馬正慧
摘 要:隨著我國經(jīng)濟的持續(xù)發(fā)展,建筑電氣低壓配電系統(tǒng)的應(yīng)用越來越廣泛。作為建筑工程電氣設(shè)計中的重要內(nèi)容之一,低壓配電系統(tǒng)的設(shè)計直接關(guān)系著整個建筑電氣系統(tǒng)的安全和穩(wěn)定。如果低壓配電系統(tǒng)的選擇和設(shè)計出現(xiàn)問題,則會導致建筑物內(nèi)的電氣負荷增加,進而提高電氣設(shè)備的運行成本。從系統(tǒng)安全的角度出發(fā),對建筑電氣低壓配電設(shè)計中不同接地系統(tǒng)的適用環(huán)境和適用條件進行了分析和討論。
關(guān)鍵詞:接地系統(tǒng);電氣設(shè)備;用電需求;電容量
中圖分類號:TU852 文獻標識碼:A DOI:10.15913/j.cnki.kjycx.2016.09.094
低壓配電系統(tǒng)主要包括IT系統(tǒng)、TN系統(tǒng)、TT系統(tǒng)三種。電氣設(shè)備是建筑工程中最重要的基礎(chǔ)設(shè)施之一,建筑電氣設(shè)計的質(zhì)量直接決定著建筑電氣設(shè)備的運行安全,關(guān)系著用戶的生命財產(chǎn)安全。因此,建筑電氣設(shè)計受到了人們的廣泛關(guān)注。面對人們?nèi)找嬖鲩L的用電需求,施工單位應(yīng)依據(jù)具體的電氣設(shè)備選擇科學、合理的接地系統(tǒng),從而使供配電設(shè)備不斷發(fā)展。
1 低壓配電設(shè)計中的接地系統(tǒng)
接地,即與大地相接,其可確保用電安全。接地的原理為:大地的電容量大,且電阻相對較小,在吸收了大量的來自外界的電荷時,可使電位保持不變,最大限度地減小外部因素對建筑電氣低壓供配電系統(tǒng)中的電壓和電流造成的影響,從而有效避免用電安全事故的發(fā)生,提高電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安全性。接地系統(tǒng)有多種類型,其中,較為典型的為IT系統(tǒng)、TN系統(tǒng)和TT系統(tǒng)。TN系統(tǒng)又可分為TN-C系統(tǒng)、TN-S系統(tǒng)、TN-C-SI系統(tǒng)。其中,“I”為經(jīng)過一定絕緣測試、抗阻測試的接地,“T”為電源內(nèi)直接與大地接觸的電線,“N”為系統(tǒng)中的中性線,“C”為保護線與中性線共同使用的形式,“S”為保護線與中性線分開使用的形式。
1.1 IT系統(tǒng)
IT系統(tǒng)指電源通過抗阻接地或不接地,電源帶電部位與地面是絕緣的,外露電氣設(shè)備可導的電部位通過保護線與電源接地體相接或直接與大地相接,從而起到保護作用。IT系統(tǒng)多用于生產(chǎn)企業(yè)的電機系統(tǒng)中,當IT系統(tǒng)第一次出現(xiàn)故障時,可在不切斷電源的情況下保持電氣設(shè)備的正常運行。這是因為IT系統(tǒng)第一次出現(xiàn)故障時產(chǎn)生的故障電流很小,電氣設(shè)備的金屬外殼產(chǎn)生的接觸電壓不具有危險性。當設(shè)備第二次出現(xiàn)故障時,則需要及時切斷電源,避免危險發(fā)生。
1.2 TN系統(tǒng)
在使用TN系統(tǒng)時,應(yīng)用1根保護線將所有建筑中的用電設(shè)備的外殼連接起來,形成低壓供配電系統(tǒng)的保護裝置。TN系統(tǒng)又包括TN-C系統(tǒng)、TN-S系統(tǒng)、TN-C-SI系統(tǒng)。
