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【摘 要】 对建筑电气设备选取合理的接地形式,并合理做好相关的接地设计和施工,以便防止人身遭受电击、保证电力系统的正常运行、防止雷击和静电的危害,保证建筑的用电质量和用电安全。本文针对建筑的电气保护方式和接地措施这一中心问题做出了简要分析与说明。
【关键词】 建筑;电气;接地;保护
接地对于建筑中设备的运行是否安全,对于数据的传输是否可靠,都起着关键性的影响。而假若接地做的不好,轻的可能造成设备不能有效的进行传输数据,而降低了建筑里设备的可靠性,而严重的可能会损坏了设备中的零部件,更严重的甚至可能造成设备的损毁,乃至使得居住的人员的安全也受到影响。
一、现代建筑电气接地方式的选择
建筑电气接地方式主要有TN-C、TT、IT和TN-C-S等4种方式,应根据现代建筑的特点,选取适当的接地方式。TN-C(三相四线),这种接地方式将中性线N与保护接地PE共用,具有设计简单灵活的优点,但仅适用于三相负荷平衡的地方。在现代建筑中,单相设备比较多,因此单相负荷占比高,三相负荷难以实现平衡,所以,在中性线N中会出现随机电流;另一方面,现代建筑中大量使用晶闸管(可控硅)和荧光灯等设备,这些设备会产生高次谐波,叠加在中性线N上,使其电压波动,电流也不稳定,造成接地点漂移。因此,TN-C不适用于现代建筑。
TT也是三相四线接地方式,但该方式的特点是中性线N与保护接地线PE是隔离开的。因此,这种方式优于TN-C,即不管中性线N是否带电,都不影响接地点。但该方式的灵敏度较低,出现故障时可能切断不及时,从而导致外壳有电压,造成接地点漂移。目前来讲,我国公共电网的质量还不够高,这种接地方式在现代建筑中,很少使用。IT是三相三线接地放肆,该方式的特点是无中性线N,保护接地PE独立。其优点是一相接地时,外壳故障电流很小,仍可以正常使用,缺点是没有中性线,对于复杂的现代建筑来讲,也不适用。
TN-C-S接地方式实际上是将TN-C方式和TN-S方式叠。通常是在进户前使用TN-C方式,在临界处重复接地,进户之后使用TN-S方式。TN-C在上文已述,而TN-S方式的特点是中性线N与保护接地PE在共同接地后,不再有电气连接。中性线N有电压时,PE不受其影响。因此,TN-S接地方式提高了接地安全线,与TN-C的结合是为了提高灵活性,并降低成本。目前来看,TN-C-S是现代建筑中最为可行的接地方式。
二、现代建筑电气的接地保护
1、防雷接地
建筑楼宇内有大量的电子设备,如通信自动化系统、火灾报警及消防联动控制系统、楼宇自动化系统、保安监控系统、办公自动化系统、闭路电视系统等,以及各自相应的布线系统。从已建成的大楼看,大楼的各层顶板、底板、侧墙、吊顶内几乎被各种电线布满。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。不管是直击、串击、反击都会使电子设备受到不同程度的损坏或严重干扰。因此,对建筑楼宇的防雷接地设计必须严密、可靠,建筑楼宇的所有功能接地必须以防雷接地系統为基础'并建立严密、完整的防雷结构。
建筑电气防雷采用针带组合接闪器,避雷带采用25x4mm镀锌扁钢在屋顶组成小于等于10mmx10mm的网格。该网格与屋面金属构件作电气连接,与建筑柱内钢筋作电气连接,引下线利用柱内主钢筋,相互之间的距离不小于规定标准。当然引下线多,分流效果好,每根引下线雷电流就小。引下线长,可在中间部分增加均压环,以减少引下线电感,降低反击电压。圈梁钢筋、楼层钢筋与防雷系统连接,外墙面所有金属构件也应与防雷系统连接,柱内钢筋与接地体连接,组成具有多层屏蔽的笼形防雷体系。这样不仅可以有效防止雷击导致的楼内设备的损坏,而且还能防止外来电磁的干扰。
2、交流工作接地
将电力系统中的某一点,直接或经特殊设备与大地作金属连接,被称为工作接地。工作接地主要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,等电位接线端子在箱柜内。该接线端子绝对不能外露;绝对不能与其它接地系统相混接;绝对不能与PE线连接。在高压系统里,采用中性点接地方式可使继电保护准确动作,同时消除单相电弧接地过电压。中性点接地可以防止零序电压偏移,保持三相电压基本平衡,方便使用单相电源。
3、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相连接。将用电设备以及设备附近的一些金属构件,用PE线连接起来,但是严禁将PE线与N线连接。在中性点直接接地的电力系统中,接地短路电流经人身、大地流回中性点;在中性点非直接接地的电力系统中,接地电流经人体流人大地,并经线路对地电容构成通路,都能造成人身触电。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。在一个并联电路中,通过每条支路的电流值与电阻的大小成反比,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数百倍,经过人体的电流也比流过接地体的电流小数百倍。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。人站在大地上去碰触设备的外壳时,人体所承受的电压很低,不会有危险。加装保护接地装置并且降低它的接地电阻,不仅是智能建筑电气系统安全、有效运行的有效保障措施,也是设备及人身安全的必要保障手段。
