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摘要：随着国家经济的逐渐发展，我国在建设资源型节约社会、环境型友好社会的今天，同样也密切关注着安全的问题。在民用建筑以及工业建筑的电气设计中，接地系统的设计是值得重点考究的问题，同样也是电气设计中的重要部分。安全问题是贯彻落实科学发展观，促进国家、国民健康必然要注意的问题，是增强可持续发展能力的重要举措。
本文简要地概述了接地系统的分类，理清各接地系统的不同及作用，利用其不同的特点电气设计人员应选择合适的接地系统，同时，本文还系统的介绍了电气设计中的重要过程——等电位连接以及等电位连接的具体设计方法。进行等电位连接的设计，可以有效的做好雷击保护，避免火灾、爆炸等危险事故的发生；防止人类或其他动物发生触电危险，造成伤亡；消除和防止静电危害、电磁干扰等。充分阐释了电气设计中接地系统的重要性，以及接地系统的经验分析，因此，设计人员应具有安全责任意识，严格把控接地设计水平和要求，为建筑施工质量的有效控制提供更加坚实的保障。
关键词：安全；接地系统；等电位连接
1接地系统的分类
合理地选择保护接地系统是做好接地的首要条件，接地系统分为TT系统，IT系统以及TN系统。
1.1供电方式符号的意义
（1）第一个字母表示电力（电源）系统对地关系。
◆T表示是中性点直接接地；
◆I表示电源与大地隔离或电源的一点经高阻抗与大地连接。
（2）第二个字母表示用电装置外露的可导电部分对地的关系。
◆T表示设备外壳接地，它与系统中的其他任何接地点无直接关系；
◆N表示负载采用接零保护。
（3）第三个字母表示工作零线与保护线的组合关系。
◆C表示工作零线与保护线是合一的，如TN-C；
◆S表示工作零线与保护线是严格分开的，所以PE线称为专用保护线，如TN-S。
2电气设计中接地系统的选择
2.1定义
IT系统是一种中性点不接地或经过1000Ω阻抗的接地系统，通常表现为三相三线制电网系统。TT系统是指将电气设备的金属外壳直接接地的保护系统，称为保护接地系统，通常表现为三相四线制电网系统。TN方式供电系统是将电气设备的金属外壳与工作零线相接的保护系统，称作接零保护系统。
2.2TN系统具体介绍
按照系统中中性线（N线）与保护线（PE线）的不同组合，TN系统又可分为TN-C系统、TN-S系统和TN-C-S系统三种情况。
（一）TN-C方式供电系统
TN-C方式供电系统它是用工作零线兼作接零保护线，可用PEN表示，通常表现为三相四线制电网系统。当三相负载不平衡时，工作零线上有不平衡电流，对地有电压，所以与保护线所联接的电气设备金属外壳有一定的电压，三相负载越不平衡，外壳上的电压越大，如果电源的相线碰地，三相负载及其不平衡，设备外壳的电压将会很大，所以TN-C方式供电系统只适用于三相负载基本平衡的情况。另外如果工作零线断线，则所有接到PEN线的设备外壳带电，所以工作零线在任何情况下都不得断线。
（二）TN-S方式供电系统
TN-S方式供电系统它是把工作零线N和专用保护线PE严格分开的供电系统，称作TN-S供电系统，通常表现为三相五线制电网系统。系统正常运行时，专用保护线PE上没有电流，只是工作零线N上有不平衡电流。PE线对地没有电压，所以电气设备金属外壳接零保护是接在专用的保护线PE上，安全可靠。
（三）TN-C-S方式供电系统
TN-C-S方式是指如果前部分是TN-C方式供电，而施工规范规定施工现场必须采用TN-S方式供电系统，则可以在系统后部分现场总配电箱分出PE线，TN-C-S供电系统是在TN-C系统上临时变通的作法。当三相电力变压器工作接地情况良好、三相负载比较平衡时，TN-C-S系统在施工用电实践中效果还是可行的。
TN系统是我国现在应用最为广泛的一种系统，目前国内电力部门供电都是TN-C系统，为了安全，入户后N线与PE线分开变成TN-S系统；所以目前国内大多数是TN-C-S系统。以笔者的从业经验来说，在住宅工程选择TN系统时，应根据变电所所在位置确定选择哪种系统，如果变电所就在建筑物内，一般就直接采用TN-S系统。如果变电所在建筑物外，或者说，建筑物的低压电缆进线需要从外面TN-C系统引线的话，只能从总进线柜开始形成局部TN-S系统，整体即TN-C-S系统。当选用TN-S系统时应相应选择馈线回路动力电缆为5芯电缆，电动机回路动力电缆应为4芯，单相回路及UPS旁路电源应选3芯。