无法准确可靠运行，因此TN-C系统不适合作为智能化建筑的接地系统。

3.4 PEN线中的电流在有爆炸危险的环境中会引起爆炸

3.5当工作零线断开时，TN－C系统断零点后由于三相负荷设备可能烧毁，且用电设备外壳接零，使外壳带电，危及人身安全。相回路中零线断裂，全部220V电压将加到设备外壳上。由于断零而引起设备外壳电位升高，漏电均不起作用，可能扩大事故范围。

3.6TN－C系统，当电气设备一相短路时，TN系统的短路电流较大,短路处外壳电位≥110V，人体偶然触及带电部分时的危险性大。当相间短路保护装置灵敏度不够时，由于设备外壳接工作零线N，而设备对地不绝缘，正常工作时，漏电开关通过剩余电流无法工作，所以不能装漏电开关，只能采用零序过流保护

4.TN-S系统

TN—S系统即五线制系统，三根相线分别是L1、L2、L3，一根零线N，一根保护线PE,仅电力系统中性点一点接地，用电设备的外露可导电部分直接接到PE线上.

优点：

4.1正常时PE线不通过负荷电流，，适用于数据处理和精密电子仪器设备，也可用于爆炸危险场合。

4.2民用建筑中，家用电器大都有单独接地触电的插头，采用TN-S系统，既方便，又安全。

4.3如果回路阻抗太高或者电源短路容量较小，需采用剩余电流保护装置RCD对人身安全和设备进行保护，防止火灾危险。

缺点：

4.4由于增加了中性线，初期投资较高。

4.5相对地短路时，对地故障电压较高。

TN-S系统中的PE线上在正常工作时无电流，设备的外露可导电部分无对地电压，保证操作人员的人身安全；在事故发生时，PE线中有电流通过，使保护装置迅速动作，切断故障。一般规定PE线不允许断线和进入开关。N线（工作零线）在接有单相负载时，可能有不平衡电流。TN-S系统适用于工业与民用建筑等低压供电系统，是目前我国在低压系统中普遍采取的接地方式。

5.TN-C-S系统

在该系统中，工作零线同保护零线是部分共用的，在TN-C系统的末端将PEN线分为PE线和N线，分开后不允许再合并，此系统即为局部三相五线制系统。在该系统的前半部分具有TN-C系统的特点，在系统的后半部分却具有TN-S系统的特点。目前在一些民用建筑中在电源入户后，将PEN线分为N线和PE线。

该系统适用于工业企业，前面TN-C系统可以满足固定设备的需要，后面TN-S系统可满足对电位敏感的电子设备的需要。当负荷端装有漏电开关，干线末端装有接零保护时，也可用于新建住宅小区。

二.电气接地系统

对于建筑电气的接地系统从所起作用我们一般分为三种，分别是防雷接地、工作接地及保护接地。

1.防雷接地：是受到雷电袭击（直击、感应或线路引入）时，把雷电流迅速导入大地，为防止造成损害的接地系统。随着科技的不断进步，楼宇内有大量的电气设备、电子设备及布线系统，特别是电子设备及布线系统，一般均属于耐压等级低，防干扰要求高，最怕受到雷击。在雷击的瞬间雷电流是极为大的，可以达到几十到几百千安培，以致瞬时的感应电压可以达到几十到几百千伏，建筑物内的电子设备受到雷电反击以及感应过电压的严重威胁。所以防雷接地系统的另一个重要作用是使建筑物内的设备具有等电位、均压和多层屏蔽的安全防雷结构。对于建筑物的接地系统设计中，防雷接地系统设计是最为重要的，以防雷为基础，做好工作接地和保护两方面的系统设计，可以有效地保护建筑物及其内部物件和人员的安全。提高人们工作生活环境的安全性。

2.工作接地：将变压器低压中性点直接与大地作金属连接的接地。其作用：①降低人体的接触电压，在中性点对地绝缘的系统中，当一相接地，而人体又触及另一相时，人体将受到线电压，但对中性点接地系统，人体受到的为相电压。②迅速切断故障设备。在中性点绝缘的系统中，一相接地时，接地电流仅为电容电流和泄漏电流，数值很小，不足以使保护装置动作以切断故障设备。在中性点接地系统中，发生碰地时将引起单相接地短路，能使保护装置迅速动作以切断故障。③减轻高压窜人低压的危险。

3. 保护接地 ： 使电气设备的金属外壳接地的措施。可防止在绝缘损坏或意外情况下金属外壳带电时强电流通过人体，以保证人身安全。 所谓保护接地就是将正常情况下不带电，而在绝缘材料损坏后或其他情况下可能带电的电器金属部分（即与带电部分相绝缘的金属结构部分）用导线与接地体可靠连接起来的一种保护接线方式。接地保护一般用于配电变压器中性点不直接接地（三相三线制）的供电系统中，用以保证当电气设备因绝缘损坏而漏电时产生的对地电压不超过安全范围。如果家用电器未采用接地保护，当某一部分的绝缘损坏或某一相线碰及外壳时，家用电器的外壳将带电，人体万一触及到该绝缘损坏的电器设备外壳（构架）时，就会有触电的危险。相反，若将电器设备做了接地保护，单相接地短路电流就会沿接地装置和人体这两条并联支路分别流过。一般地说，人体的电阻大于1000欧，接地体的电阻按规定不能大于4欧，所以流经人体的电流就很小，而流经接地装置的电流很大。这样就减小了电器设备漏电后人体触电的危险。

随着我国经济的快速发展，人们对生命财产安全的重视度越来越高，对于电气系统的安全问题也更加关注，接地是一中传统而应用广泛的电气安全措施，为了保证接地系统的高效正常运行，对于一些经常出现的故障如接地线与接地体的选择和安装、接地电弧性短路等问题要特别注意，对于存在爆炸危险性的场所接地安装要更加严格，操作要更加规范，保证不出现意外，所以要多加防范，严格要求，保证建筑以及其内部设备和人员的安全。

参考文献：

（1）《系统接地的型式及安全技术要求》GB14050-93

（2）《低压配电设计规范》GB50054-95

(3) 金松；杨焕峰；建筑电气的防雷接地功能与防雷系统设计《科技视界》2012年第15期