現(xiàn)代建筑的等電位連接方法分析
TT系統(tǒng)的特點(diǎn)及其適用范圍TT系統(tǒng)是一種電源中性點(diǎn)接地的系統(tǒng)(如圖2)。該系統(tǒng)的主要特點(diǎn)就是裸露在外的導(dǎo)電部位與電源接地點(diǎn)相對(duì)獨(dú)立而直接接地的。即:電源中性點(diǎn)接地與電氣設(shè)備的金屬外殼之間不存在電氣聯(lián)系。該系統(tǒng)主要適用于精密電子設(shè)備以及數(shù)據(jù)處理設(shè)備的供電。系統(tǒng)中的PE線也是相對(duì)獨(dú)立的,這就在一定程度上避免了線路在出現(xiàn)故障時(shí),同時(shí)出現(xiàn)對(duì)地故障電壓的蔓延。不過(guò)在對(duì)TT系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí),對(duì)于保護(hù)接地以及工作接地必須分開,但是在同一幢建筑物中基本上不可能實(shí)現(xiàn),且在維修的過(guò)程中,其難度也相對(duì)較大,因此,該系統(tǒng)的使用相對(duì)較少。
TN類系統(tǒng)的特點(diǎn)及其適用范圍目前,在民用建筑的電氣設(shè)計(jì)過(guò)程中,TN類系統(tǒng)接地的方式得到了廣泛的應(yīng)用。此類系統(tǒng)的主要特點(diǎn)就是所有裸露在外的電氣設(shè)備的導(dǎo)電部分均可連接在保護(hù)線PE上,而保護(hù)線則與中性點(diǎn)相連接,以此來(lái)達(dá)到接地的效果。此外,當(dāng)?shù)蛪弘娫淳€路進(jìn)入到建筑物時(shí),保護(hù)線PE還可以在其入口處接地,這樣做可以確保出現(xiàn)故障時(shí),保護(hù)線的電位基本上與地面電位一致。
在TN類系統(tǒng)中,根據(jù)中性線N與保護(hù)線PE是否存在合并的情況,可以將其分為TN-C-S、TN-S、TN-C這三種。
(1)TN-C系統(tǒng)的中性線與保護(hù)線是合并在一起的,即PEN線(如圖3所示)。其優(yōu)點(diǎn)主要是經(jīng)濟(jì)、簡(jiǎn)單。在三相負(fù)荷平衡的系統(tǒng)中,當(dāng)接地處出現(xiàn)短路故障時(shí),不過(guò)其故障電流相對(duì)較大,通常需要安裝過(guò)電流保護(hù)裝置來(lái)切斷電源,確保電氣設(shè)備的安全。不過(guò)該系統(tǒng)存在下列缺點(diǎn):
①在三相或單項(xiàng)負(fù)荷不平衡以及存在諧波電流的線路中,PEN線通常都會(huì)有較為微弱的電流通過(guò),塔索產(chǎn)生的壓降最終會(huì)表現(xiàn)在線路金屬保護(hù)管或用電設(shè)施的金屬外殼上。這就不利于敏感電子設(shè)備的供電。
②PEN線上的微弱電流在存在爆炸危險(xiǎn)的環(huán)境中,容易引發(fā)爆炸事故。
③在同一棟建筑物內(nèi),PEN線基本上存在電氣連接的情況,當(dāng)其出現(xiàn)接地短路或短線時(shí),就會(huì)出現(xiàn)相對(duì)較高的對(duì)地故障電壓,甚至擴(kuò)大事故的范圍。因此,該系統(tǒng)基本上不用在民用建筑中,不過(guò)對(duì)于工業(yè)建筑則較為適用。
(2)TN-S系統(tǒng)的中性線與保護(hù)線以電源中性點(diǎn)為界,分開后便不會(huì)在出現(xiàn)混淆的情況(如圖4)。該系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)就是,一般情況下,PE線不會(huì)出現(xiàn)過(guò)負(fù)荷電流,與PE線相連接的電氣設(shè)備的金屬外殼在正常情況下就不會(huì)帶電。因此,這種設(shè)備不適合用于精密電子儀器的供電以及數(shù)據(jù)處理,同時(shí)也不適用于存在爆炸的危險(xiǎn)環(huán)境中。在民用建筑的內(nèi)部,尤其是住宅內(nèi),家用電路基本上都會(huì)設(shè)置接地點(diǎn)插頭,所以,采用TN-S系統(tǒng)具有安全、方便的特點(diǎn)。
