周正波

（蘇州越城建筑設(shè)計有限公司，江蘇 昆山 215300）

建筑電氣低壓配電設(shè)計是建筑電氣工程建設(shè)中重要的施工設(shè)計環(huán)節(jié)，直接關(guān)系到整體建筑電氣設(shè)備運行質(zhì)量，通過電氣低壓配電設(shè)計不僅可以優(yōu)化電力資源配置和使用，提高電力能源的利用率，還能夠避免電氣安全事故的發(fā)生，進一步保證居民的生命和財產(chǎn)安全。所以必須不斷提高建筑電氣低壓配電設(shè)計水平，尤其要不斷完善和優(yōu)化電氣低壓配電接地系統(tǒng)設(shè)計，依據(jù)建筑電氣工程施工具體實際情況合理選用電氣接地系統(tǒng)，以便更好保證建筑電氣系統(tǒng)運行質(zhì)量和運行安全。

1 建筑電氣低壓配電設(shè)計接地系統(tǒng)的概念

電氣低壓配電接地系統(tǒng)在整個建筑電氣系統(tǒng)中有著重要價值地位，所以在建筑電氣工程施工中必須重視電氣低壓配電接地系統(tǒng)設(shè)計和施工，保證電氣接地系統(tǒng)高效安全運行。電氣接地系統(tǒng)通過將電器的外殼能夠傳導(dǎo)電流的部分或者電源中性點通過導(dǎo)體與地球地面相連接，其主要目的在于保證人們用電安全。在人們使用電氣設(shè)備過程中，一旦出現(xiàn)漏電、跑電等現(xiàn)象，電流會通過電器設(shè)備外殼的導(dǎo)線向地面流動，可以有效避免人體發(fā)生導(dǎo)電，從而防止觸電事故的發(fā)生，保證人們生命和財產(chǎn)安全[1]。依據(jù)我國現(xiàn)行國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，可將低壓配電接地系統(tǒng)分為TN系統(tǒng)、TT系統(tǒng)及IT系統(tǒng)，其中第一個字母表示電源端與地面之間的聯(lián)系，T 表示電源變壓器中性點直接接地，I 表示電源變壓器中性點不接地或者通過高阻抗進行接地；第二個字母表示電氣設(shè)備的外露可導(dǎo)電部分與地面之間的聯(lián)系，T 表示電氣設(shè)備外露可導(dǎo)電部分與獨立于電源端的接地點直接連接，N 表示電氣設(shè)備外露可導(dǎo)電部分與電源端的接地點直接連接。

2 建筑電氣低壓配電設(shè)計各種接地系統(tǒng)

2.1 TN 接地系統(tǒng)

2.1.1 TN-C 接地系統(tǒng)

在電氣低壓配電TN 系統(tǒng)中，將PE 線、N 線合并在一起進行接地稱為TN-C 接地系統(tǒng)。該系統(tǒng)一般將PE 線、N 線、電氣設(shè)備金屬外殼進行連接，之后經(jīng)由PEN 線連接地面，將PEN 線作為保護接零線，從而更好地對電氣系統(tǒng)進行保護。在此過程中，PEN 線承載著電氣設(shè)備運行產(chǎn)生的運行電流和諧波電流，應(yīng)避免PEN 線出現(xiàn)短路、斷路現(xiàn)象，通過PEN 電壓降作用在設(shè)備金屬外殼上，能夠?qū)﹄姎庠O(shè)備外殼進行保護[2]。另外，在電氣線路發(fā)生故障時，可以形成單相短路，進而保證電氣設(shè)備不受影響，避免電氣事故問題出現(xiàn)。TN-C 接地系統(tǒng)適用于電氣設(shè)備運行產(chǎn)生的運行電流和諧波電流較少情況，由于存在容易造成電氣設(shè)備之間發(fā)生碰撞的缺陷，所以不適用于在火災(zāi)危險性高、精密電子設(shè)備多的建筑。

2.1.2 TN-S 接地系統(tǒng)

在電氣低壓配電TN 系統(tǒng)中，將PE 線、N 線分別進行接地稱為TN-S 接地系統(tǒng)。在TN-S 接地系統(tǒng)中，N 線承載著電氣設(shè)備運行產(chǎn)生的運行電流和諧波電流，電氣設(shè)備相關(guān)負載的電流不再通過PE 線，使得相應(yīng)電氣設(shè)備外殼也不會存在電流，所以能夠進一步保證電氣設(shè)備正常安全運行。TN-S 接地系統(tǒng)的安全性能很高，適用于民用建筑和精密電子儀器設(shè)備。

