摘要：分別對(duì)建筑電氣低壓配電系統(tǒng)中的各種接地系統(tǒng)進(jìn)行了詳細(xì)的介紹，分析了其各自的特點(diǎn)及如何選用。詳細(xì)論述了PE保護(hù)線及等電位聯(lián)結(jié)在低壓配電系統(tǒng)中的重要作用。
　　關(guān)鍵詞：建筑電氣，低壓配電系統(tǒng)，接地系統(tǒng)
　　1TN—C系統(tǒng)
　　TN—C系統(tǒng)的中性線N與保護(hù)線PE是合二為一的，即將設(shè)備金屬外殼與PE線、N線連接在PEN線上，作為保護(hù)接零。PEN線除通過正常負(fù)荷電流外，有時(shí)還會(huì)通過諧波電流，PEN線上產(chǎn)生的電壓降(△=ILZPLN)將呈現(xiàn)在用電設(shè)備外殼和線路金屬管線上。當(dāng)發(fā)生PEN線斷線或相線碰地短路事故時(shí)，將出現(xiàn)高的對(duì)地電壓。在同一臺(tái)變壓器供電范圍內(nèi)的PEN線是連通的，故障電壓可沿PEN線竄至其他建筑物內(nèi)的用電設(shè)備，不僅使人觸電，還會(huì)對(duì)地放電引起火災(zāi)，因?yàn)楣收想妷阂呀?jīng)超過了安全值。
　　TN—C系統(tǒng)適用于三相負(fù)荷基本平衡且諧波電流較少的供電。對(duì)有爆炸、火災(zāi)、井下、醫(yī)療和無(wú)專門維修的民用建筑、數(shù)據(jù)處理和一些精密電子設(shè)備用電不宜用TN—C系統(tǒng)。如果相線的絕緣損壞而碰殼時(shí)，相當(dāng)于相線、中性線短路，短路電流較大，斷路器過電流保護(hù)足以瞬時(shí)切斷電路。因此在TN—C系統(tǒng)中使用剩余電流斷路器和僅使用斷路器的保護(hù)作用是一樣的，如果使用剩余電流斷路器會(huì)增加成本，還會(huì)在同一段PEN線上的用電設(shè)備之間傳遞高電位。保護(hù)接零就是中性線接地。在接零的系統(tǒng)中發(fā)生一相碰殼故障時(shí)，形成單相短路，電流很大，能使線路保護(hù)設(shè)備迅速動(dòng)作，切除故障。
　　2TN—S系統(tǒng)
　　TN—S系統(tǒng)的中線性N和保護(hù)線PE是分開的，PE線不通過正常的負(fù)荷電流，因此，PE線和設(shè)備外殼不帶電位。PE線只有在發(fā)生故障時(shí)才產(chǎn)生電位，因此，可較安全地用于民用建筑電氣中，也適宜用于精密電子設(shè)備的供電。該系統(tǒng)不能解決對(duì)地故障電壓蔓延和相線對(duì)地短路引起中性點(diǎn)電位升高等問題。在TN—S系統(tǒng)中，N線上帶有以下成分的電流：
　　2.1諧波電流。現(xiàn)代建筑物中一般都用各種直流電子設(shè)備以及大量的熒光燈。它們產(chǎn)生的高次諧波除了對(duì)電源污染外，還會(huì)給N線帶來(lái)諧波電流，尤其是3次諧波電流。按理論分析，發(fā)生在三相中的3次諧波電流會(huì)在N線上疊加，疊加后的電流值是相當(dāng)可觀的。有時(shí)N線上疊加的諧波電流甚至大于相線電流。因此，一般在三相四線回路中采用4根截面相等的電線或電纜供電。
　　2.2單相工作電流。N線上的電流與相線上的電流大小一樣，隨著照度標(biāo)準(zhǔn)的提高，單相工作電流也越來(lái)越大，這是不能忽視的。
