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【摘要】本文通过对几种供电接地系统的概括介绍，筛选出适合作为给排水工程的供电接地型式，并对其所应采取的各类接地措施作了说明与分析，对给排水工程应采取的电气保护与接地方法提出建议举措。
【关键词】电位基准点TN—STN—C—S单点接地统一接地体
中图分类号：TU992.03文献标识码：A 文章编号：
【 Abstract 】 This article through to several power supply of grounding system overview, suitable for water supply and drainage engineering were as the supply of power grounding type, and of the various kinds of measures should be taken to grounding explained and analyzed, water supply and drainage engineering should take electrical protection and grounding proposed measures.
【 Key words 】 potential benchmark, TN-S, TN-C-S, single point grounding, grounding body unity
引言
在给排水工程供配电设计中，为了提高供电系统的可靠性和安全性都包含有接地系统设计，由于工程项目的要求和各类设备的功能不同，接地型式也不尽相同，上世纪90年代后，大量的自控系统及检测仪表等弱电设备在给排水工程中的应用，也对接地系统设计提出了许多的要求，使接地系统设计占有越来越重要的地位。
给排水工程常用的接地型式有TN系统和TT系统，其中TN系统按照中性线(N线)与保护线（PE线）的组合情况的不同又分为TN—C、TN—S、TN—C—S三种型式。
1.常用接地系统型式分析
根据现行的国家标准《低压配电设计规范》（GB50054）的定义，将低压配电系统分为三种，即ＴＮ、ＴＴ、ＩＴ三种形式。其中，第一个大写字母Ｔ表示电源变压器中性点直接接地；Ｉ则表示电源变压器中性点不接地（或通过高阻抗接地）。第二个大写字母Ｔ表示电气设备的外壳直接接地，但和电网的接地系统没有联系；Ｎ表示电气设备的外壳与系统的接地中性线相连。ＴＮ系统：电源变压器中性点接地，设备外露部分与中性线相连。ＴＴ系统：电源变压器中性点接地，电气设备外壳采用保护接地。ＩＴ系统：电源变压器中性点不接地（或通过高阻抗接地），而电气设备外壳电气设备外壳采用保护接地。
1.1TN—C系统
TN—C系统的中性线N与保护线PE是合二为一地（即PEN线）。这种接地系统对接地故障灵敏度高，线路经济简单，在以往的给排水工程中应用较多。但当系统三相负荷不平衡时，会在PEN线上存在不平衡电流。由于变频器、软启动器等非线性负荷设备的广泛应用，这些设备所产生的高次谐波电流，在非故障情况下也会在PEN线上叠加使PEN线带电，且电流时大时小极不稳定，使中性线Ｎ带电，且极有可能高于５０Ｖ，它不但使设备机壳带电，对人身造成不安全；同时造成中性点接地电位不稳定漂移，不但会使设备外壳带电，对自控系统等弱电设备而言也无法取到一个合适的电位基准点，设备无法准确可靠运行，因此TN-C接地系统一般不宜作为有非线性负荷的给排水工程的接地型式。
1.2TN—S系统
TN—S系统是中性线N与保护接地线PE除在变压器中性点共同接地外，两线不再有任何的电气连接。中性线N是带电的，而PE线是不带电，该接地系统一般具备安全和稳定的基准电位。当电气设备相线碰壳，直接短路，可采用过电流保护器切断电源；当Ｎ线断开，如三相负荷不平衡，中性点电位升高，但外壳无电位，ＰＥ线也无电位；在采取如等电位联结、统一接地体等相应的技术措施后，TN—S系统可以用作给排水工程的接地系统。
1.3TN—C—S系统