2.1.3 TN-C-S 接地系統(tǒng)

在電氣低壓配電TN 系統(tǒng)中，將PE 線、N 線靠近電源部分進行合并，另一部分進行分別接地稱為TN-S接地系統(tǒng)。

現(xiàn)階段，TN-C-S 接地系統(tǒng)被廣泛應(yīng)用在民用建筑電氣低壓配電設(shè)計中，綜合TN-C 接地系統(tǒng)和TN-S 接地系統(tǒng)中優(yōu)點，不僅進一步使PEN 線起到電壓降作用，保證接地系統(tǒng)性能得到充分發(fā)揮，而且也保證接地系統(tǒng)安全性能。TN-C-S 接地系統(tǒng)的接線原理簡單易懂，接線方式操作也比較簡單，同時具有非常好的穩(wěn)定性能和安全性能，所以民用建筑多采用這種電氣接地系統(tǒng)來保證居民用電安全。

2.2 TT 接地系統(tǒng)

在建筑電氣低壓配電設(shè)計中，將建筑內(nèi)每個電氣設(shè)備使用單獨接地線與地面連接的設(shè)計稱為TT 接地系統(tǒng)。通常使用單獨的接地線將每個電氣設(shè)備金屬外殼與地面連接點連接，同時使用單獨接地線將電源與地面接地點連接，使電氣設(shè)備金屬外殼接地與電源接地互不干擾。在TT 接地系統(tǒng)中，每個電氣設(shè)備、PE 線相互之間是不受影響的，都是獨立存在的，電氣設(shè)備憑借自身金屬外殼與地面接地點相連，可以從根本上解決電壓、電流通過PE 線流入電氣設(shè)備，避免電氣設(shè)備發(fā)生故障，進而有效降低發(fā)生電氣事故的風(fēng)險。但是值得注意的是TT 接地系統(tǒng)實際應(yīng)用時，TT 系統(tǒng)能大幅降低漏電設(shè)備上的故障電壓，但一般不能降低到安全范圍內(nèi)。

因此，采用TT 系統(tǒng)必須裝設(shè)漏電保護裝置或過電流保護裝置，并且需要進一步規(guī)范安全用電，進而保證建筑電氣系統(tǒng)高效正常運行。

2.3 IT 接地系統(tǒng)

建筑電氣低壓配電中IT 接地系統(tǒng)的電源中性點是不與地面相連接的，電源與地面之間不存在接觸，通常在電源部位借助高電阻來實現(xiàn)接地作用，但是需要將電氣設(shè)備的金屬外殼直接接地，或者也可以通過相關(guān)的保護線來進行接地，進而來確保電氣系統(tǒng)安全運行。由于電氣設(shè)備金屬外殼與地面連接，當(dāng)IT 接地系統(tǒng)系統(tǒng)在首次出現(xiàn)故障時，電氣系統(tǒng)故障發(fā)出電流會比較弱，不會對人員造成傷害，也不會使電源中斷，所以能夠保證電氣設(shè)備可以正常運行，同時IT 接地系統(tǒng)會通過故障報警裝置來進行故障報警，相關(guān)故障維修人員能夠接受故障報警信號，可以對出現(xiàn)電氣系統(tǒng)故障及時進行檢測維修。如果接著出現(xiàn)二次故障時，IT接地系統(tǒng)會直接中斷電源，進而可以有效避免電氣安全事故的發(fā)生，有利于保證建筑電氣系統(tǒng)安全運行。