TN-C系統(tǒng)的保護線與中性線是位于一處的,設(shè)備的外殼將保護線、中性線連接在PEN線上,進而合并為一條線,并接入大地。PEN線可產(chǎn)生電壓降,起到保護電氣設(shè)備金屬光線、外殼的作用。在實際應(yīng)用中,PEN線不僅可確保電路中的正常電流有效通過,還能承載諧波電流的通過。如果PEN線出現(xiàn)短路、斷線等故障,則會形成較高的對地電壓,這不利于電能的正常使用。因此,技術(shù)人員在對該系統(tǒng)進行設(shè)計時,嚴禁PEN線與其他線混合使用。
TN-S系統(tǒng)的保護線與中性線是分開的,并根據(jù)各自的固定要求接入大地。該系統(tǒng)的保護線無法承載正常的電流,且設(shè)備外殼不帶電,可確保建筑中電氣設(shè)備的安全性和實用性,多用于民用建筑或精密儀器的供電。該系統(tǒng)的缺點是難以消除對地短路故障和電壓蔓延故障,存在電擊的危險。
TN-C-SI系統(tǒng)的保護線與中性線采用部分整合、部分分開的連接方式。由于保護線與中性線部分相連,所以,PEN線具有一定的降壓能力,其產(chǎn)生的電壓會作用與建筑電氣設(shè)備的外殼上,進而對電氣設(shè)備的性能正常一定的影響。為了確保使用安全,PEN線應(yīng)反復(fù)接地,中性線與大地之間應(yīng)具有一定的絕緣水平,中性線與保護線之間應(yīng)完全絕緣。該系統(tǒng)具有接線方式簡單、接線原理明確、安全性高的特點。因此,該系統(tǒng)多用于民用建筑的供電。
1.3 TT系統(tǒng)
TT系統(tǒng)是指建筑電氣設(shè)備與大地單獨相接時的接地系統(tǒng)。在具體運行過程中,該系統(tǒng)中的每一臺電氣設(shè)備的外殼都具有單獨的接地線與大地連接,且均未與電源接線有電氣方面的關(guān)聯(lián),各電氣設(shè)備使用的保護線無從屬關(guān)系,均單獨接地。這樣的設(shè)計可避免故障電壓沿著保護線進入建筑內(nèi)部。該系統(tǒng)多用于對電力需求較小的地區(qū)或公用低壓電網(wǎng)的供電,尤其是在我國大部分農(nóng)村地區(qū)得到了廣泛使用。
2 建筑電氣低壓配電系統(tǒng)的接地保護設(shè)計
接地保護措施的作用在于當建筑低壓供配電系統(tǒng)在運行過程中發(fā)生漏電等電力故障時,可自動切斷電源,從而保證線路的安全性。相關(guān)工作人員應(yīng)根據(jù)具體的用電情況和用電環(huán)境設(shè)置合理的接地保護系統(tǒng),無論采取哪種接地形式或接地系統(tǒng),都應(yīng)確保電氣設(shè)備與接地系統(tǒng)的等電位連接,從而保證系統(tǒng)內(nèi)部的穩(wěn)定性。此外,供電外網(wǎng)的電壓變化也是接地保護系統(tǒng)設(shè)計中的主要問題之一。只有充分考慮到系統(tǒng)外部可能存在的不穩(wěn)定因素,才能確保系統(tǒng)內(nèi)部運行的穩(wěn)定性。
3 結(jié)束語
現(xiàn)代化的建筑結(jié)構(gòu)越來越復(fù)雜,因此,對建筑電氣低壓供配電系統(tǒng)的要求越來越高。這就需要我們在設(shè)計相應(yīng)的接地保護系統(tǒng)時,充分考慮人們的使用要求,最大限度地保證人們的生命財產(chǎn)安全。在具體設(shè)計中,應(yīng)根據(jù)電氣設(shè)備的運行環(huán)境選擇低壓配電系統(tǒng),并嚴格按照相關(guān)規(guī)定進行接地保護裝置的設(shè)置,從而提高整個建筑工程的安全性和穩(wěn)定性。
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〔編輯:張思楠〕