TN—C—S系统由两个接地系统组成，第一部分是TN—C系统，第二部分TN—S系统，分界面在N线与PE线的连接点。当电气设备发生单相碰壳，同ＴＮ—Ｓ系统；当Ｎ线断开，故障同ＴＮ—Ｓ系统；ＴＮ—Ｃ—Ｓ系统中ＰＥＮ应重复接地，而Ｎ线不宜重复接地。在一个给排水工程中一般设有数个变配电所，其他各构筑物设备用电分别由这些变配电所供电，在引入建筑物前采用TN—C系统，进线处做重复接地，然后变成TN—S系统，因此对用电设备的接地型式而言是TN—S系统。TN—C和TN—S系统前面已做分析。TN—C—S接地系统的PE线连接的设备外殼及金属构件在系统正常运行时，始终不会带电。只要我们采取与TN—S相同的接地措施并选择正确的接地电阻值使弱电设备共同获得一个等电位基准点等措施，那么TN—C—S系统可以作为给排水工程中的一种接地系统。
1.4TT系统
TT系统中电源中性点直接接地，电气设备的外露导电部分用ＰＥ线接到接地极（此接地极与中性点接地没有电气联系）。各装置有其专用的PE线和接地极且不连通，中性线N与保护接地线PE无一点电气连接，该系统正常运行时，不管三相负荷平衡不平衡，在中性线N带电情况下，PE线不会带电。但其接地故障回路中接地阻抗较大，发生单相接地故障时，由于故障电流小使保护接地灵敏度低，故障不能及时切断，必须装设漏电保护器以防止接地故障火灾和接触电击。在采取相应措施后正常运行时的TT系统类似于TN—S系统，对操作人员和设备是安全的并可取得基准接地电位，但由于TT系统多用于供电电源由公用电网提供的场所，而给排水工程使用公用电网电源的较少，因此TT系统接地系统也很少使用。
在实际工程实施中由于接地系统设计图纸不详细或施工等原因往往存在如下问题并造成严重后果：在TN—S系统中设备端将N线与PE线接在一起，再接到设备外壳上，使接到PE线上的设备外壳均带电，扩大电击事故的范围；不设置电子设备的直流接地引线，而将直流接地直接接到PE线上，有的甚至把N线、PE线、直流接地线混接在一起，使自控系统设备因受到干扰而经常出现故障或根本无法工作，以上这些做法都是对接地型式概念不清或忽视接地要求造成的结果。
2.给排水工程应采取的各种接地措施
在给排水工程中要求保护接地的设备有强电设备也有弱电设备以及一些正常情况下不带电的导电设备与构件，设备分布于泵房和各种水处理池上，有些设备还处于露天环境中，这些设备及构件均必须根据各自不同的要求采用有效的保护接地以保证设备及人员安全。
2.1 防雷接地
为把雷电流迅速导入大地，以防止雷害为目的的接地叫作防雷接地。
现代给排水工程中都设有大量的弱电设备和检测仪表，这些电子设备及布线系统一般均属于耐压等级低、防干扰要求高、最怕受到雷击的部分。不管是直击、串击、反击都会使电子设备受到不同程度的损坏或严重干扰。因此对给排水工程的防雷接地设计必须严密、可靠。给排水工程的所有功能接地，必须以防雷接地系统为基础，并建立严密、完整的防雷结构。
给排水工程构筑物多属于三级防雷建筑物，但有些部分如送水泵房及配电间按规范要求属于二类防雷构筑物。保护措施一般是在构筑物顶设避雷带网格，该网格与屋面金属构件作电气连接，引下线利用构筑物柱内钢筋与防雷系统作电气连接，柱内钢筋再与构筑物基础钢筋或人工接地体连接组成完整的防雷接地体系。这样不仅可以有效防止雷击损坏室内设备，而且还能防止外来的电磁干扰。
防雷设置的接地一般与电气设备的工作接地及保护接地合用一个总的接地网，接地电阻应符合其最小值要求。
2.2工作接地
将作为电源的配电变压器的一点直接或经特殊设备（如阻抗，电阻等）与大地作金属连接称为工作接地。
工作接地主要指的是电源中性点或中性线（N线）接地。中性点接地可以防止零序电压偏移，保持三相电压基本平衡，可以方便使用单相电源，并为线路保护提供保障电流通路。但该中性线从电源端引出后的接线端子不能再与其它接地系统如直流接地等混接。
2.3保护接地
保护接地就是将电气设备不带电的金属部分与接地体之间作良好的金属连接，即将用电设备以及设备附近的一些金属构件用PE线连接起来。其中TN系统的保护接地线（PE）在可能条件下尽量在进入建筑物处重复接地。
加装保护接地装置并且降低它的接地电阻可有效降低故障电压并为线路保护提供故障电流通路，是保障设备及人身安全的必要手段。