3 建筑電氣低壓配電接地系統(tǒng)保護

建筑電氣低壓配電設(shè)計接地系統(tǒng)的應(yīng)用，最終的目標(biāo)是保護建筑電氣設(shè)備系統(tǒng)能夠高效安全運行，避免出現(xiàn)因漏電、跑電造成的用電安全事故，保證人們的生命和財產(chǎn)安全。為了保證電氣接地系統(tǒng)功能和作用得到最大限度發(fā)揮，必須要做好建筑電氣低壓配電接地系統(tǒng)保護，在對電氣接地系統(tǒng)進行保護時，必須綜合考慮多方面的影響因素，從建筑電氣低壓配電接地方式、建筑電氣設(shè)備數(shù)量、建筑電氣設(shè)備耗電量、電氣保護線的截面等方面進行全面綜合分析，采取一系列合理有效措施方法對電氣接地系統(tǒng)進行保護?，F(xiàn)階段，電氣接地系統(tǒng)保護主要方法就是設(shè)置自動切斷故障電路系統(tǒng)，當(dāng)電路出現(xiàn)故障時會自動切斷該故障電路電源，從而確保建筑電氣低壓配電系統(tǒng)運行安全性能，同時還需將電氣接地系統(tǒng)與總等電位連結(jié)起來，可以有效避免外部電網(wǎng)對電氣接地系統(tǒng)的安全威脅，還有如果存在電網(wǎng)線路截面較小且線路較長的情況，可以使用漏電保護器來對電氣接地系統(tǒng)進行保護。

建筑電氣低壓配電接地系統(tǒng)常用為IT 系統(tǒng)、TT 系統(tǒng)及TN 系統(tǒng)，IT 接地系統(tǒng)通常用在電網(wǎng)外露導(dǎo)電位置，一旦出現(xiàn)電網(wǎng)電路故障，不會立即中斷故障電源，而是會降低故障電流，并發(fā)出故障警報信號，維修人員接到故障信號立即對故障進行排查和處理，進而對電氣接地系統(tǒng)進行保護；TT 接地系統(tǒng)常見接地故障有故障電流較大、金屬性短路等，可以使用電流保護器針進行接地保護，可以有效避免電路負荷、電流短路對電氣接地系統(tǒng)的破壞，進而保證電氣接地系統(tǒng)運行安全[3]。

4 建筑電氣低壓配電接地系統(tǒng)的合理選用

4.1 建筑電氣低壓配電接地系統(tǒng)選用原則

4.1.1 合理優(yōu)化選用原則

建筑電氣低壓配電接地系統(tǒng)合理優(yōu)化選用對于整體建筑用電安全有著重要價值作用，科學(xué)合理選用電氣接地系統(tǒng)能夠進一步保證建筑電氣設(shè)備系統(tǒng)的用電安全，所以必須不斷研究創(chuàng)新電氣低壓配電設(shè)計，優(yōu)化和完善各類電氣接地系統(tǒng)，進而不斷提高電氣設(shè)備系統(tǒng)運行安全性和穩(wěn)定性。在進行具體電氣低壓配電接地系統(tǒng)選用時，需要遵循合理優(yōu)化選用原則，通過綜合分析建筑電氣設(shè)備系統(tǒng)實際運行情況，以及建筑電氣設(shè)備系統(tǒng)結(jié)構(gòu)特點、耗電量等，來合理選用電氣低壓配電接地系統(tǒng)，如果電氣接地系統(tǒng)選擇不合理，不僅會威脅建筑電氣設(shè)備系統(tǒng)運行安全，還會耗費大量電力資源，造成電力資源不必要浪費。另外，在建筑電氣接地系統(tǒng)安裝完畢后，還需要對選用接地系統(tǒng)進行試驗和檢測，確保電氣接地系統(tǒng)符合電氣設(shè)備系統(tǒng)相關(guān)使用標(biāo)準(zhǔn)，而且需要不斷創(chuàng)新優(yōu)化電氣接地系統(tǒng)，通過不斷實踐和試驗，進一步完善電氣接地系統(tǒng)，彌補各類電氣接地系統(tǒng)缺陷和不足之處，使得電氣接地系統(tǒng)價值功能能夠得到進一步發(fā)揮。

