1、接地和等电位联结在建筑电气设计中的应用摘 要：伴随着我国社会经济与现代科技的快速发展，建筑行业与电气工程之间的关系也变得越来越密切。本文将以现代建筑在配电系统以及电气设计过程中，对于等电位连接以及接地的相关要求为依据，对现代建筑的等电位连接方法以及分类、接地方式的特点以及选择进行详细分析。此外，本文还加入了相关图形来对建筑电气设计中的等电位联结和接地设计的重要性进行分析，以此来为人、设备以及建筑提供有力的保障。 关键词：电气设计；等电位联结；接地 中图分类号： F407.61 文献标识码： A 1 住宅建筑接地的特点以及接地方式的选择 ICE 的规定显示，低压配电系统在建筑中的接地制式主要有
2、TN-C-S、TN-S、TN-C、TT、IT 这 5 种。它们的优缺点各异。 1.1 IT 系统的特点及其适用范围 IT 系统是一种电源中性点不接地的系统（如图 1） 。裸露在外的受电设备可以导出部分电流。并利用保护线 PE 将其接到地极处。该系统的主要优点就是：当线路在运行过程中出现接地故障时，他所产生的故障电流相对较小。因此，此类系统可以应用到存在爆炸危险的环境中，比如，采矿过程中矿井下的低压配电系统，不过对于单相设备使用量相对较大的建筑，该系统基本上不适用。 1.2 TT 系统的特点及其适用范围 TT 系统是一种电源中性点接地的系统（如图 2） 。该系统的主要特点就是裸露在外的导电部位与
3、电源接地点相对独立而直接接地的。即：电源中性点接地与电气设备的金属外壳之间不存在电气联系。该系统主要适用于精密电子设备以及数据处理设备的供电。系统中的 PE 线也是相对独立的，这就在一定程度上避免了线路在出现故障时，同时出现对地故障电压的蔓延。不过在对 TT 系统进行设计时，对于保护接地以及工作接地必须分开，但是在同一幢建筑物中基本上不可能实现，且在维修的过程中，其难度也相对较大，因此，该系统的使用相对较少。 图 1 IT 系统示意图图 2 TT 系统示意图 1.3 TN 类系统的特点及其适用范围 目前，在民用建筑的电气设计过程中，TN 类系统接地的方式得到了广泛的应用。此类系统的主要特点就是
4、所有裸露在外的电气设备的导电部分均可连接在保护线 PE 上，而保护线则与中性点相连接，以此来达到接地的效果。此外，当低压电源线路进入到建筑物时，保护线 PE 还可以在其入口处接地，这样做可以确保出现故障时，保护线的电位基本上与地面电位一致。在 TN 类系统中，根据中性线 N 与保护线 PE 是否存在合并的情况，可以将其分为 TN-C-S、TN-S、TN-C 这三种。 （1）TN-C 系统的中性线与保护线是合并在一起的，即 PEN 线（如图3 所示） 。其优点主要是经济、简单。在三相负荷平衡的系统中，当接地处出现短路故障时，不过其故障电流相对较大，通常需要安装过电流保护装置来切断电源，确保电气设
5、备的安全。不过该系统存在下列缺点：在三相或单项负荷不平衡以及存在谐波电流的线路中，PEN 线通常都会有较为微弱的电流通过，塔索产生的压降最终会表现在线路金属保护管或用电设施的金属外壳上。这就不利于敏感电子设备的供电。PEN 线上的微弱电流在存在爆炸危险的环境中，容易引发爆炸事故。在同一栋建筑物内，PEN 线基本上存在电气连接的情况，当其出现接地短路或短线时，就会出现相对较高的对地故障电压，甚至扩大事故的范围。因此，该系统基本上不用在民用建筑中，不过对于工业建筑则较为适用。 （2）TN-S 系统的中性线与保护线以电源中性点为界，分开后便不会在出现混淆的情况（如图 4） 。该系统的优点就是，一般情
