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協(xié)會(huì)刊物
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淺談智能樓宇的電氣保護(hù)及接地 |
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時(shí)間日期：2010-11-18 已被閱讀次：[9264] |
佛山建筑設(shè)計(jì)院有限公司 孫灼
1 引言
在建筑物的供配電設(shè)計(jì)中,接地系統(tǒng)設(shè)計(jì)中占有重要的地位。因?yàn)樗P(guān)系到供電系統(tǒng)的
可靠性、安全性。無(wú)論哪類建筑物，在供電系統(tǒng)中總含有接地系統(tǒng)設(shè)計(jì)。而且，隨著建筑物
的要求不同，各類設(shè)備的功能不同，接地系統(tǒng)也相應(yīng)不同。隨著大量的智能化樓宇的出現(xiàn)對(duì)
接地系統(tǒng)設(shè)計(jì)提出了許多新的內(nèi)容。首先來(lái)分析一下智能化樓宇應(yīng)采取的各種接地措施。
2 智能化樓宇應(yīng)采取的各種接地措施
2.1 防雷接地：為把雷電流迅速導(dǎo)入大地，以防止雷害為目的的接地叫做防雷接地。
智能化樓宇內(nèi)有大量的電子設(shè)備與布線系統(tǒng)，如通信自動(dòng)化系統(tǒng)、火災(zāi)報(bào)警及消防聯(lián)動(dòng)
控制系統(tǒng)、保安監(jiān)控系統(tǒng)、辦公自動(dòng)化系統(tǒng)、閉路電視系統(tǒng)等，以及他們相應(yīng)的布線系統(tǒng)。
從已建成的大樓看，大樓的各層頂板、底板、側(cè)墻和吊頂內(nèi)幾乎被各種布線布滿。這些電子
設(shè)備及布線系統(tǒng)一般均屬于耐壓等級(jí)低、防干擾要求高、最怕受到雷擊的部分。不管是直擊
、串擊、反擊都會(huì)使電子設(shè)備受到不同程度的損壞或嚴(yán)重干擾。因此對(duì)智能化樓宇的所有功
能接地，必須以防雷接地系統(tǒng)為基礎(chǔ)，并建立嚴(yán)密、完整的防雷結(jié)構(gòu)。
智能建筑多屬于一級(jí)負(fù)荷，應(yīng)按一級(jí)防雷建筑物的保護(hù)措施設(shè)計(jì)，接閃器采用針帶組合
接閃器，避雷帶采用25x4(mm)鍍鋅扁鋼在屋頂組成≤10x10(m)的網(wǎng)格，該網(wǎng)格與屋面金屬構(gòu)
件作電氣連接，與大樓柱頭鋼筋作電氣連接，引下線利用柱頭中鋼筋,圈梁鋼筋，樓層鋼筋
與防雷系統(tǒng)連接，外墻面所有金屬構(gòu)件也應(yīng)與防雷系統(tǒng)連接，柱頭鋼筋與接地體連接，組成
具有多層屏蔽的籠形防雷體系。這樣不僅可以有效防止雷擊損壞樓內(nèi)設(shè)備，而且還能防止外
來(lái)的電磁干擾。
各類防雷接地裝置的工頻接地電阻，一般應(yīng)根據(jù)落雷時(shí)的反擊條件來(lái)確定。防雷裝置如
與電氣設(shè)備的工作接地合用以個(gè)總的接地網(wǎng)時(shí)，接地電阻應(yīng)符合其最小值要求。
2.2 交流工作接地：將電力系統(tǒng)中的某一點(diǎn)，直接或經(jīng)特殊設(shè)備(如電抗、電阻等)與
大地作金屬連接，稱為工作接地。
工作接地主要指的是變壓器中性點(diǎn)或中性線(N線)接地。N線必須用銅芯絕緣線。在配電
中存在輔助等電位接線端子，等電位接線端子一般均在箱柜內(nèi)。必須注意，該接線端子不能
外露，不能與其他接地系統(tǒng)，如直流接地、屏蔽接地、防靜電接地等混接；也不能與PE線連
接。
在高壓系統(tǒng)里，采用中性點(diǎn)接地方式可使接地繼電保護(hù)準(zhǔn)確動(dòng)作并消除單相電弧接地過(guò)
電壓。中性點(diǎn)接地可以防止零序電壓偏移，保持三相電壓基本平衡，這對(duì)于低壓系統(tǒng)很有意
義，可以方便使用單相電源。2.3 安全保護(hù)接地：安全保護(hù)接地就是將電氣設(shè)備不帶電的
金屬部分與接地體之間作良好的金屬連接。即將大樓內(nèi)的用電設(shè)備以及設(shè)備附近的一些金屬
