姚 強(qiáng)

(太原市市政建設(shè)開(kāi)發(fā)中心，山西 太原 030012)

市政電氣設(shè)計(jì)作為市政工程建設(shè)中的重要組成部分，對(duì)人們的日常生活影響巨大，如何高效、穩(wěn)定、安全的處理好接地問(wèn)題是市政電氣設(shè)計(jì)最關(guān)鍵的環(huán)節(jié)。隨著城市化日益推進(jìn)，城市的規(guī)模、人口、數(shù)量不斷增長(zhǎng)，人們對(duì)日常生活的要求不斷提高，對(duì)電氣設(shè)計(jì)提出了更高的要求，但是市政電氣設(shè)計(jì)中接地問(wèn)題仍然沒(méi)有很好的解決，仍然存在著安全隱患。電氣設(shè)計(jì)接地是指在將電氣系統(tǒng)與大地相連過(guò)程中，利用大地回流功能來(lái)達(dá)到安全效果，但是在現(xiàn)實(shí)生活中，仍然存在著接地不安全的情況，下面針對(duì)這些問(wèn)題進(jìn)一步分析。

1 市政電氣設(shè)計(jì)中接地問(wèn)題

1.1 市政防雷接地不標(biāo)準(zhǔn)

市政電氣設(shè)計(jì)防雷接地主要是指在雷雨天將雷電通過(guò)防雷系統(tǒng)接入到大地中，從而起到保護(hù)建筑物不受雷電襲擊，但是在實(shí)際安裝過(guò)程中，由于不同的建筑物防雷標(biāo)準(zhǔn)不明確，在具體設(shè)計(jì)過(guò)程中，設(shè)計(jì)人員沒(méi)有太多的資料可以參考，往往根據(jù)自己的經(jīng)驗(yàn)判斷；另外在具體的施工過(guò)程中，建筑人員一般沒(méi)有受到專門的訓(xùn)練，也沒(méi)有嚴(yán)格按照國(guó)家的標(biāo)準(zhǔn)來(lái)進(jìn)行施工。對(duì)于爆炸危險(xiǎn)環(huán)境場(chǎng)所，需要進(jìn)行特殊的防雷接地設(shè)計(jì)，這對(duì)專業(yè)要求極高，若不按照國(guó)家設(shè)計(jì)規(guī)范執(zhí)行的話，后果不堪設(shè)想。

1.2 10 kV條件下接地保護(hù)不到位

在10 kV的高壓竄入低壓的情況下，低壓系統(tǒng)的對(duì)地電壓上升為5 800 V左右，如果接地保護(hù)不到位的話，電氣裝置的金屬外殼、配電裝置、電線桿等帶電設(shè)備危及人身和設(shè)備安全，因此接地保護(hù)非常有必要。在設(shè)備的絕緣材料損壞后或有金屬帶電的情況下，如果設(shè)計(jì)不當(dāng)，危害會(huì)特別大，甚至?xí)?dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)的癱瘓，影響人們的日常生活。此外當(dāng)10 kV線路發(fā)生接地故障時(shí)，可能產(chǎn)生弧光接地，這個(gè)接地問(wèn)題危害最大，接地時(shí)若不能及時(shí)熄滅，將會(huì)產(chǎn)生相間短路，并且在架空線路中，如果接地保護(hù)不到位的話，會(huì)破壞電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

1.3 TN系統(tǒng)配電線路問(wèn)題

根據(jù)中性導(dǎo)體(N)和保護(hù)導(dǎo)體(PE)的配置方式，將TN系統(tǒng)分為三種類型：

1)TN-C系統(tǒng)，即N和PE是合一的，如圖1所示。

2)TN-C-S系統(tǒng)，即系統(tǒng)有一部分的N和PE是合一的，如圖2所示。

3)TN-S系統(tǒng)，即整個(gè)系統(tǒng)的N和PE是分開(kāi)的，如圖3所示。

在大多數(shù)的低壓配電設(shè)計(jì)中，采用的是TN接地方式，但是不同的接地系統(tǒng)需要不同的接地故障保護(hù)方式，在現(xiàn)實(shí)生活中，無(wú)論是施工人員還是設(shè)計(jì)人員都對(duì)TN系統(tǒng)的接地問(wèn)題認(rèn)識(shí)不清，非常容易出現(xiàn)安全事故。對(duì)于最常見(jiàn)的TN系統(tǒng)，當(dāng)采用過(guò)電流保護(hù)時(shí)，往往忽略低壓配電線路保護(hù)靈敏度及最大配電距離的校驗(yàn)問(wèn)題，并且該問(wèn)題在GB 50054—1995條文中已經(jīng)明確指出，不容忽視。