4、直流工作接地
在智能建筑内,包含有大量的计算机、通讯设备和带电脑的大楼自动化设备。这些电子设备在进行信息输入、信息传输、能量转换、信号放大、逻辑运算、信息输出等一系列过程中都是通过微电位或微电流快速进行,且设备之间常要通过互联网络进行工作。因此为了使其准确性高、稳定性好,除了需有一个稳定的供电电源外,还必须具备一个稳定的基准电位。一般可采用不小于10mm的较大截面的绝缘铜芯线作为引线,一端直接与基准电位连接,另一端供电子设备直流接地。该引线不宜与PE线连接,严禁与N线连接。
5、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,避免甚至会出现的设备损坏,构成布线系统的设备应当能够防止内部自身传导和外来干扰。这些干扰的产生或者是因为导线之间的耦合现象,或者是因为电容效应或电感效应。其主要来源是超高电压,大功率辐射电磁场,自然雷击和静电放电。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的干扰。因此对这些设备及其布线必须采取保护措施,免受来自各种方面的干扰。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;导线的屏蔽接地要求屏蔽管路两端与PE线可靠连接;室内屏蔽也应多点与PE线可靠连接。防静电干扰也很重要。在洁净、干燥的房间内,人的走步、移动设备,各自磨擦均会产生大量静电。将带静电物体或有可能产生静电的物体(非绝缘体)通过导静电体与大地构成电气回路的接地叫防静电接地。防静电接地要求在洁静干燥环境中,所有设备外壳及室内(包括地坪)设施必须均与PE线多点可靠连接。
在建筑专业技术迅猛发展的背景作用之下,智能化、现代化、集成化已成为新时期建筑项目的发展方向与必然趋势。任何形式建筑项目,特别是智能化建筑项目的正常运行与建筑供配电系统运行安全性与稳定性是密不可分的。从这一角度上来说,接地系统在整个智能化建筑供配电系统建设中的重要意义可见一斑。
参考文献:
[1]车传强,付文光,顾宇宏,燕宝峰,康琪.大型接地网测试参数分析[J].内蒙古电力技术,2010,(05)
【关键词】 建筑;电气;接地;保护
接地对于建筑中设备的运行是否安全,对于数据的传输是否可靠,都起着关键性的影响。而假若接地做的不好,轻的可能造成设备不能有效的进行传输数据,而降低了建筑里设备的可靠性,而严重的可能会损坏了设备中的零部件,更严重的甚至可能造成设备的损毁,乃至使得居住的人员的安全也受到影响。
一、现代建筑电气接地方式的选择
建筑电气接地方式主要有TN-C、TT、IT和TN-C-S等4种方式,应根据现代建筑的特点,选取适当的接地方式。TN-C(三相四线),这种接地方式将中性线N与保护接地PE共用,具有设计简单灵活的优点,但仅适用于三相负荷平衡的地方。在现代建筑中,单相设备比较多,因此单相负荷占比高,三相负荷难以实现平衡,所以,在中性线N中会出现随机电流;另一方面,现代建筑中大量使用晶闸管(可控硅)和荧光灯等设备,这些设备会产生高次谐波,叠加在中性线N上,使其电压波动,电流也不稳定,造成接地点漂移。因此,TN-C不适用于现代建筑。
TT也是三相四线接地方式,但该方式的特点是中性线N与保护接地线PE是隔离开的。因此,这种方式优于TN-C,即不管中性线N是否带电,都不影响接地点。但该方式的灵敏度较低,出现故障时可能切断不及时,从而导致外壳有电压,造成接地点漂移。目前来讲,我国公共电网的质量还不够高,这种接地方式在现代建筑中,很少使用。IT是三相三线接地放肆,该方式的特点是无中性线N,保护接地PE独立。其优点是一相接地时,外壳故障电流很小,仍可以正常使用,缺点是没有中性线,对于复杂的现代建筑来讲,也不适用。
TN-C-S接地方式实际上是将TN-C方式和TN-S方式叠。通常是在进户前使用TN-C方式,在临界处重复接地,进户之后使用TN-S方式。TN-C在上文已述,而TN-S方式的特点是中性线N与保护接地PE在共同接地后,不再有电气连接。中性线N有电压时,PE不受其影响。因此,TN-S接地方式提高了接地安全线,与TN-C的结合是为了提高灵活性,并降低成本。目前来看,TN-C-S是现代建筑中最为可行的接地方式。
二、现代建筑电气的接地保护
1、防雷接地
