研究智能楼宇建筑内的电气保护与接地
来源:用户上传
作者: 郝文凭
【摘要】针对智能楼宇建筑内设备种类繁多的特点，就智能楼宇的防雷保护、智能楼宇的供电接地系统及电气保护等进行了较为深入的探讨，以期做好保护接地系统的设计，保证智能建筑物供配电系统的安全可靠。本文通过对几种供电接地系统的概括介绍，筛选出适合智能楼宇的供电接地系统，并对其应采取的各类接地措施作了较为详尽的说明和分析。
【关键词】负荷平衡；电位基准点；防雷保护；接地系统；
引言
给用户以及建筑本身提供安全保障，并确保设施的持续运行，是接地的基本功能。在供电设计中，会对所有形式的建筑物针对其不同型号规格而配备相应的接地系统设计。然而，建筑设备的功能选型由于不同的建筑内部所用于的不同的自身需求，对其做出相应的调整，所以对施工单位而言，务必要安排好全面施工方案。根据实践经验，笔者具体阐述了现代智能化建筑选择的接地系统、电气保护方式等。智能建筑通过对建筑物结构、系统、服务和管理的优化设计，结合现代化的服务与管理方式，提供一个舒适、便利、安全的学习工作环境。智能建筑广泛应用通信技术、传感技术、光电技术、数据库等高新科技技术，其核心包括通信网络系统（CNS）、办公自动化系统（OA）、建筑设备监控系统（BA）、安全防范系统（SA）、综合布线系统（GCS）、建筑物管理系统（BMS），要实现这类配置，必须安装大量相关接地系统才能运行的设备。
1阐述接地系统的分类
1.1 TN-C系统
TN-C系统被称为三相四线系统，系统中性线N与保护接地PE合二为一，通称PEN线。这种接地系统虽对接地故障灵敏度高，线路经济简单，但只适合用于三相负荷较平衡的场所。智能化大楼内，单相负荷占比重较大，难以实现三相负荷平衡，PEN线的不平衡电流以及线路中存在由于荧光灯、晶闸管（可控硅）等设备引起的高次谐波电流，在非故障情况下，会在中性线N上叠加，使中性线N电压波动，电流极不稳定，造成中性点接地电位不稳定。不但会使设备外壳带电，对人身造成不安全，而且也无法取到一个合适的电位基准点，精密电子设备无法准确可靠运行。
1.2 TN-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，第二部分是TN-S系统，分界面在N线和PE线的连接点。该系统一般用在建筑物供电由区域变电所引来的场所，进户之前采用TN-C系统，进户后变成TN-S系统。TN-S系统特点：中性线N与保护接地线PE在进户时共同接地后，不能再有任何电气连接。系统中中性线N常会带电，保护接地线PE没有电的来源。PE线连接的设备外壳及金属构件在系统正常运行时，始终不会带电。因此TN-S接地系统明显提高了安全性。
1.3 TN-S系统
TN-S是一个三相四线加PE线的接地系统。通常建筑物内设有独立变配电所时进线采用该系统。TN-S系统的特点：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线不带电。该接地系统完全具备安全和可靠的基准电位。只要象TN-C-S接地系统，采取同样的技术措施，TN-S系统可以用作智能建筑物的接地系统。
1.4 TT系统
通常称TT系统为三相四线接地系统。TT系统特点：中性线N与保护接地线PE是分开的。系统正常运行时，不管三相负荷平衡性如何，在中性线N带电情况下，PE线不会带电。只有单相接地故障时，由于保护接地灵敏度低，故障不能及时切断，设备外壳才可能带电。正常运行时的TT系统类似于TN-S系统，也能获得人与物的安全性和取得合格的基准接地电位。
1.5 IT系统
IT系统是三相三线式接地系统，系统变压器中性点不接地或经阻抗接地，无中性线N，只有线电压（380V），无相压压（220V），保护接地线PE各自独立接地。该系统的优点是当一相接地时，不会使外壳带有较大的故障电流，系统可以照常运行；缺点是不能配出中性线N。因此，不适用于拥有大量单相设备的智能化大楼。
2分析各种接地的有效措施
2.1 有效的防雷接地
为防止雷害，将雷电流迅速导入大地的设施叫作防雷接地。智能化楼宇内有大量的电子设备与布线系统，如通信自动化系统，火灾报警及消防联动控制系统等，大楼的各层顶板、底板、侧墙、吊顶内几乎被各种布线布满。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。因此对智能化楼宇的防雷接地设计必须严密、可靠，智能化楼宇的所有功能接地，必须以防雷接地系统为基础，并建立完整的防雷结构。
2.2 有效的交流工作接地
将电力系统中的某一点，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。主要指的是变压器中性点或中性线（N线）接地，N线必须用铜芯绝缘线，在配电中存在辅助等电位接线端子。必须注意该接线端子不能外露，不能与其它接地系统，如直流接地、屏蔽接地、防静电接地等混接。 在高压系统里，采用中性点接地方式可使接地继电保护准确动作并消除单相电弧接地过电压。
2.3有效的安全保护接地
安全保护接地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。即将大楼内的用电设备以及设备附近的一些金属构件，用PE线连接起来。在智能化楼宇内，要求安全保护接地的设备非常多，有强电设备、弱电设备、以及一些非带电导电设备与构件，均必须采取安全保护接地措施。当没有做安全保护接地的电气设备的绝缘损坏时，其外壳有可能带电。如果人体触及电气设备的外壳可能被电击，造成生命危险。如果装有接地装置的电气设备的绝缘损坏使外壳带电时，接地短路电流将同时沿着接地体和人体两条通路流过，即式中：Id―接地回路中的电流总值―沿接地体流过的电流=IR―流经人体的电流
由上式可以看出，接地电阻越小，流经人体的电流越小，通常人体电阻要比接地电阻大很多，当接地电阻极小时，流过人体的电流几乎等于零。实际上，由于接地电阻很小，接地短路电流流过时所产生的压降很小，所以设备外壳对大地的电压是不高的。
2.4 屏蔽接地与防静电接地
在智能化楼宇内，电磁兼容设计是非常重要的，为了避免所用设备的机能障碍，导致设备损坏，构成布线系统的设备应当防止内部自身传导和外来干扰。这些干扰主要由导线间的耦合现象、电容效应或电感效应。这些现象会对设计用来发送或接收很高传输频率的设备产生很大干扰。因此对这些设备及其布线必须采取保护措施。屏蔽及其正确接地是防止电磁干扰的最佳保护方法，可将设备外壳与PE线连接；屏蔽管路两端与PE线可靠连接；室内屏蔽也应多点与PE线可靠连接。
3结语
综上所述：智能楼宇建筑内设备种类繁多，导致其电气保护与接地系统，必须以防雷接地系统为基础，选用TN2S 和TN2C2S 接地系统，对接地措施做整体综合设计，做好防触电保护工作。统一接地体为接地电位基准点，分别引出各种功能的接地引线，利用总等电位和辅助等电位方式组成一个完整的统一接地系统，用以保障智能化楼宇中依赖于微电位或微电流快速运行的各种设备能工作在一个稳定、安全、可靠的环境中。
参考文献：
[1]钟云连.浅析住宅电气保护接地[J].民营科技，2012，12：205+207.
[2]程道海.智能楼宇电气保护与接地问题探讨[J].山西建筑，2011，20：192-193.
[3]周舰航.智能建筑物的电气保护与接地系统[J].安庆科技，2011，01：41-44.
转载注明来源:https://www.xzbu.com/1/view-6832713.htm
