智能樓宇的電氣保護(hù)與接地
【摘 要】本文通過對(duì)幾種供電接地系統(tǒng)的概括介紹，篩選出適合作為智能樓宇的供電接地系統(tǒng)，并對(duì)其所應(yīng)采取的各類接地措施作了較為詳盡的說明與分析，對(duì)智能樓宇應(yīng)采取的電氣保護(hù)與接地方法提出了適當(dāng)?shù)慕ㄗh。【關(guān)鍵詞】負(fù)荷平衡電位基準(zhǔn)點(diǎn)TN－S單點(diǎn)接地防靜電接地統(tǒng)一接地體
在建筑物供配電設(shè)計(jì)中，接地系統(tǒng)設(shè)計(jì)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。不管哪類建筑物，在供電設(shè)計(jì)中總包含有接地系統(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。尤其進(jìn)入90年代后，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。在常用的幾種接地方式中，哪一種能夠適合智能化樓宇呢？我們不妨分析一下下面幾種接地系統(tǒng)。
1.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。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，而且也無法取到一個(gè)合適的電位基準(zhǔn)點(diǎn)，精密電子設(shè)備無法準(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)。
2.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，中性線N常會(huì)帶電，保護(hù)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(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)。
3.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)備沒有特殊的要求時(shí)，一般都采用這種接地系統(tǒng)。
4.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無一點(diǎn)電氣連接，即中性點(diǎn)接地與PE線接地是分開的。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)的TT系統(tǒng)類似于TN－S系統(tǒng)，也能獲得人與物的安全性和取得合格的基準(zhǔn)接地電位。隨著大容量的漏電保護(hù)器的出現(xiàn)，該系統(tǒng)也會(huì)越來越作為智能型建筑物的接地系統(tǒng)。從目前的情況來看，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。
5.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，無中性線N，只有線電壓（380V），無相壓壓（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。因此它是不適用于擁有大量單相設(shè)備的智能化大樓的。
在智能化樓宇內(nèi)，要求保護(hù)接地的設(shè)備非常多，有強(qiáng)電設(shè)備，弱電設(shè)備，以及一些正常情況下不帶電的導(dǎo)電設(shè)備與構(gòu)件，均必須采用有效的保護(hù)接地。如果采用TN－C系統(tǒng)，將TN－C系統(tǒng)中的N線同時(shí)用做接地線；或者在TN－S系統(tǒng)中將N線與PE線接在一起，再連接到底板上去；再或不設(shè)置電子設(shè)備的直流接地引線，而將直流接地直接接到PE線上；有的干脆把N線、PE線、直流接地線混接在一起。以上這些做法都是不符合接地要求的，且是錯(cuò)誤的。前面已經(jīng)分析過，在智能化大樓內(nèi)，單相用電設(shè)備較多，單相負(fù)荷比重較大，三相負(fù)荷通常是不平衡的，因此在中性線N中帶有隨機(jī)電流。另外，由于大量采用熒光燈照明，其所產(chǎn)生的三次諧波疊加在N線上，加大了N線上的電流量，如果將N線接到設(shè)備外殼上，會(huì)造成電擊或火災(zāi)事故；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(xiǎn)更大，凡是接到PE線上的設(shè)備，外殼均帶電；會(huì)擴(kuò)大電擊事故的范圍；如果將N線、PE線、直流接地線均接在一起除會(huì)發(fā)生上述的危險(xiǎn)外，電子設(shè)備將會(huì)受到干擾而無法工作。因此智能建筑應(yīng)設(shè)置電子設(shè)備的直流接地，交流工作接地，安全保護(hù)接地，及普通建筑也應(yīng)具備的防雷保護(hù)接地。此外，由于智能建筑內(nèi)多設(shè)有具有防靜電要求的程控交換機(jī)房，計(jì)算??浚??蘭盎鷦直ň?囁厥遙?約按罅懇資绱挪ǜ扇諾木?繾右瞧魃璞福??栽謚悄芑?ビ畹納杓坪褪┕ぶ校?褂?悸欠讕駁緗擁睪推簾謂擁囊?蟆?nbsp;
下面，我們接著分析一下智能化樓宇應(yīng)采取的各種接地措施。
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作防雷接地。
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)，樓宇自動(dòng)化系統(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，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)智能化樓宇的防雷接地設(shè)計(jì)必須嚴(yán)密，可靠。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25×4（mm）鍍鋅扁鋼在屋頂組成≤10×10（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)的反擊條件來確定。防雷裝置如與電氣設(shè)備的工作接地合用一個(gè)總的接地網(wǎng)時(shí)，接地電阻應(yīng)符
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