建筑楼宇内有大量的电子设备,如通信自动化系统、火灾报警及消防联动控制系统、楼宇自动化系统、保安监控系统、办公自动化系统、闭路电视系统等,以及各自相应的布线系统。从已建成的大楼看,大楼的各层顶板、底板、侧墙、吊顶内几乎被各种电线布满。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。不管是直击、串击、反击都会使电子设备受到不同程度的损坏或严重干扰。因此,对建筑楼宇的防雷接地设计必须严密、可靠,建筑楼宇的所有功能接地必须以防雷接地系統为基础'并建立严密、完整的防雷结构。
建筑电气防雷采用针带组合接闪器,避雷带采用25x4mm镀锌扁钢在屋顶组成小于等于10mmx10mm的网格。该网格与屋面金属构件作电气连接,与建筑柱内钢筋作电气连接,引下线利用柱内主钢筋,相互之间的距离不小于规定标准。当然引下线多,分流效果好,每根引下线雷电流就小。引下线长,可在中间部分增加均压环,以减少引下线电感,降低反击电压。圈梁钢筋、楼层钢筋与防雷系统连接,外墙面所有金属构件也应与防雷系统连接,柱内钢筋与接地体连接,组成具有多层屏蔽的笼形防雷体系。这样不仅可以有效防止雷击导致的楼内设备的损坏,而且还能防止外来电磁的干扰。
2、交流工作接地
将电力系统中的某一点,直接或经特殊设备与大地作金属连接,被称为工作接地。工作接地主要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,等电位接线端子在箱柜内。该接线端子绝对不能外露;绝对不能与其它接地系统相混接;绝对不能与PE线连接。在高压系统里,采用中性点接地方式可使继电保护准确动作,同时消除单相电弧接地过电压。中性点接地可以防止零序电压偏移,保持三相电压基本平衡,方便使用单相电源。
3、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相连接。将用电设备以及设备附近的一些金属构件,用PE线连接起来,但是严禁将PE线与N线连接。在中性点直接接地的电力系统中,接地短路电流经人身、大地流回中性点;在中性点非直接接地的电力系统中,接地电流经人体流人大地,并经线路对地电容构成通路,都能造成人身触电。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。在一个并联电路中,通过每条支路的电流值与电阻的大小成反比,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数百倍,经过人体的电流也比流过接地体的电流小数百倍。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。人站在大地上去碰触设备的外壳时,人体所承受的电压很低,不会有危险。加装保护接地装置并且降低它的接地电阻,不仅是智能建筑电气系统安全、有效运行的有效保障措施,也是设备及人身安全的必要保障手段。
4、直流工作接地
在智能建筑内,包含有大量的计算机、通讯设备和带电脑的大楼自动化设备。这些电子设备在进行信息输入、信息传输、能量转换、信号放大、逻辑运算、信息输出等一系列过程中都是通过微电位或微电流快速进行,且设备之间常要通过互联网络进行工作。因此为了使其准确性高、稳定性好,除了需有一个稳定的供电电源外,还必须具备一个稳定的基准电位。一般可采用不小于10mm的较大截面的绝缘铜芯线作为引线,一端直接与基准电位连接,另一端供电子设备直流接地。该引线不宜与PE线连接,严禁与N线连接。
5、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,避免甚至会出现的设备损坏,构成布线系统的设备应当能够防止内部自身传导和外来干扰。这些干扰的产生或者是因为导线之间的耦合现象,或者是因为电容效应或电感效应。其主要来源是超高电压,大功率辐射电磁场,自然雷击和静电放电。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的干扰。因此对这些设备及其布线必须采取保护措施,免受来自各种方面的干扰。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;导线的屏蔽接地要求屏蔽管路两端与PE线可靠连接;室内屏蔽也应多点与PE线可靠连接。防静电干扰也很重要。在洁净、干燥的房间内,人的走步、移动设备,各自磨擦均会产生大量静电。将带静电物体或有可能产生静电的物体(非绝缘体)通过导静电体与大地构成电气回路的接地叫防静电接地。防静电接地要求在洁静干燥环境中,所有设备外壳及室内(包括地坪)设施必须均与PE线多点可靠连接。
在建筑专业技术迅猛发展的背景作用之下,智能化、现代化、集成化已成为新时期建筑项目的发展方向与必然趋势。任何形式建筑项目,特别是智能化建筑项目的正常运行与建筑供配电系统运行安全性与稳定性是密不可分的。从这一角度上来说,接地系统在整个智能化建筑供配电系统建设中的重要意义可见一斑。
参考文献:
[1]车传强,付文光,顾宇宏,燕宝峰,康琪.大型接地网测试参数分析[J].内蒙古电力技术,2010,(05)