劉建林

（湖南機電職業(yè)技術(shù)學院，長沙 410151）

0 引言

隨著我國經(jīng)濟的高速發(fā)展。上個世紀90年代后期，智能化建筑在我國大量出現(xiàn)，并且逐步從大城市蔓延到中小城市。在建筑中接地系統(tǒng)設(shè)計占有重要的地位，因為它關(guān)系到供電系統(tǒng)的可靠性、安全性。由于電氣接地保護系統(tǒng)的種類不同，所以我們在本文里做了認真的分析，最后得出一種合適的電氣保護系統(tǒng)，并采取相應的電氣保護措施。

1 幾種接地系統(tǒng)的類型和分析

1.1 TN－C系統(tǒng)

圖1 TN－C系統(tǒng)示意圖

TN－C系統(tǒng)屬于三相四線系統(tǒng)，該系統(tǒng)中性線N與保護接地PE合二為一，通稱為PEN線。該系統(tǒng)對接地故障靈敏度高，且線路經(jīng)濟簡單，但是只適合用于三相負荷較平衡的場所。在智能建筑內(nèi)，由于單相負荷所占比重較大，實現(xiàn)三相負荷平衡較難，PEN線的不平衡電流加上線路中存在的由于熒光燈、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，會在中性線N上疊加，使中性線N電壓波動，由于電流極不穩(wěn)定，造成中性點接地電位不穩(wěn)定漂移。會使設(shè)備外殼（與PEN線連接）帶電，對人身安全構(gòu)成威脅，也無法取到一個合適的電位基準點，精密電子設(shè)備無法準確可靠運行。因此TN－C接地系統(tǒng)不適合做智能建筑的接地系統(tǒng)。

1.2 TN－C－S系統(tǒng)

TN－C－S系統(tǒng)由兩部分組成，一是TNC系統(tǒng)，二是TN－S系統(tǒng)，分界面在N線與PE線的連接點。該系統(tǒng)一般用在建筑物的供電由區(qū)域變電所引來的場所，進戶之前采用TN－C系統(tǒng)，進戶處做重復接地，進戶后變成TN－S系統(tǒng)。TN－S系統(tǒng)在中性線N與保護接地線PE在進戶時共同接地后，不能再有任何電氣連接。該系統(tǒng)中，中性線N常會帶電，保護接地線PE沒有電的來源。PE線連接的設(shè)備外殼及金屬構(gòu)件在系統(tǒng)正常運行時，始終不會帶電。TN－S接地系統(tǒng)明顯提高了安全性，如果采取接地引線，從接地體一點引出，并且選擇正確的接地電阻值，使電子設(shè)備共同獲得一個等電位基準點等措施，那么TN－C－S系統(tǒng)可以作為智能建筑的一種接地系統(tǒng)。如圖2所示：

圖2 TN－C－S系統(tǒng)示意圖

1.3 TN－S系統(tǒng)

TN－S屬于三相四線加PE線的接地系統(tǒng)。當建筑內(nèi)設(shè)有獨立變配電所時，通常進線采用該系統(tǒng)。該系統(tǒng)的特點是中性線N與保護接地線PE，除了在變壓器中性點共同接地外，兩線不再有電氣連接。中性線N帶電，PE線不帶電。該系統(tǒng)完全具備安全性和可靠性。如果對于計算機等電子設(shè)備沒有特殊的要求時，一般智能建筑都采用這種接地系統(tǒng)。如圖3所示：

圖3 TN－S系統(tǒng)示意圖

1.4 TT系統(tǒng)

TT系統(tǒng)一般被稱為三相四線接地系統(tǒng)。常用于來自公共電網(wǎng)的建筑供電。TT系統(tǒng)的特點中性點接地與PE線接地是分開的。系統(tǒng)在正常運行時，不管三相負荷平衡與否，在中性線N帶電情況下，PE線不會帶電。只有單相接地故障時，由于保護接地靈敏度低，故障不能及時切斷，設(shè)備外殼才可能帶電。TT系統(tǒng)類似于TN－S系統(tǒng)，同樣能取得合格的基準接地電位。隨著大容量的漏電保護器的出現(xiàn)，該系統(tǒng)在智能建筑中的使用也更為廣泛。但是因為公共電網(wǎng)的電源質(zhì)量不高，不能滿足智能化設(shè)備的要求，TT系統(tǒng)因此很少被智能建筑采用。