1.4 水處理構(gòu)筑物接地問(wèn)題

水廠配電接地保護(hù)與接零保護(hù)統(tǒng)稱為水廠配電保護(hù)接地，是為防止觸電事故、水處理安全，保證配電設(shè)備正常運(yùn)行使用而采取的重要技術(shù)措施。水廠配電接地保護(hù)是指將水廠配電設(shè)備的地線與配電箱的接地端相連接。配電接地保護(hù)也被叫作第三種接地保護(hù)措施，是把可能因?yàn)榘l(fā)生漏電而帶電導(dǎo)電的設(shè)備外殼使用可靠的方法和接地線連接到大地。水廠配電保護(hù)接零是將水廠配電設(shè)備的地線與配電箱里的零線端相連接。配電接零保護(hù)是把配電設(shè)備外殼連接到中性線后，于電力變壓器一側(cè)集中接地。因?yàn)殡娏€路中零線存在有較大電流的可能，容易導(dǎo)致零線接頭發(fā)熱接觸不良的危險(xiǎn)，所以零線保護(hù)的可靠性相對(duì)較差。同一電路接零保護(hù)和接地保護(hù)不能同時(shí)使用，但需要可重復(fù)存在。

1.5 市政路燈系統(tǒng)接地問(wèn)題

隨著城市的不斷發(fā)展，人們對(duì)市政路燈的需求也不斷升級(jí)，市政路燈的接地問(wèn)題亟待解決，因此也對(duì)市政路燈系統(tǒng)運(yùn)行安全提出了更高的要求。目前，大部分路燈照明系統(tǒng)采用的是TN-S接地方式，這種接地方式通常不存在電擊隱患。但由于路燈系統(tǒng)線路過(guò)長(zhǎng)，不能確保在短時(shí)間內(nèi)切斷故障電路，因此若出現(xiàn)問(wèn)題，則是嚴(yán)重的電擊危險(xiǎn)。

2 市政電氣設(shè)計(jì)中接地問(wèn)題的解決方法

針對(duì)以上市政電氣設(shè)計(jì)接地的若干問(wèn)題，相關(guān)設(shè)計(jì)人員及施工人員在市政電氣設(shè)計(jì)中需要以上述問(wèn)題為基礎(chǔ)，采取相對(duì)應(yīng)的解決方法，進(jìn)一步提高電氣設(shè)計(jì)的穩(wěn)定性和安全性。