構(gòu)件，用PE線連接起來(lái)，單嚴(yán)禁將PE線與N線連接。
在智能化樓宇內(nèi)，要求安全保護(hù)接地的設(shè)備非常多，有強(qiáng)電設(shè)備、弱點(diǎn)設(shè)備、以及一些
非帶電導(dǎo)電設(shè)備與構(gòu)件、均必須采取安全保護(hù)接地措施。當(dāng)沒(méi)有做安全保護(hù)接地的電氣設(shè)備
的絕緣損壞時(shí)，其外殼有可能帶電。如果人體觸及此電氣設(shè)備的外殼就可能被電擊傷或造成
生命危險(xiǎn)。
如果裝有接地裝置的電氣設(shè)備的絕緣損壞使外殼帶電時(shí)，接地短路電流將同時(shí)沿著接地
體和人體兩條通路流過(guò)，從電工理論可知：在一個(gè)并聯(lián)電路中，通過(guò)每條支路的電流值與電
阻的大小成反比，即電阻值越小其上通過(guò)的電流值越大。所以我們通過(guò)選擇很小阻值的接地
電阻，從而使接地短路電流大部分通過(guò)接地體，有效地避免對(duì)人身的危害。
加裝保護(hù)接地裝置并且降低它的接地電阻，不僅是保障職能建筑電氣系統(tǒng)安全、有效運(yùn)
行的有效措施，也是保障非智能建筑內(nèi)設(shè)備及人身安全的必要手段。
智能建筑的接地裝置的接地電阻越小越好，獨(dú)立的防雷保護(hù)接地電阻應(yīng)≤10Ω；獨(dú)立的
安全保護(hù)接地電阻應(yīng)≤4Ω；獨(dú)立的交流工作接地電阻應(yīng)≤4Ω；獨(dú)立的直流工作接地電阻應(yīng)
≤4Ω；防靜電接地電阻一般要求≤100Ω。
3 常見(jiàn)幾種接地系統(tǒng)的比較
3.1 IT系統(tǒng)
IT系統(tǒng)是三相三線式接地系統(tǒng)，該系統(tǒng)變壓器中性點(diǎn)不接地或經(jīng)阻抗接地，無(wú)中性線N
，只有線電壓（380V），無(wú)相電壓（220V）,保護(hù)接地線PE各自獨(dú)立接地。該系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是
當(dāng)一相接地時(shí)，不會(huì)使外殼帶有較大的故障電流，系統(tǒng)可以照常運(yùn)行。缺點(diǎn)是不能配出中性
線N。因此它不適用于擁有大量單相設(shè)備的智能化大樓。
3.2 TN－C系統(tǒng)
TN－C系統(tǒng)被稱之為三相四線系統(tǒng)，該系統(tǒng)中性線N與保護(hù)接地PE合二為一，通稱PEN線
。這種接地系統(tǒng)雖對(duì)接地故障靈敏度高、線路經(jīng)濟(jì)簡(jiǎn)單，但它只適合用于三相負(fù)荷較平衡的
場(chǎng)所。智能化大樓內(nèi)，單相負(fù)荷所占比重較大，難以實(shí)現(xiàn)三相負(fù)荷平衡，PEN線的不平衡電
流加上線路中存在著的由于熒光燈、晶閘管（可控硅）等設(shè)備引起的高次諧波電流，在非故
障情況下，會(huì)在中性線N上疊加，使中性線N電壓波動(dòng)，且電流時(shí)大時(shí)小極不穩(wěn)定，造成中性
點(diǎn)接地電位不穩(wěn)定漂移。這不但會(huì)使設(shè)備外殼（與PEN線連接）帶電，對(duì)人身造成不安全，
而且也無(wú)法取到一個(gè)合適的電位基準(zhǔn)點(diǎn)，精密電子設(shè)備無(wú)法準(zhǔn)確可靠運(yùn)行。因此TN－C接地
系統(tǒng)不能作為智能化建筑的接地系統(tǒng)。
3.3 TT系統(tǒng)
通常稱TT系統(tǒng)為三相四線接地系統(tǒng)。該系統(tǒng)常用于建筑物供電來(lái)自公共電網(wǎng)的地方。TT
系統(tǒng)的特點(diǎn)是中性線N與保護(hù)接地線PE無(wú)一點(diǎn)電氣連接，即中性點(diǎn)接地與PE線接地是分開(kāi)的
。該系統(tǒng)在正常運(yùn)行時(shí)，不管三相負(fù)荷平衡不平衡，在中性線N帶電情況下，PE線不會(huì)帶電
。只有單相接地故障時(shí)，由于保護(hù)接地靈敏度低，故障不能及時(shí)切斷，設(shè)備外殼才可能帶電
。正常運(yùn)行時(shí)得TT喜用類似TN－S喜用，也能獲得人與物的安全性和取得合格的基準(zhǔn)接地電