6、况下，PE 线不会出现过负荷电流，与 PE 线相连接的电气设备的金属外壳在正常情况下就不会带电。因此，这种设备不适合用于精密电子仪器的供电以及数据处理，同时也不适用于存在爆炸的危险环境中。在民用建筑的内部，尤其是住宅内，家用电路基本上都会设置接地点插头，所以，采用 TN-S 系统具有安全、方便的特点。 （3）TN-C-S 系统是 TN-C 和 TN-S 结合体（如图 5 所示） ，即在 A 点前为 TN-C 系统，但在 A 点后则为 TN-S 系统。TN-C-S 系统综合了上述两种系统的安全以及经济的优点，因此，它在各类建筑的建设过程中得到了较为广泛的应用。在对多层建筑进行电气设计时，其电源基
7、本上是从小区的集中配电房或市政电网中引入的。基于此，电源线路最好选用 TN-C 系统，当线路进入建筑物后，改用 TN-S 系统，以此来在整个建筑物中形成 TN-C-S 系统。 图 3 TN-C 系统示意图 图 4 TN-S 系统示意图图 5 TN-C-S 系统示意图 2 等电位的联结 所谓的等电位联结就是指，当线路与接地系统达到等电位时而进行的导体联结。实行等电位联结的主要目的就是较少或消除电位差，使电位始终处于一个较为平衡的状态，最终达到降低接触电压的目的。通过对 TN 类系统进行分析，我们可以发现，采用等电位联结的方式可以将故障状态下的接触电压值降到最低。此外，还可以将电源引入建筑物时的危
8、险电压降到最低，即将其控制在安全值以下。所谓的安全值就是指，在线路正常运行时，其正常环境中的电压为 50V，潮湿环境中的电压则为25V。这也是建筑防雷安全所必须的，由此可见，在对建筑物进行电气设计时，等电位的联结是防止低配压配电系统在运行过程中出现故障的关键措施之一。根据等位电压的联结范围可分为局部等电位联结以及总等电位联结。 2.1 局部等电位联结 对于一般的住宅而言，浴室与卫生间基本上是合二为一的，由于浴室属于潮湿环境，在干燥时人体电阻可达上万欧，沐浴后人体皮肤的电阻仅为数百欧，因此，在接触到金属管道所传来的微小电压时，也会出现触电死亡的情况。因此，在对浴室的电气设备进行设计时，必须要选择
9、防潮型的设备，并确保插座的位置能够达到相应的安全要求，对于浴室还必须做好相应的等电位联结。在浴室做局部等电位联结就是在浴室墙下预埋一个局部等电位连结端子板再将浴室内各金属管道和金属部件与之连接起来即可，其结构如图 6 所示。 图 6 局部等电位联结示意图 2.2 总等电位联结 对于住宅的总等电位联结，就是在电源进线的总配电箱附近设置一个等电位联结端子板。该端子板的一端与建筑物的重复接地极、地下金属管道相连。另一端则与建筑物中的金属构件、空调管、采暖管、煤气管、总水管以及其它一些可以联结的金属构件相连。同时还必须引出一根总的保护线，将其与总配电箱中的保护母排联系在一起，然后再由总配电箱中的保护母排分别引出 PE 线到各分户配电盘上。通过对建筑物设置等电位联结系统（如图 7 所示） ，当线路运行过程中没有出现接地故障时，上述导体基本就会处于地电位，即电位为“0”状态。此时，人体与之接触也不会出现触电危险，且无电流流过，导体也不会出现发热的现象，这也在一定程度上避免了建筑物由于电路故障而出现火灾的情况。 图 7 建筑总等电位联结系统示意图 参考文献 1曹秀海，周传运.高层民用建筑供电接地系统的选择与等电位联结J.工程建设与设计，2007， （6）：5760. 2丰建华，董绍兵.浅谈医院电气设计中的接地系统J.低压电器，2008， （16）：3941.
