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浅谈智能楼宇的电气保护及接地 |
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时间日期：2010-11-18 已被阅读次：[7447] |
佛山建筑设计院有限公司 孙灼
1 引言
在建筑物的供配电设计中,接地系统设计中占有重要的地位。因为它关系到供电系统的
可靠性、安全性。无论哪类建筑物，在供电系统中总含有接地系统设计。而且，随着建筑物
的要求不同，各类设备的功能不同，接地系统也相应不同。随着大量的智能化楼宇的出现对
接地系统设计提出了许多新的内容。首先来分析一下智能化楼宇应采取的各种接地措施。
2 智能化楼宇应采取的各种接地措施
2.1 防雷接地：为把雷电流迅速导入大地，以防止雷害为目的的接地叫做防雷接地。
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、保安监控系统、办公自动化系统、闭路电视系统等，以及他们相应的布线系统。
从已建成的大楼看，大楼的各层顶板、底板、侧墙和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。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，并建立严密、完整的防雷结构。
智能建筑多属于一级负荷，应按一级防雷建筑物的保护措施设计，接闪器采用针带组合
接闪器，避雷带采用25x4(mm)镀锌扁钢在屋顶组成≤10x10(m)的网格，该网格与屋面金属构
件作电气连接，与大楼柱头钢筋作电气连接，引下线利用柱头中钢筋,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，柱头钢筋与接地体连接，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损坏楼内设备，而且还能防止外
来的电磁干扰。
各类防雷接地装置的工频接地电阻，一般应根据落雷时的反击条件来确定。防雷装置如
与电气设备的工作接地合用以个总的接地网时，接地电阻应符合其最小值要求。
2.2 交流工作接地：将电力系统中的某一点，直接或经特殊设备(如电抗、电阻等)与
大地作金属连接，称为工作接地。
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，等电位接线端子一般均在箱柜内。必须注意，该接线端子不能
外露，不能与其他接地系统，如直流接地、屏蔽接地、防静电接地等混接；也不能与PE线连
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。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，这对于低压系统很有意
义，可以方便使用单相电源。2.3 安全保护接地：安全保护接地就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，单严禁将PE线与N线连接。
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、弱点设备、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。如果人体触及此电气设备的外壳就可能被电击伤或造成
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，从电工理论可知：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，即电阻值越小其上通过的电流值越大。所以我们通过选择很小阻值的接地
电阻，从而使接地短路电流大部分通过接地体，有效地避免对人身的危害。
加装保护接地装置并且降低它的接地电阻，不仅是保障职能建筑电气系统安全、有效运
行的有效措施，也是保障非智能建筑内设备及人身安全的必要手段。
智能建筑的接地装置的接地电阻越小越好，独立的防雷保护接地电阻应≤10Ω；独立的
安全保护接地电阻应≤4Ω；独立的交流工作接地电阻应≤4Ω；独立的直流工作接地电阻应
≤4Ω；防静电接地电阻一般要求≤100Ω。
3 常见几种接地系统的比较
3.1 IT系统
IT系统是三相三线式接地系统，该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），无相电压（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。因此它不适用于拥有大量单相设备的智能化大楼。
3.2 TN－C系统
TN－C系统被称之为三相四线系统，该系统中性线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，但它只适合用于三相负荷较平衡的
场所。智能化大楼内，单相负荷所占比重较大，难以实现三相负荷平衡，PEN线的不平衡电
流加上线路中存在着的由于荧光灯、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，且电流时大时小极不稳定，造成中性
点接地电位不稳定漂移。这不但会使设备外壳（与PEN线连接）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。因此TN－C接地
系统不能作为智能化建筑的接地系统。
3.3 TT系统
通常称TT系统为三相四线接地系统。该系统常用于建筑物供电来自公共电网的地方。TT
系统的特点是中性线N与保护接地线PE无一点电气连接，即中性点接地与PE线接地是分开的
。该系统在正常运行时，不管三相负荷平衡不平衡，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
。正常运行时得TT喜用类似TN－S喜用，也能获得人与物的安全性和取得合格的基准接地电
位。随若大容量的漏电保护器的出现，该系统也会越来越作为智能型建筑物的接地系统。从
目前的情况来看，由于公共电网的电源质量不高，难以满足智能化设备的要求，所以TT系统
很少被智能化大楼采用。
3.4 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系统的特点是，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。如果计算机等电子设备没有特殊的要求时，一般都采用这种接地系统。
3.5 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线与PE线的连接点。该系统一般用在建筑物的供电由区域变电所引来的场所，进户
之前采用TN－C系统，进户处做重复接地，进户后变成TN－S系统。TN－C系统前面已做分析
。TN－S系统的特点是：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。该系统中，中性点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人及物的安全性
。同时只要我们采取接地引线，各自都从接地体一点引出，及选择正确的接地电阻值使电子
设备共同获得一个等电位基准点等措施，那么TN－C－S系统可以作为智能型建筑物的一种接
地系统。
4 结束语
智能化楼宇的供电接地系统宜采用TN－C－S系统，按规范宜采用一个总的共同接地装置
，即统一接地体。统一接地体为接地电位基准点，由此分别引出各种功能接地引线，利用总
等电位和辅助等电位的方式组成一个完整的统一接地系统。通常情况下，统一接地系统可利
用大楼的桩基钢筋，并用40x4(mm)镀锌扁钢将其连成一体，作为自然接地体。根据规范，该
系统与防雷接地系统共用，其接地电阻应≤1Ω。若达不到要求，必须增加人工接地体或采
用化学降阻法，使接地电阻≤1Ω。在变配电所内设置总等电位铜排，该铜排一端通过构造
柱或底板上的钢筋与统一接地体连接，另一端通过不同的连接端子分别与交流工作接地系统
中的中性线连接，与需要做安全保护接地的各设备连接，与防雷系统连接，与需做直流接地
的电子设备的绝缘铜芯接地线连接。
参考文献
[1] 余健明，同向前，供电技术。机械工业出版社.1997；135－137
[2] 李辛，薛钦林。电气设计禁忌500例，机械工业出版社.2001；228－236
[3] 刘光源.实用维修电工手册，上海科学技术出版社。2000;1120－1121
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