2.4直流接地
也称信号地，是指为了使弱电设备在工作时有一个统一的公共参考电位（即基准电位），不至于因浮动而引起信号量误差，使弱电设备稳定可靠地工作而设置的专用接地装置。
直流接地可采用较大截面的绝缘铜芯线作为引线，一端直接与基准电位连接，另一端接电子设备直流接地，该引线不应与N线连接，与PE线连接时应注意防止PE线上由其他设备带来杂散电流干扰。
3.接地措施的实施
给排水工程按规范宜采用一个总的共同接地装置，即统一接地体。统一接地体为接地电位基准点，由此分别引用出各种功能接地引线，利用总的电位和辅助等电位的方式组成一个完整的统一接地系统。
给排水构筑物的泵房、水处理池等多采用地下或半地下式钢筋混凝土整板基础，统一接地系统可以利用这些基础内钢筋作为自然接地体。根据规范该系统与防雷接地系统共用，其接地电阻应≤1Ω。
在变配电所内设置总等电位铜排，该铜排一端通过构造柱或地板上的钢筋与统一接地体连接。另一端通过不同的连接端子和绝缘铜芯接地电缆分别连接交流工作接地系统中的PE线、需要做安全保护接地的各設备、防雷系统、防雷系统、需做直流接地的电子设备等，如下图所示。国家建筑标准设计图案《等电位连接安装》（02D501-2）对等电位联结具体做法作了详细介绍。
在现代给排水工程中由于大量自控设备及仪器仪表弱电设备使用，对外来的电磁干扰的防护措施提出了新的要求，对具体设备而言其接地系统还应采用单点接地，设备的单点接地是指保护接地、工作接地、直流接地在设备上相互分开，各自成为独立系统。可从机柜引出三个相互绝缘的接地端子，再由引线引到总等电位铜排上共同接地。不允许把三种接地联结在一起，再用引线接到总等电位铜排上，如下图所示。
4．小结
总之，现代给排水工程的供电接地系统宜采用TN—S或TN—C—S系统，采用共同接地装置利用总等电位和辅助等电位的方式组成一个完整的统一接地系统，PLC自控系统设备等电子设备还应通过单点接地来进一步提高抗干扰能力。
参考文献：
工业与民用配电设计手册（第二版）中国电力出版社1993年
现代建筑电气设计施工手册 中国建筑工业出版社 1998年
给水排水设计手册第八册 中国建筑工业出版社 2006年
【关键词】电位基准点TN—STN—C—S单点接地统一接地体
中图分类号：TU992.03文献标识码：A 文章编号：
【 Abstract 】 This article through to several power supply of grounding system overview, suitable for water supply and drainage engineering were as the supply of power grounding type, and of the various kinds of measures should be taken to grounding explained and analyzed, water supply and drainage engineering should take electrical protection and grounding proposed measures.
【 Key words 】 potential benchmark, TN-S, TN-C-S, single point grounding, grounding body unity
引言
在给排水工程供配电设计中，为了提高供电系统的可靠性和安全性都包含有接地系统设计，由于工程项目的要求和各类设备的功能不同，接地型式也不尽相同，上世纪90年代后，大量的自控系统及检测仪表等弱电设备在给排水工程中的应用，也对接地系统设计提出了许多的要求，使接地系统设计占有越来越重要的地位。
给排水工程常用的接地型式有TN系统和TT系统，其中TN系统按照中性线(N线)与保护线（PE线）的组合情况的不同又分为TN—C、TN—S、TN—C—S三种型式。
1.常用接地系统型式分析