(3)TN-C-S系統(tǒng)是TN-C和TN-S結(jié)合體(如圖5所示),即在A點(diǎn)前為TN-C系統(tǒng),但在A點(diǎn)后則為TN-S系統(tǒng)。TN-C-S系統(tǒng)綜合了上述兩種系統(tǒng)的安全以及經(jīng)濟(jì)的優(yōu)點(diǎn),因此,它在各類建筑的建設(shè)過(guò)程中得到了較為廣泛的應(yīng)用。在對(duì)多層建筑進(jìn)行電氣設(shè)計(jì)時(shí),其電源基本上是從小區(qū)的集中配電房或市政電網(wǎng)中引入的。基于此,電源線路最好選用TN-C系統(tǒng),當(dāng)線路進(jìn)入建筑物后,改用TN-S系統(tǒng),以此來(lái)在整個(gè)建筑物中形成TN-C-S系統(tǒng)。
所謂的等電位聯(lián)結(jié)就是指,當(dāng)線路與接地系統(tǒng)達(dá)到等電位時(shí)而進(jìn)行的導(dǎo)體聯(lián)結(jié)。實(shí)行等電位聯(lián)結(jié)的主要目的就是較少或消除電位差,使電位始終處于一個(gè)較為平衡的狀態(tài),最終達(dá)到降低接觸電壓的目的。通過(guò)對(duì)TN類系統(tǒng)進(jìn)行分析,我們可以發(fā)現(xiàn),采用等電位聯(lián)結(jié)的方式可以將故障狀態(tài)下的接觸電壓值降到最低。
此外,還可以將電源引入建筑物時(shí)的危險(xiǎn)電壓降到最低,即將其控制在安全值以下。所謂的安全值就是指,在線路正常運(yùn)行時(shí),其正常環(huán)境中的電壓為50V,潮濕環(huán)境中的電壓則為25V。這也是建筑防雷安全所必須的,由此可見,在對(duì)建筑物進(jìn)行電氣設(shè)計(jì)時(shí),等電位的聯(lián)結(jié)是防止低配壓配電系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)故障的關(guān)鍵措施之一。根據(jù)等位電壓的聯(lián)結(jié)范圍可分為局部等電位聯(lián)結(jié)以及總等電位聯(lián)結(jié)。
局部等電位聯(lián)結(jié)對(duì)于一般的住宅而言,浴室與衛(wèi)生間基本上是合二為一的,由于浴室屬于潮濕環(huán)境,在干燥時(shí)人體電阻可達(dá)上萬(wàn)歐,沐浴后人體皮膚的電阻僅為數(shù)百歐,因此,在接觸到金屬管道所傳來(lái)的微小電壓時(shí),也會(huì)出現(xiàn)觸電死亡的情況。因此,在對(duì)浴室的電氣設(shè)備進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí),必須要選擇防潮型的設(shè)備,并確保插座的位置能夠達(dá)到相應(yīng)的安全要求,對(duì)于浴室還必須做好相應(yīng)的等電位聯(lián)結(jié)。在浴室做局部等電位聯(lián)結(jié)就是在浴室墻下預(yù)埋一個(gè)局部等電位連結(jié)端子板再將浴室內(nèi)各金屬管道和金屬部件與之連接起來(lái)即可。
總等電位聯(lián)結(jié)對(duì)于住宅的總等電位聯(lián)結(jié),就是在電源進(jìn)線的總配電箱附近設(shè)置一個(gè)等電位聯(lián)結(jié)端子板。該端子板的一端與建筑物的重復(fù)接地極、地下金屬管道相連。另一端則與建筑物中的金屬構(gòu)件、空調(diào)管、采暖管、煤氣管、總水管以及其它一些可以聯(lián)結(jié)的金屬構(gòu)件相連。同時(shí)還必須引出一根總的保護(hù)線,將其與總配電箱中的保護(hù)母排聯(lián)系在一起,然后再由總配電箱中的保護(hù)母排分別引出PE線到各分戶配電盤上。通過(guò)對(duì)建筑物設(shè)置等電位聯(lián)結(jié)系統(tǒng)(如圖7所示),當(dāng)線路運(yùn)行過(guò)程中沒(méi)有出現(xiàn)接地故障時(shí),上述導(dǎo)體基本就會(huì)處于地電位,即電位為“0”狀態(tài)。此時(shí),人體與之接觸也不會(huì)出現(xiàn)觸電危險(xiǎn),且無(wú)電流流過(guò),導(dǎo)體也不會(huì)出現(xiàn)發(fā)熱的現(xiàn)象,這也在一定程度上避免了建筑物由于電路故障而出現(xiàn)火災(zāi)的情況。
作者:陶光東 何 超 單位:云南省交通規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院
責(zé)任編輯:電力交易小郭
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