1.5 IT系統(tǒng)

IT系統(tǒng)被稱為是三相三線式接地系統(tǒng)，該系統(tǒng)變壓器中性點不接地或經(jīng)阻抗接地，無中性線N，只有線電壓（380V），無相電壓（220V），保護接地線PE獨立接地。優(yōu)點是：當一相接地時，不會使外殼帶有較大的故障電流，系統(tǒng)可以照常運行。缺點是：不能配出中性線N。不適用于擁有大量單相設(shè)備的智能建筑。

智能建筑要求保護接地的設(shè)備很多，強、弱電設(shè)備以及不帶電的導電設(shè)備與構(gòu)件，都須采用有效地保護接地。采用TN－C系統(tǒng)，將TN－C系統(tǒng)中的N線同時用做接地線；在TN－S系統(tǒng)中將N線與PE線接在一起，再連接到底板；不設(shè)置電子設(shè)備的直流接地引線，將直流接地直接接到PE線上；干脆把N線、PE線、直流接地線混接在一起。這些做法都不符合接地要求。智能化建筑內(nèi)，單相用電設(shè)備多，單相負荷比重大，三相負荷一般都不平衡，因此在中性線N中帶有隨機電流。此外，由于大量采用熒光燈照明，所產(chǎn)生的三次諧波疊加在N線上，會加大了N線上的電流量，如果將N線接到設(shè)備外殼上，會造成電擊或火災；如果在TN－S系統(tǒng)中將N線與PE線連在一起再接到設(shè)備外殼上，那么危險更大，凡是接到PE線上的設(shè)備，外殼均帶電，會擴大電擊；若將N線、PE線、直流接地線均接在一起，除了會發(fā)生以上危險外，電子設(shè)備會受到干擾導致無法工作。所以智能建筑內(nèi)應設(shè)置電子設(shè)備的直流接地、交流工作接地、安全保護接地，及防雷保護接地。由于建筑內(nèi)大多設(shè)有具有防靜電要求的程控交換機房、計算機房、消防及火災報警監(jiān)控室，和大量易受電磁波干擾的精密電子儀器設(shè)備，還要考慮到防靜電接地以及屏蔽接地的要求。

2 智能建筑電氣保護接地的措施

2.1 防雷接地

防雷接地作用是雷電流迅速導入大地，以防止雷害。智能建筑內(nèi)有大量的電子設(shè)備與布線系統(tǒng)，這些電子設(shè)備及布線系統(tǒng)通常都屬于耐壓等級低，防干擾要求高，最怕受到雷擊的部分。無論是直擊、串擊、反擊都容易使電子設(shè)備受到不同程度的損壞或嚴重干擾。所以對智能建筑的防雷接地設(shè)計必須要嚴密、可靠。所有功能接地，必須要以防雷接地系統(tǒng)為基礎(chǔ)，建立嚴密、完整的防雷結(jié)構(gòu)。

智能建筑基本上屬于一級負荷，要按一級防雷建筑物的保護措施設(shè)計。接閃器采用針帶組合接閃器；避雷帶采用φ10鍍鋅圓鋼在屋頂組成≤10m×10m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，而且還能防止外來的電磁干擾。如果防雷裝置與電氣設(shè)備的工作接地合用一個總的接地網(wǎng)時，接地電阻應符合其最小值要求。

2.2 交流工作接地

將電力系統(tǒng)中的某一點，直接或經(jīng)特殊設(shè)備與大地作金屬連接，被稱為工作接地。工作接地主要是變壓器中性點或中性線（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，等電位接線端子在箱柜內(nèi)。該接線端子絕對不能外露；絕對不能與其它接地系統(tǒng)相混接；絕對不能與PE線連接。在高壓系統(tǒng)里，采用中性點接地方式可使繼電保護準確動作，同時消除單相電弧接地過電壓。中性點接地可以防止零序電壓偏移，保持三相電壓基本平衡，方便使用單相電源。