根据现行的国家标准《低压配电设计规范》（GB50054）的定义，将低压配电系统分为三种，即ＴＮ、ＴＴ、ＩＴ三种形式。其中，第一个大写字母Ｔ表示电源变压器中性点直接接地；Ｉ则表示电源变压器中性点不接地（或通过高阻抗接地）。第二个大写字母Ｔ表示电气设备的外壳直接接地，但和电网的接地系统没有联系；Ｎ表示电气设备的外壳与系统的接地中性线相连。ＴＮ系统：电源变压器中性点接地，设备外露部分与中性线相连。ＴＴ系统：电源变压器中性点接地，电气设备外壳采用保护接地。ＩＴ系统：电源变压器中性点不接地（或通过高阻抗接地），而电气设备外壳电气设备外壳采用保护接地。
1.1TN—C系统
TN—C系统的中性线N与保护线PE是合二为一地（即PEN线）。这种接地系统对接地故障灵敏度高，线路经济简单，在以往的给排水工程中应用较多。但当系统三相负荷不平衡时，会在PEN线上存在不平衡电流。由于变频器、软启动器等非线性负荷设备的广泛应用，这些设备所产生的高次谐波电流，在非故障情况下也会在PEN线上叠加使PEN线带电，且电流时大时小极不稳定，使中性线Ｎ带电，且极有可能高于５０Ｖ，它不但使设备机壳带电，对人身造成不安全；同时造成中性点接地电位不稳定漂移，不但会使设备外壳带电，对自控系统等弱电设备而言也无法取到一个合适的电位基准点，设备无法准确可靠运行，因此TN-C接地系统一般不宜作为有非线性负荷的给排水工程的接地型式。
1.2TN—S系统
TN—S系统是中性线N与保护接地线PE除在变压器中性点共同接地外，两线不再有任何的电气连接。中性线N是带电的，而PE线是不带电，该接地系统一般具备安全和稳定的基准电位。当电气设备相线碰壳，直接短路，可采用过电流保护器切断电源；当Ｎ线断开，如三相负荷不平衡，中性点电位升高，但外壳无电位，ＰＥ线也无电位；在采取如等电位联结、统一接地体等相应的技术措施后，TN—S系统可以用作给排水工程的接地系统。
1.3TN—C—S系统
TN—C—S系统由两个接地系统组成，第一部分是TN—C系统，第二部分TN—S系统，分界面在N线与PE线的连接点。当电气设备发生单相碰壳，同ＴＮ—Ｓ系统；当Ｎ线断开，故障同ＴＮ—Ｓ系统；ＴＮ—Ｃ—Ｓ系统中ＰＥＮ应重复接地，而Ｎ线不宜重复接地。在一个给排水工程中一般设有数个变配电所，其他各构筑物设备用电分别由这些变配电所供电，在引入建筑物前采用TN—C系统，进线处做重复接地，然后变成TN—S系统，因此对用电设备的接地型式而言是TN—S系统。TN—C和TN—S系统前面已做分析。TN—C—S接地系统的PE线连接的设备外殼及金属构件在系统正常运行时，始终不会带电。只要我们采取与TN—S相同的接地措施并选择正确的接地电阻值使弱电设备共同获得一个等电位基准点等措施，那么TN—C—S系统可以作为给排水工程中的一种接地系统。
1.4TT系统
TT系统中电源中性点直接接地，电气设备的外露导电部分用ＰＥ线接到接地极（此接地极与中性点接地没有电气联系）。各装置有其专用的PE线和接地极且不连通，中性线N与保护接地线PE无一点电气连接，该系统正常运行时，不管三相负荷平衡不平衡，在中性线N带电情况下，PE线不会带电。但其接地故障回路中接地阻抗较大，发生单相接地故障时，由于故障电流小使保护接地灵敏度低，故障不能及时切断，必须装设漏电保护器以防止接地故障火灾和接触电击。在采取相应措施后正常运行时的TT系统类似于TN—S系统，对操作人员和设备是安全的并可取得基准接地电位，但由于TT系统多用于供电电源由公用电网提供的场所，而给排水工程使用公用电网电源的较少，因此TT系统接地系统也很少使用。
在实际工程实施中由于接地系统设计图纸不详细或施工等原因往往存在如下问题并造成严重后果：在TN—S系统中设备端将N线与PE线接在一起，再接到设备外壳上，使接到PE线上的设备外壳均带电，扩大电击事故的范围；不设置电子设备的直流接地引线，而将直流接地直接接到PE线上，有的甚至把N线、PE线、直流接地线混接在一起，使自控系统设备因受到干扰而经常出现故障或根本无法工作，以上这些做法都是对接地型式概念不清或忽视接地要求造成的结果。
2.给排水工程应采取的各种接地措施