　　2.3三相不平衡電流。這是單相負(fù)荷的供電系統(tǒng)中必然發(fā)生的現(xiàn)象。而且這種不平衡隨著時(shí)間變化，情況也變得更復(fù)雜。TN—S系統(tǒng)供電也就是針對(duì)三相不平衡用電負(fù)荷制訂的。上述3種成分電流混合后在N線上通過，其絕對(duì)值是不會(huì)太小的。另一方面，N線存在著阻抗，線路越長(zhǎng)，阻抗越大，加上中間連接點(diǎn)的阻抗，N線上累積的阻抗是不容忽視的。尤其是越接近末端，阻抗就越大。N線上有電流和阻抗，必然產(chǎn)生對(duì)地電壓降。同一N線上的電壓降也是隨不同段變化，這個(gè)電壓降可能會(huì)大于50V。假如N線上某點(diǎn)帶有100A電流，該點(diǎn)的阻抗是0．5Q，則該點(diǎn)的電壓降便達(dá)到50V(人體最大安全電壓為50V)。因此，TN—S系統(tǒng)在正常運(yùn)行時(shí)N線帶電，會(huì)發(fā)生電擊的危險(xiǎn)。
　　3TN—C—S系統(tǒng)
　　TN—C—S系統(tǒng)中，中性線N和保護(hù)線PE一部分是合二為一的，另一部分是分開的，在民用建筑配電中，TN—C—S是常用的接地系統(tǒng)，通常電源線路中用PEN線進(jìn)人建筑物總進(jìn)線柜上后，再分為N線和PE線。這種方式接線簡(jiǎn)單，具有一定的安全，適用于分散的民用建筑物配電。由于電源線路中的PEN線上有一定的電壓降，此電位仍將呈現(xiàn)在設(shè)備的外殼上，因此在單體進(jìn)線處將PEN線做重復(fù)接地，接地電阻≤10Q后，分為PE線和N線，N線與地絕緣。
　　4TT系統(tǒng)
　　該系統(tǒng)過去稱為接地制，用電設(shè)備外殼用單獨(dú)的接地極接地，與電源的接地在電氣上無(wú)聯(lián)系，各個(gè)建筑物的電氣設(shè)備用自己的接地極接地，PE線互不連接，這就杜絕了故障電壓沿PE線自戶外竄人戶內(nèi)的危險(xiǎn)。因此供電部門提供給公用低壓電網(wǎng)供電的用戶大多是用TT接地系統(tǒng)，在農(nóng)村用得較廣。因農(nóng)村用電負(fù)荷分散，線路故障電流小，這個(gè)系統(tǒng)接地可以就地打接地極，避免了從電源引來(lái)PE線的麻煩。
　　5IT系統(tǒng)
　　IT系統(tǒng)中性點(diǎn)不直接接地或經(jīng)高阻抗接地，也就是說電源帶電部分對(duì)地絕緣，用電設(shè)備的金屬外殼直接接地。該系統(tǒng)主要用于電機(jī)系統(tǒng)接地。IT系統(tǒng)不宜配出N線，如要配出N線時(shí)，需要在N線上裝設(shè)過電流保護(hù)，并用來(lái)包括N線在內(nèi)的所有導(dǎo)線斷電。在有大量的單相用電設(shè)備時(shí)，需要配出N線。可在三相電源設(shè)置四極斷路器或隔離開關(guān)，在發(fā)生短路故障時(shí)同時(shí)切斷相線及N線。
　　6PE線的作用及約束條件
　　在民用建筑中，常用的低壓配電系統(tǒng)的接地形式有3種。在這些低壓配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，需將所有電氣設(shè)備及可觸及到的金屬物體與保護(hù)PE線相連。在電氣設(shè)備與其相連的情況下，對(duì)電氣設(shè)備及操作人員起到保護(hù)作用。因此，在低壓配電系統(tǒng)保護(hù)中，PE線的設(shè)置是十分重要的一項(xiàng)技術(shù)措施。PE線是低壓配電系統(tǒng)在接地故障狀態(tài)下傳送故障電流的導(dǎo)線，對(duì)其有如下幾點(diǎn)要求:第一，載流能力需滿足保護(hù)裝置靈敏度的要求；第二，載流時(shí)的線載溫度及電磁感應(yīng)強(qiáng)度對(duì)建筑物及內(nèi)部不能產(chǎn)生火災(zāi)或爆炸的危險(xiǎn)。第三，TT系統(tǒng)由于接地故障電流小，因此，TT系統(tǒng)接地故障保護(hù)的約束條件為RAIa≤50V,式中RA—外露可導(dǎo)電部分的接地極電阻,Ia—保證保護(hù)電器在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)切斷故障線的動(dòng)作電流。