TN-S系统较TN-C系统的安全性要高，原来住宅工程大都是TN-C系统，正因为安全性能相对较差，现在强调以人为本和人身安全，故在住宅工程中TN-C系统将逐步被TN-C-S系统及TN-S系统所取代。当设计工业建筑时，大部分负荷为三相电动机，三相负载平衡，这时可选用TN-C系统，TN-C系统中馈线回路应选4芯电缆，电动机回路应选4芯，单相回路及UPS旁路电源应选3芯。在TN-C系统下若有部分需要使用TN-S系统，如厂区的宿舍、工业现场照明配电箱等，当这种情况时可使用TN-C-S系统。在配电箱进线处将PEN线分成PE线和N线，相应的三相设备用5芯电缆或导线，单相设备用3芯电缆或导线。
2.3适用范围
IT系统在供电距离不是很长时，供电的可靠性高、安全性好。一般用在不允许停电的场所，例如大医院的手术室、地下矿井等处。
TT系统主要应用在一些难做等电位联结的户外装置，如农业用电等场合。
TN-S系统安全性及抗干扰性好，适用对安全和抗电磁干扰要求较高的场合。
TN-C系统适用于适用于三相负载基本平衡的场所，例如主要是三相电动机的工业厂区，住宅用户绝大部分是单相用户，难以实现三相负荷的平衡，不应使用TN-C系统。
2.4优点
IT系统，即使电源中性点不接地，当发生接地故障时，故障电流为非故障相的对地电容电流，故障电压不超过50V，不会产生电火花或电弧，一般场所不要求立即切除故障回路，只需发出报警信号，并在规定时间内消除故障，就保证了供电的可靠性。
TT系统。TT系统电气装置外漏导电部分的PE线与电源端的系统接地是各自独立接地的，电气上是相互不联通的，正常时各电气装置的外漏导电部分为地电位，当电源侧或者电气装置测发生接地故障时，其故障电压不会像TN系统那样沿PE线或PEN线在电气装置间传导和互窜，不会发生一装置的故障在另一装置引发电击事故，这就是TT系统优于TN系统的地方，正因为如此TT系统不依赖等电位联结来消除由别处PE线传导来的故障电压引起的电气事故。
TN-C系统。二线合一，节约有色金属材料，减小投资，经济性好；发生单相接地时，保护装置可以可靠动作切除故障。
TN-S系统。无电磁干扰（PE线中无电流，N线有电流但不靠近外壳）；发生单相接地时，保护装置可以可靠动作切除故障（同TN—C系统）
2.5缺点
IT系统。在面对供电距离较长的情况时，IT系统中供电线路对大地的分布电容就不能再忽略不计，一旦负载发生故障造成设备金属外壳带电，漏电电流会经过大地形成电网架路，这时的保护设备就不一定能及时作出动作，这是很危险的。只有在供电距离不太长时才比较安全。这种供电方式在工地上很少见。
TT系统。当漏电电流较小时，低压断路器不一定能跳闸，造成漏电设备的外壳对地电压高于安全电压，属于危险电压。并且一般情况下还需要加装漏电保护开关进行辅助运行，起到完善的作用。
TN-C系统。如PEN线断线，可能导致接PEN线的外露可导电部分带电而造成人生触电事故；PEN线中可以通过电流，在正常运行过程中就可能对设备产生电磁干扰（靠近外壳）。
TN-S系统。如PE线断开，正常情况下设备外露可导电部分不会带电，在发生带电部分与外壳之间故障时将使其它接在PE线上的设备外露可导电部分带电。合理的选择接地系统后，接下来讲一下笔者所做的接地设计的具体工作等电位连接。
3等电位连接的定义
等电位连接是把建筑物内、附近的所有金属物，如混凝土内的钢筋、自来水管、煤气管及其它金属管道、机器基础金属物及其它大型的埋地金属物、电缆金属屏蔽层、电力系统的零线、建筑物的接地线统一用电气连接的方法连接起来（焊接或者可靠的导电连接）使整座建筑物成为一个良好的等电位体，可以有效地防止建筑物内各部件高电位差的反击及电气火灾和爆炸等事故。
4等电位连接的保护作用
4.1雷击保护
IEC标准中指出，等电位连接是内部防雷措施的一部分。等电位联结将建筑物整体连接起来，形成一个等电位连接网络，可防止直击雷、感应雷、或其他形式的雷，避免火灾、爆炸、生命危险和设备损坏。
4.2触电保护
等电位联结使电气设备外壳与楼板墙壁电位相等，可以极大地避免电击的伤害，其原理类似于站在高压线上的鸟，因身体部位间没有电位差而不会被电击。
4.3静电防护
在处理或输送气体、固体或液体时，都会产生和积累危险的静电。静电电量虽然不大，但电压很高，容易产生火花放电，引起火灾、爆炸或电击。等电位联结可以将静电电荷收集并传送到接地网，从而消除和防止静电危害。
4.4电磁干扰防护