位。隨若大容量的漏電保護(hù)器的出現(xiàn)，該系統(tǒng)也會(huì)越來(lái)越作為智能型建筑物的接地系統(tǒng)。從
目前的情況來(lái)看，由于公共電網(wǎng)的電源質(zhì)量不高，難以滿足智能化設(shè)備的要求，所以TT系統(tǒng)
很少被智能化大樓采用。
3.4 TN－S系統(tǒng)
TN－S是一個(gè)三相四線加PE線的接地系統(tǒng)。通常建筑物內(nèi)設(shè)有獨(dú)立變配電所時(shí)進(jìn)線采用
該系統(tǒng)。TN－S系統(tǒng)的特點(diǎn)是，中性線N與保護(hù)接地線PE除在變壓器中性點(diǎn)共同接地外，兩線
不再有任何的電氣連接。中性線N是帶電的，而PE線不帶電。該接地系統(tǒng)完全具備安全和可
靠的基準(zhǔn)電位。只要象TN－C－S接地系統(tǒng)，采取同樣的技術(shù)措施，TN－S系統(tǒng)可以用作智能
建筑物的接地系統(tǒng)。如果計(jì)算機(jī)等電子設(shè)備沒(méi)有特殊的要求時(shí)，一般都采用這種接地系統(tǒng)。
3.5 TN－C－S系統(tǒng)
TN－C－S系統(tǒng)由兩個(gè)接地系統(tǒng)組成，第一部分是TN－C系統(tǒng)，第二部分是TN－S系統(tǒng)，分
界面在N線與PE線的連接點(diǎn)。該系統(tǒng)一般用在建筑物的供電由區(qū)域變電所引來(lái)的場(chǎng)所，進(jìn)戶
之前采用TN－C系統(tǒng)，進(jìn)戶處做重復(fù)接地，進(jìn)戶后變成TN－S系統(tǒng)。TN－C系統(tǒng)前面已做分析
。TN－S系統(tǒng)的特點(diǎn)是：中性線N與保護(hù)接地線PE在進(jìn)戶時(shí)共同接地后，不能再有任何電氣連
接。該系統(tǒng)中，中性點(diǎn)N常會(huì)帶電，保護(hù)接地線PE沒(méi)有電的來(lái)源。PE線連接的設(shè)備外殼及金
屬構(gòu)件在系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，始終不會(huì)帶電。因此TN－S接地系統(tǒng)明顯提高了人及物的安全性
。同時(shí)只要我們采取接地引線，各自都從接地體一點(diǎn)引出，及選擇正確的接地電阻值使電子
設(shè)備共同獲得一個(gè)等電位基準(zhǔn)點(diǎn)等措施，那么TN－C－S系統(tǒng)可以作為智能型建筑物的一種接
地系統(tǒng)。
4 結(jié)束語(yǔ)
智能化樓宇的供電接地系統(tǒng)宜采用TN－C－S系統(tǒng)，按規(guī)范宜采用一個(gè)總的共同接地裝置
，即統(tǒng)一接地體。統(tǒng)一接地體為接地電位基準(zhǔn)點(diǎn)，由此分別引出各種功能接地引線，利用總
等電位和輔助等電位的方式組成一個(gè)完整的統(tǒng)一接地系統(tǒng)。通常情況下，統(tǒng)一接地系統(tǒng)可利
用大樓的樁基鋼筋，并用40x4(mm)鍍鋅扁鋼將其連成一體，作為自然接地體。根據(jù)規(guī)范，該
系統(tǒng)與防雷接地系統(tǒng)共用，其接地電阻應(yīng)≤1Ω。若達(dá)不到要求，必須增加人工接地體或采
用化學(xué)降阻法，使接地電阻≤1Ω。在變配電所內(nèi)設(shè)置總等電位銅排，該銅排一端通過(guò)構(gòu)造
柱或底板上的鋼筋與統(tǒng)一接地體連接，另一端通過(guò)不同的連接端子分別與交流工作接地系統(tǒng)
中的中性線連接，與需要做安全保護(hù)接地的各設(shè)備連接，與防雷系統(tǒng)連接，與需做直流接地
的電子設(shè)備的絕緣銅芯接地線連接。
參考文獻(xiàn)
[1] 余健明，同向前，供電技術(shù)。機(jī)械工業(yè)出版社.1997；135－137
[2] 李辛，薛欽林。電氣設(shè)計(jì)禁忌500例，機(jī)械工業(yè)出版社.2001；228－236
[3] 劉光源.實(shí)用維修電工手冊(cè)，上海科學(xué)技術(shù)出版社。2000;1120－1121
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