2.1 市政防雷接地問(wèn)題的解決

根據(jù)我國(guó)《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》，在設(shè)計(jì)不同的市政工程中，要因地制宜地采取不同的防雷接地措施[2]，盡可能減少雷擊情況的發(fā)生，其次在設(shè)計(jì)階段，對(duì)不同的工作人員進(jìn)行培訓(xùn)，通過(guò)資格考核的方式認(rèn)定該人員是否具有上崗資格，在施工階段，同一臺(tái)電氣設(shè)備的重復(fù)接地與防雷接地可使用同一個(gè)接地體，接地電阻應(yīng)符合重復(fù)接地電阻值的要求；電力變壓器中性點(diǎn)接地電阻不得大于4 Ω，重復(fù)接地電阻值不得大于10 Ω，總、分配電箱與電源變壓器距離超過(guò)50 m及以上時(shí)，其保護(hù)零線應(yīng)作重復(fù)接地。接地線引出地面時(shí)需要設(shè)斷接卡子，以備測(cè)試時(shí)用。每一接地裝置的接地采用2根或2根以上導(dǎo)體，每根接地體長(zhǎng)大于2.5 m，接地線水平埋設(shè)深不小于0.6 m。另外在所有接地之中，屏蔽地是最為復(fù)雜的，屏蔽本身就能防止外界干擾，并且內(nèi)部之間也需要防電磁干擾，在遵守以上防雷設(shè)計(jì)規(guī)范的情況下，仍然不能避免出現(xiàn)一些問(wèn)題。針對(duì)這些問(wèn)題，需要從實(shí)際情況出發(fā)，對(duì)不同的構(gòu)筑物來(lái)說(shuō)，如何做好阻抗接地和等電位聯(lián)結(jié)問(wèn)題顯得尤為重要，并且市政電氣設(shè)計(jì)并不是相對(duì)獨(dú)立的工作，需要各個(gè)部門共同配合，為了保證市政防雷接地問(wèn)題，需要設(shè)計(jì)人員反復(fù)審核設(shè)計(jì)圖紙，對(duì)設(shè)計(jì)圖紙要求零差錯(cuò)。上述是市政防雷接地存在的一些共性和易忽視的問(wèn)題，后續(xù)仍然可能存在一些不可預(yù)計(jì)的問(wèn)題，需要進(jìn)一步討論和補(bǔ)充完善。

2.2 10 kV條件下接地保護(hù)不到位問(wèn)題解決

當(dāng)10 kV配電系統(tǒng)在設(shè)計(jì)過(guò)程中，應(yīng)該嚴(yán)格遵守《交流電氣裝置的接地》標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)，加強(qiáng)對(duì)技術(shù)人員的專業(yè)能力進(jìn)行培訓(xùn)，提高業(yè)務(wù)人員的技術(shù)水平，不斷研究出更便捷高效的解決問(wèn)題的方案，定期排查10 kV的電線線路，及時(shí)發(fā)現(xiàn)及時(shí)解決。針對(duì)變電所和低壓用戶不在同一建筑物內(nèi)這一問(wèn)題，應(yīng)該分設(shè)兩個(gè)接地裝置，換句話說(shuō)，就是專用配電變壓設(shè)備放置在專門的地點(diǎn)，此外，其接地電阻不大于4 Ω，建筑物戶外沒(méi)有總等電位聯(lián)絡(luò)條件的電氣裝置需要改為局部TT系統(tǒng)，防止出現(xiàn)人身事故；當(dāng)變電所和低壓用戶在同一建筑物時(shí)，可以共用接地裝置。最后在變壓器設(shè)備中有四個(gè)接線柱，其中零線和保護(hù)接地在一起，按照要求做到分段接地。

2.3 TN系統(tǒng)配電線路問(wèn)題解決

根據(jù)不同的TN系統(tǒng)，在解決接地問(wèn)題需要分別對(duì)待。提高接地裝置的可用性和安全性。在出現(xiàn)故障時(shí)，應(yīng)采用過(guò)電流保護(hù)方式，需要對(duì)線纜末端的電流進(jìn)行準(zhǔn)確計(jì)算，保證線路安全性能。當(dāng)采用斷路器作防電擊設(shè)置時(shí)，不單單需要用單相短路電流值在斷路器動(dòng)作特性曲線上找出與之對(duì)應(yīng)的切斷電源時(shí)間來(lái)判斷其靈敏度是否滿足要求，還需要遵照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的靈敏度系數(shù)不應(yīng)小于1.3的標(biāo)準(zhǔn)，確保配電線路的安全性。此外為了安全的處理接地問(wèn)題，應(yīng)該需要選擇低壓斷路器作為接地的重要保護(hù)設(shè)備，及時(shí)檢查和測(cè)試靈敏度，從而保障設(shè)備的安全性。