电磁干扰防护在供电系统故障或直击雷放电过程中，强大的脉冲电流对周围的导线或金属物形成电磁感应，敏感电子设备处于其中，可以造成数据丢失、系统崩溃等。通常，屏蔽是减少电磁波破坏的基本措施，在机房系统分界面做的等电位连接，由于保证所有屏蔽和设备外壳之间实现良好的电气连接，最大限度减小了电位差，外部电流不能侵入系统，得以有效防护了电磁干扰。
4.5接地故障保护
若相线发生完全接地短路，PE线上会产生出故障电压。有等电位联结后，与PE线连接的设备外壳及周围环境的电位都处于这个故障电压，因而不会产生电位差引起的电击危险。
5等电位连接的具体做法
5.1环形接地体的设置
所有进入建筑物的外来导电体均应做等电位连接。当外来导电体、电力线、通信线在不同地点进入建筑物时，宜设若干等电位连接带，并应就近连到环形接地体、内部环形导体（均压环）或此类钢筋上。它们在电气上是贯通的并连通到接地体，含基础接地体。
大楼的基础宜作为大楼接地网的主要组成部分，在基础承台，应将桩筋、柱筋、梁筋都是焊接连通。在离大楼基础约5米处沿基础四周作一环形接地体，并每隔5米做一垂直接地体与环形接地体互连，大楼外侧每个立柱钢筋在地下0.7米处均与环形接地体相连。内部环形接地体需要与室外环形接地体可靠连接，一般取建筑物的四角进行连接，若建筑物大可适量增加连接点。内部环形接地体一般沿建筑物墙壁水平明敷，离地面距离为0.3米，接地线与建筑物墙壁有10-15毫米的间隙。明敷的接地线表面应涂以15-100毫米宽度相等的黄绿相间的条纹。在配电间、母线分段处、发电机引出线等需要临时接地的地方设置临时接地端子。
5.2用电设备的接地
用电设备金属外壳应与就近接地体可靠连接，同时可能产生静电及被雷击的金属导体（如金属箱、罐等）也与接地体可靠连接。用电设备至少需一点接地，金属箱罐等大型金属导体需至少两点接地。每个电气装置的接地应以单独的接地线与接地干线相连接，不得在一个接地线上串接几个需要接地的电气装置。
所有电梯轨道、吊车、金属地板、金属门框架、设施管道、电缆桥架等大尺寸的内部导电物，其等电位连接应以最短路径连到最近的等电位连接带或其它已做了等电位连接的金属物，各导电物之间宜附加多次互相连接。
5.3接地装置材料
接地装置宜采用钢材，并采用热镀锌防腐处理。国标规范里规定了导体截面的最小规格，见表一。
5.4接地材料的连接
接地体的连接应采用焊接，焊接必须牢固无虚焊，当采用搭接焊时，其搭接长度扁钢为其宽度的2倍，圆钢为其直径的6倍。接至电气设备上的接地线，应用镀锌螺栓连接。接地线应防止发生机械损伤及化学腐蚀，以保证全长为完好的电气通路。在于公路、铁路或管道等交叉及其他可能使接地线遭受损伤处，均应用热镀锌钢管加以保护。接地线在穿过墙壁、楼板和地坪时，也应加装热镀锌钢管，有化学腐蚀的部位还应采取防腐措施。
5.5防雷中的等电位连接
利用建筑物本身的钢筋作为防雷装置，与大楼内外的各种外露的大型金属物体做可靠的电气连接，且引线越多越好。引下线越多，相对流经各条引线的雷电流就越小，相应减小了各条引线周围产生的电磁感应强度。一般利用钢柱或柱子钢筋作为防雷装置引下线，外围圈梁的主筋作水平均压环钢构架和混凝土的钢筋应相互联接，形成一个大的法拉第等势体。屋面上所有可能遭受雷击的金属装置，应就近与避雷带、避雷网进行等电位连接。
6.本文着重分析研究了接地供电系统，总结了各供电系统的适用范围及优缺点，在以后的电气设计中可以有效、合理、快速的选择出需要的供电系统。在等电位连接的设计中，虽然没有复杂的技术要求，所需材料只有一些圆钢、扁钢，投资不大，但是却能极大的消除安全隐患，本文根据设计经验介绍了等电位连接的做法及要求，核心思想就是通过接地材料将建筑物整体连接成等势体，以防止因电位差产生的如电击等一系列危害。因此，在今后的接地设计中，利用现有理论并充分结合工程项目实际情况，考虑可能存在的问题，做好提前预防，有效提升建筑物的使用安全度。
结语：接地设计是电气设计中一个至关重要的内容，在我国科学技术不断发展的今天，电气设计的要求也随之不断提升。无论在民用建筑设计还是工业设计中均离不开接地设计，因此，接地设计的质量会直接影响到人们的安全与工程的运转。接地设计就是在确保足够安全的基础上，尽量合理不限，节约资源。
参考文献：
[1]《工业与民用配电设计手册》中国航空工业规划设计研究院组编中国电力出版社。
[2]GB50169《电气装置安装工程接地装置施工及验收规范》。