2.3 安全保護接地

安全保護接地是將電氣設(shè)備不帶電的金屬部分與接地體之間作良好的金屬相連接。將用電設(shè)備以及設(shè)備附近的一些金屬構(gòu)件，用PE線連接起來，但是嚴禁將PE線與N線連接。在中性點直接接地的電力系統(tǒng)中，接地短路電流經(jīng)人身、大地流回中性點；在中性點非直接接地的電力系統(tǒng)中，接地電流經(jīng)人體流入大地，并經(jīng)線路對地電容構(gòu)成通路，都能造成人身觸電。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，接地短路電流將同時沿著接地體和人體兩條通路流過。在一個并聯(lián)電路中，通過每條支路的電流值與電阻的大小成反比，接地電阻越小，流經(jīng)人體的電流越小。通常人體電阻要比接地電阻大數(shù)百倍，經(jīng)過人體的電流也比流過接地體的電流小數(shù)百倍。當接地電阻極小時，流過人體的電流幾乎等于零。實際上，由于接地電阻很小，接地短路電流流過時所產(chǎn)生的壓降很小，所以設(shè)備外殼對大地的電壓是不高的。人站在大地上去碰觸設(shè)備的外殼時，人體所承受的電壓很低，不會有危險。加裝保護接地裝置并且降低它的接地電阻，不僅是智能建筑電氣系統(tǒng)安全、有效運行的有效保障措施，也是設(shè)備及人身安全的必要保障手段。

2.4 直流工作接地

在智能建筑內(nèi)，包含有大量的計算機、通訊設(shè)備和帶電腦的大樓自動化設(shè)備。這些電子設(shè)備在進行信息輸入、信息傳輸、能量轉(zhuǎn)換、信號放大、邏輯運算、信息輸出等一系列過程中都是通過微電位或微電流快速進行，且設(shè)備之間常要通過互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)進行工作。因此為了使其準確性高、穩(wěn)定性好，除了需有一個穩(wěn)定的供電電源外，還必須具備一個穩(wěn)定的基準電位。一般可采用不小于10mm2的較大截面的絕緣銅芯線作為引線，一端直接與基準電位連接，另一端供電子設(shè)備直流接地。該引線不宜與PE線連接，嚴禁與N線連接。

2.5 屏蔽接地與防靜電接地

為了避免設(shè)備的機能障礙和設(shè)備損壞，構(gòu)成布線系統(tǒng)的設(shè)備應能夠防止內(nèi)部自身傳導和外來干擾。這些干擾的主要來源是超高電壓，大功率幅射電磁場，自然雷擊和靜電放電。對高傳輸頻率設(shè)備產(chǎn)生很大的干擾。所以必須對這些設(shè)備及其布線采取保護措施，使其免受來自各方的干擾。屏蔽及其正確接地是防止電磁干擾的最佳方法。可將設(shè)備外殼與PE線連接；導線的屏蔽接地要求屏蔽管路兩端與PE線可靠連接；室內(nèi)屏蔽也應多點與PE線可靠連接。防靜電接地是將帶靜電物體或有可能產(chǎn)生靜電的物體通過導靜電體與大地構(gòu)成電氣回路的接地。在潔凈、干燥的房間內(nèi)，很容易會產(chǎn)生大量靜電。如在相對濕度10%～20%的環(huán)境中人的走步可以積聚35kV的靜電電壓，沒有良好的接地，不僅會產(chǎn)生對電子設(shè)備的干擾，還會擊壞設(shè)備芯片。

對以上各種電氣保護接地，其接地裝置的接地電阻越小越好，獨立的防雷保護接地電阻應≤10Ω；獨立的安全保護接地電阻應≤4Ω；獨立的交流工作接地電阻應≤4Ω；獨立的直流工作接地電阻應≤4Ω；防靜電接地電阻一般要求≤ 100Ω。

3 結(jié)論

在智能建筑供配電設(shè)計中，接地系統(tǒng)占有重要的地位，由于3A智能化建筑的發(fā)展前景廣闊，所以在智能建筑中宜選用TN-S系統(tǒng)，即集防雷接地、交直流工作接地、電氣設(shè)備安全保護接地、屏蔽接地與防靜電接地于一體的統(tǒng)一接地系統(tǒng)。（在有些工程中，有時也會采用TN-C-S系統(tǒng)）才能保證供電系統(tǒng)的可靠性。發(fā)揮智能建筑的作用。參考文獻：

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