在给排水工程中要求保护接地的设备有强电设备也有弱电设备以及一些正常情况下不带电的导电设备与构件，设备分布于泵房和各种水处理池上，有些设备还处于露天环境中，这些设备及构件均必须根据各自不同的要求采用有效的保护接地以保证设备及人员安全。
2.1 防雷接地
为把雷电流迅速导入大地，以防止雷害为目的的接地叫作防雷接地。
现代给排水工程中都设有大量的弱电设备和检测仪表，这些电子设备及布线系统一般均属于耐压等级低、防干扰要求高、最怕受到雷击的部分。不管是直击、串击、反击都会使电子设备受到不同程度的损坏或严重干扰。因此对给排水工程的防雷接地设计必须严密、可靠。给排水工程的所有功能接地，必须以防雷接地系统为基础，并建立严密、完整的防雷结构。
给排水工程构筑物多属于三级防雷建筑物，但有些部分如送水泵房及配电间按规范要求属于二类防雷构筑物。保护措施一般是在构筑物顶设避雷带网格，该网格与屋面金属构件作电气连接，引下线利用构筑物柱内钢筋与防雷系统作电气连接，柱内钢筋再与构筑物基础钢筋或人工接地体连接组成完整的防雷接地体系。这样不仅可以有效防止雷击损坏室内设备，而且还能防止外来的电磁干扰。
防雷设置的接地一般与电气设备的工作接地及保护接地合用一个总的接地网，接地电阻应符合其最小值要求。
2.2工作接地
将作为电源的配电变压器的一点直接或经特殊设备（如阻抗，电阻等）与大地作金属连接称为工作接地。
工作接地主要指的是电源中性点或中性线（N线）接地。中性点接地可以防止零序电压偏移，保持三相电压基本平衡，可以方便使用单相电源，并为线路保护提供保障电流通路。但该中性线从电源端引出后的接线端子不能再与其它接地系统如直流接地等混接。
2.3保护接地
保护接地就是将电气设备不带电的金属部分与接地体之间作良好的金属连接，即将用电设备以及设备附近的一些金属构件用PE线连接起来。其中TN系统的保护接地线（PE）在可能条件下尽量在进入建筑物处重复接地。
加装保护接地装置并且降低它的接地电阻可有效降低故障电压并为线路保护提供故障电流通路，是保障设备及人身安全的必要手段。
2.4直流接地
也称信号地，是指为了使弱电设备在工作时有一个统一的公共参考电位（即基准电位），不至于因浮动而引起信号量误差，使弱电设备稳定可靠地工作而设置的专用接地装置。
直流接地可采用较大截面的绝缘铜芯线作为引线，一端直接与基准电位连接，另一端接电子设备直流接地，该引线不应与N线连接，与PE线连接时应注意防止PE线上由其他设备带来杂散电流干扰。
3.接地措施的实施
给排水工程按规范宜采用一个总的共同接地装置，即统一接地体。统一接地体为接地电位基准点，由此分别引用出各种功能接地引线，利用总的电位和辅助等电位的方式组成一个完整的统一接地系统。
给排水构筑物的泵房、水处理池等多采用地下或半地下式钢筋混凝土整板基础，统一接地系统可以利用这些基础内钢筋作为自然接地体。根据规范该系统与防雷接地系统共用，其接地电阻应≤1Ω。
在变配电所内设置总等电位铜排，该铜排一端通过构造柱或地板上的钢筋与统一接地体连接。另一端通过不同的连接端子和绝缘铜芯接地电缆分别连接交流工作接地系统中的PE线、需要做安全保护接地的各設备、防雷系统、防雷系统、需做直流接地的电子设备等，如下图所示。国家建筑标准设计图案《等电位连接安装》（02D501-2）对等电位联结具体做法作了详细介绍。
在现代给排水工程中由于大量自控设备及仪器仪表弱电设备使用，对外来的电磁干扰的防护措施提出了新的要求，对具体设备而言其接地系统还应采用单点接地，设备的单点接地是指保护接地、工作接地、直流接地在设备上相互分开，各自成为独立系统。可从机柜引出三个相互绝缘的接地端子，再由引线引到总等电位铜排上共同接地。不允许把三种接地联结在一起，再用引线接到总等电位铜排上，如下图所示。
4．小结
总之，现代给排水工程的供电接地系统宜采用TN—S或TN—C—S系统，采用共同接地装置利用总等电位和辅助等电位的方式组成一个完整的统一接地系统，PLC自控系统设备等电子设备还应通过单点接地来进一步提高抗干扰能力。
参考文献：
工业与民用配电设计手册（第二版）中国电力出版社1993年
现代建筑电气设计施工手册 中国建筑工业出版社 1998年
给水排水设计手册第八册 中国建筑工业出版社 2006年