4.1.2 經(jīng)濟效益選用原則

建筑工程規(guī)模一般都比較大，其涉及的電氣設(shè)備和電氣系統(tǒng)非常多，在進行建筑電氣低壓配電接地系統(tǒng)施工時，不僅會花費大量人力、物力資源，還會耗費大量電力資源，為了實現(xiàn)施工企業(yè)單位經(jīng)濟效益，在進行電氣接地系統(tǒng)選擇時需要遵循經(jīng)濟效益最大化選用原則，在進行電氣接地系統(tǒng)具體建設(shè)施工中，需要科學(xué)合理地規(guī)劃設(shè)計電氣接地線路，避免出現(xiàn)繞遠、冗雜電氣線路，盡量降低電纜的使用量，在保證線路符合相關(guān)質(zhì)量要求的基礎(chǔ)上，要盡量較少電氣線路施工用料，以此來降低電氣接地系統(tǒng)的施工成本，進而實現(xiàn)施工企業(yè)單位的經(jīng)濟效益[4]。另外，為了進一步節(jié)約電力能源，可以在建筑施工中利用太陽能、風(fēng)能來發(fā)電，通過設(shè)置相關(guān)太陽能、風(fēng)能相關(guān)蓄能裝置，經(jīng)過專門電能轉(zhuǎn)換裝置，將太陽能、風(fēng)能轉(zhuǎn)換為電能，作為建筑電氣設(shè)備系統(tǒng)的部分電力來源，不僅能夠降低建筑電氣設(shè)備系統(tǒng)電力能源成本，還能在一定程度緩解電力能源緊張局面。

4.2 建筑電氣低壓配電接地系統(tǒng)實際應(yīng)用

建筑電氣低壓配電接地系統(tǒng)分為TN 系統(tǒng)、TT 系統(tǒng)及IT 系統(tǒng)，每種系統(tǒng)都有自身特點和適用場所，TN系統(tǒng)和TT 系統(tǒng)適用于維護條件不高，運行連續(xù)性較高的場所；IT 系統(tǒng)適用于維護條件較高，且運行連續(xù)性較高的場所。建筑電氣低壓配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)一般都比較復(fù)雜，不僅存在線路交錯鋪設(shè)的情況，還有一些電網(wǎng)結(jié)構(gòu)比較特殊，如果選用電氣接地系統(tǒng)缺乏科學(xué)合理性，會嚴(yán)重威脅建筑電氣設(shè)備系統(tǒng)運行安全，所以在進行電氣接地系統(tǒng)選擇時需要綜合考慮電網(wǎng)結(jié)構(gòu)，科學(xué)合理地分析電網(wǎng)結(jié)構(gòu)和特點，在電網(wǎng)配電線路較長且存在大量漏電電流時，或者建筑電氣設(shè)備系統(tǒng)具有較高導(dǎo)電性能時，應(yīng)當(dāng)選用TN-S 接地系統(tǒng)；當(dāng)故障電流嚴(yán)重影響建筑電氣設(shè)備系統(tǒng)的負載時，可以選用IT 系統(tǒng)和TT 系統(tǒng)。在具體選擇使用何種電氣接地系統(tǒng)時，需要綜合考慮建筑電設(shè)備負載情況、維修情況及施工環(huán)境條件等因素，依據(jù)建筑電氣低壓配低設(shè)計相關(guān)規(guī)章制度，合理有效地選用電氣接地系統(tǒng)，進而能夠保證電氣設(shè)備系統(tǒng)高效安全運行，避免電氣安全事故的發(fā)生，保證人們的生命和財產(chǎn)安全。

20 世紀(jì)90 年代，我國建筑電氣低壓配電接地系統(tǒng)多采用TN-C 接地系統(tǒng)。隨著我國社會主義市場經(jīng)濟不斷發(fā)展與進步，我國建筑行業(yè)也在快速發(fā)展，建筑用電需求量不斷擴大，人們也越來越重視用電安全性，逐漸選安全性能更好的TN-S 接地系統(tǒng)，但是我國農(nóng)村地區(qū)和用電量小的地區(qū)仍然采用TN-C 接地系統(tǒng)[5]。從目前情況來看，建筑電氣低壓配電通常將多種接地系統(tǒng)結(jié)合使用，建筑室外一般采用TN-C 接地系統(tǒng)進行電氣低壓配電設(shè)計，而在建筑室內(nèi)一般采用TN-S 接地系統(tǒng)進行電氣低壓配電設(shè)計。

5 結(jié)語

綜上所述，建筑電氣低壓配電設(shè)計對于整體建筑用電安全是非常重要的，為了保證整體建筑電氣系統(tǒng)運行安全，更需要重視建筑電氣接地系統(tǒng)的合理選用和接地保護，相關(guān)人員應(yīng)依據(jù)建筑電氣低壓配電設(shè)計相關(guān)要求，合理選用電氣接地方式，并要做好電氣接地系統(tǒng)的接地保護工作。