　　近幾年來(lái)，不少電纜和母線槽生產(chǎn)廠家開發(fā)了五芯電纜及五線母線槽，這類產(chǎn)品已在工程中被廣泛采用。這類產(chǎn)品是為了滿足TN—S、TN—C—S、TT系統(tǒng)在制式上的要求，實(shí)際上這些系統(tǒng)只要求提供一條低阻抗的電流通道，并不要求每個(gè)出線回路PE線均需專設(shè)。各組PE線的選擇應(yīng)按組內(nèi)出線回路最大接地故障電流值來(lái)確定，或者按組內(nèi)最大相截面積來(lái)確定。對(duì)于小容量支線回路，PE線允許專設(shè)。
　　目前在工程設(shè)計(jì)中常出現(xiàn)一些不正確的叫法。按國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)正常供電的配電系統(tǒng)，不是按正常時(shí)是否通過電流這一原則劃分，而是單純從傳輸線的根數(shù)取其名稱，如“三相五線”等，這不是一種規(guī)范化的稱謂，還是應(yīng)該以國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)取其名稱。
　　7等電位聯(lián)結(jié)式中
　　等電位聯(lián)結(jié)可明顯降低預(yù)期接觸電壓，其效果比重復(fù)接地好得多，在工程中也易于實(shí)現(xiàn)。等電位聯(lián)結(jié)可分為主等電位聯(lián)結(jié)(常稱為總等電位聯(lián)結(jié)，MPB)和輔助電位聯(lián)結(jié)(常稱為局部電位聯(lián)結(jié)，LEB)兩種。其中主等電位聯(lián)結(jié)就是用主保護(hù)導(dǎo)體、主接地導(dǎo)體及電氣裝置的外部可導(dǎo)電部分(如金屬水管、主金屬構(gòu)架、基礎(chǔ)內(nèi)的鋼筋等)全部連接，在其影響區(qū)域內(nèi)，電擊防護(hù)水平可明顯提高。輔助等電位聯(lián)結(jié)是在一個(gè)局部范圍內(nèi)將能同時(shí)觸及的外露可導(dǎo)電部分、外部可導(dǎo)電部分相互連接，使其在局部地區(qū)內(nèi)外于同一電位。對(duì)建筑物內(nèi)的電氣裝置實(shí)施等電位聯(lián)結(jié)及安裝，可防止PEN線和PE線傳導(dǎo)引入的故障電壓而導(dǎo)致的電擊事故，也可消除電位差、電弧、電火花的發(fā)生，有利于消除電磁場(chǎng)引起的干擾，對(duì)弱電系統(tǒng)也是不可忽視的一項(xiàng)有效的抗干擾措施。等電位聯(lián)結(jié)安裝要求應(yīng)執(zhí)行國(guó)家建筑標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)圖集及國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中有關(guān)等電位部分要求。
　　8結(jié)語(yǔ)
　　建筑電氣設(shè)計(jì)中正確選擇接地系統(tǒng)十分重要。如果選擇不當(dāng)，引起的問題就很難采取措施來(lái)補(bǔ)救。故對(duì)接地系統(tǒng)的分析和選擇使用應(yīng)當(dāng)引起人們的重視。