2.4 水處理構(gòu)筑物接地問(wèn)題的解決

在水處理配電中接地保護(hù)和接零保護(hù)的過(guò)程中不能同時(shí)使用。在水廠配電設(shè)備建設(shè)開(kāi)始前就得需要正確的選擇以何種接地保護(hù)方式進(jìn)行水廠配電接地保護(hù)，保障水廠配電和水廠穩(wěn)定安全進(jìn)行供水等水處理工作。何種接地保護(hù)方式是水廠建設(shè)的前提。水廠配電保護(hù)接地電阻數(shù)值的變化，直接影響漏電設(shè)備對(duì)地電壓大小也就是其危害性的變化。接地保護(hù)電阻數(shù)值確定，才能進(jìn)行正確有效后續(xù)工程。水處理廠配電保護(hù)接地在設(shè)計(jì)和裝備接地裝置時(shí)，首先應(yīng)充分利用自然接地體，可以有效節(jié)約投資。如果自然接地體電阻數(shù)值能夠滿足需求和穩(wěn)定條件，那么就可以不需要再加裝人工接地裝置。如果自然接地體電阻數(shù)值不能夠滿足需求和穩(wěn)定條件，就必須安裝人工接地裝置。人工接地裝置一般采用鍍鋅角鋼、鍍鋅鋼管或鍍鋅扁鋼為接地體，鍍鋅角鋼和鍍鋅鋼管有較強(qiáng)的強(qiáng)度，適用垂直打入地下的接地體，另外相等面積下鍍鋅角鋼和鍍鋅鋼管其接地電阻小，接地效果較好，特別是鍍鋅鋼管比鍍鋅角鋼更適合于打擊，更適合于接地裝置工程施工。水廠配電保護(hù)接地裝置的效果不僅和接地體本身有關(guān)，接地體埋設(shè)點(diǎn)及周邊的土壤電阻值的大小更是直接影響到接地保護(hù)電阻值的大小。通常情況下，接地體埋設(shè)點(diǎn)土壤富含水分，礦物質(zhì)及密度大的土壤電阻較小，接地保護(hù)工程施工時(shí)應(yīng)盡量選擇這些地方。水廠配電接地保護(hù)工程施工完成后，需要進(jìn)行接地電阻測(cè)試儀精確測(cè)量，確定是否達(dá)到了設(shè)計(jì)要求的接地保護(hù)電阻值。如果達(dá)不到，可增加接地體數(shù)量，改變土壤電阻值直到達(dá)到設(shè)計(jì)要求為止。如果水廠配電有專用變壓器，水廠配電一律采用TN-S接地保護(hù)，接零保護(hù)配電實(shí)行三相五線制(三根相線加一根地線一根零線)。水廠同一電路配電系統(tǒng)中嚴(yán)禁同時(shí)存在接零保護(hù)和接地保護(hù)兩種保護(hù)接地裝置。

2.5 市政路燈系統(tǒng)問(wèn)題的解決

由于戶外道路系統(tǒng)缺乏等電位連接，利用TT接地方式，能夠使路燈系統(tǒng)更加穩(wěn)定安全。當(dāng)出現(xiàn)路燈線路過(guò)長(zhǎng)的問(wèn)題時(shí)，這樣的接地方式只存在較小的故障電流，因此不會(huì)導(dǎo)致大規(guī)模的線路故障。

電氣設(shè)計(jì)對(duì)市政建設(shè)項(xiàng)目非常重要，是市政建設(shè)完整性的體現(xiàn)，在電氣設(shè)計(jì)中接地問(wèn)題是市政建設(shè)的重中之重，是項(xiàng)目安全性的體現(xiàn)，因此在電氣設(shè)計(jì)過(guò)程中，設(shè)計(jì)人員應(yīng)該對(duì)這些常見(jiàn)的問(wèn)題進(jìn)行深入的研究和討論并根據(jù)實(shí)際情況提出相應(yīng)的解決方法，從而解決市政電氣設(shè)計(jì)中的接地問(wèn)題。

3 結(jié)語(yǔ)

市政電氣設(shè)計(jì)是一項(xiàng)非常復(fù)雜并且難度非常高的工作。詳細(xì)分析了市政電氣設(shè)計(jì)中五種常見(jiàn)的接地問(wèn)題，并分別針對(duì)各自的問(wèn)題提出了相應(yīng)的解決辦法，從而保證市政電氣設(shè)計(jì)的穩(wěn)定運(yùn)行。