大型建筑中強(qiáng)弱電系統(tǒng)的接地問題

■陳興水 ■廈門基業(yè)衡信咨詢有限公司，福建 廈門 361000

高層建筑中的主配電系統(tǒng)，很多設(shè)計(jì)單位通常采用放射式的配電系統(tǒng)，因?yàn)榉派涫脚潆娤到y(tǒng)間的電路故障互不影響，供電可靠性很高，配電設(shè)備較為集中，方便檢修。但是成本投資較高。

1 建筑強(qiáng)弱電系統(tǒng)的概念

電力應(yīng)用按照電力輸送功率的強(qiáng)弱可以分為強(qiáng)電與弱電兩類。建筑及建筑群用電一般指交流220V50Hz以上的強(qiáng)電。主要向人們提供電力能源，將電能轉(zhuǎn)換為其他能源，例如空調(diào)用電，照明用電，動力用電等等。智能建筑中的弱電主要有兩類，一類是國家規(guī)定的安全電壓等級及控制電壓等低電壓電能，有交流與直流之分，交流36V以下，直流24V以下，如24V直流控制電源，或應(yīng)急照明燈備用電源。另一類是載有語音、圖像、數(shù)據(jù)等信息的信息源，如電話、電視、計(jì)算機(jī)的信息。人們習(xí)慣把弱電方面的技術(shù)稱之為弱電技術(shù)。

2 大型建筑主配電系統(tǒng)與強(qiáng)電系統(tǒng)接地系統(tǒng)

(1)目前大型建筑的典型的配電系統(tǒng)有TN－C系統(tǒng)、TN－S系統(tǒng)、TN－C－S系統(tǒng)、TT系統(tǒng)。配電設(shè)計(jì)中最常使用的就是“TN－C－S”供電系統(tǒng)，各層配電箱和配電設(shè)備使用“TN－S”系統(tǒng)。

(2)建筑工程的電氣接地系統(tǒng)包含三個模塊，即防雷接地、電氣設(shè)備保護(hù)與變壓器中勝點(diǎn)接地、電氣設(shè)備工作接地等。電氣設(shè)計(jì)中的接地系統(tǒng)有兩種，即獨(dú)立接地系統(tǒng)和統(tǒng)一接地系統(tǒng)。其中，獨(dú)立接地系統(tǒng)顧名思義，即整個系統(tǒng)中各個模塊獨(dú)立建立接地網(wǎng)絡(luò)，且為避免干擾。統(tǒng)一接地系統(tǒng)是共用一個接地體。

(3)建筑防雷接地。我國的高層建筑物(含鋼結(jié)構(gòu)建筑)的防雷接地引下線一般長約100m左右，在防雷接地裝置中，接地電阻阻值越小，則瞬間內(nèi)沖擊接地電壓降就越小，建筑物遭受雷擊的危險性就越小。在建筑物特別是高層建筑的施工中，利用建筑物基礎(chǔ)地板鋼筋作為自然接地體，利用建筑物的柱或剪力墻內(nèi)豎向鋼筋做引下線。

(4)建筑工作接地。交流工作接地將電力系統(tǒng)中的某一點(diǎn)直接或經(jīng)特殊設(shè)備與大地作金屬連接。工作接地主要指的是變壓器中性點(diǎn)或中性線(N線)接地。N線必須用銅芯絕緣線。在配電中存在輔助等電位接線端子，等電位接線端子一般均在箱柜內(nèi)。必須注意，該接線端不能外露;不能與其它接地系統(tǒng)，如直流接地、屏蔽接地、防靜電接地等混接;也不能與PE線連接。

(5)建筑保護(hù)接地。“TN－S”系統(tǒng)能夠?qū)E線進(jìn)行重復(fù)接地，它的作用分為:①如果沒有重復(fù)接地，在PE斷線的情況下，系統(tǒng)處于不接零不接地的無保護(hù)狀態(tài)。如果對其進(jìn)行重復(fù)接地，在PE正常的情況下，系統(tǒng)處于接零受保護(hù)的狀態(tài);當(dāng)PE斷線的時候，系統(tǒng)會處于接地保護(hù)的狀態(tài)。②如果相線斷線和大地之間發(fā)生短路，那么故障電流的存在就導(dǎo)致了PE電位升高。當(dāng)斷線點(diǎn)和大地之間的電阻較小，PE電位遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過安全電壓。危險電壓沿著PE線能危機(jī)到人身安全。進(jìn)行重復(fù)接地后，電阻和電源工作接地，電阻并聯(lián)后等效電阻會小于電源工作的接地電阻，能夠降低PE線對地電壓，減少觸電危險。③PE線重復(fù)接地能夠降低短路時的對地的電壓?？傊纳芓N系統(tǒng)保護(hù)性能，要通過重復(fù)接地來降低對地電壓，減輕斷線危險，降低事故的危險性。

隨著計(jì)算機(jī)等電子設(shè)備的應(yīng)用，強(qiáng)弱電系統(tǒng)的接地系統(tǒng)不能互相連接。主配電系統(tǒng)采用“TN－S”系統(tǒng)是為了確保供電系統(tǒng)的可靠性，因此要在電纜井內(nèi)埋下符合要求的銅線，一個是對電子設(shè)備的接地使用，一個是給其他的電氣設(shè)備的接地使用。配電箱的接地端要和電纜井的接地端相連，箱內(nèi)的接地線給用電設(shè)備接地。接地故障不僅能夠影響到人身安全，還可能引起火災(zāi)現(xiàn)象。接地系統(tǒng)的不同方式，他們在防火的安全程序也不同。

3 大型建筑中弱電系統(tǒng)接地

(1)干擾問題。系統(tǒng)的應(yīng)用中有幾種干擾，干擾和噪聲。它是壓入供電系統(tǒng)與電氣信號信號無關(guān)的物體。干擾會導(dǎo)致測量誤差，嚴(yán)重干擾的現(xiàn)象比如閃電，很可能導(dǎo)致設(shè)備損壞。干擾常見的情況有:①電阻耦合引入干擾:因?yàn)榻^緣老化、漏電等情況，它們接觸到帶電體會引入干擾，有些舊儀器有可能造成短路電源，它和信號線之間會產(chǎn)生干擾。例如圖1在不合理的地面上安裝接地線，比如加入干擾環(huán)保署，這種方式能夠接近AB兩點(diǎn)間的距離，但是會存在大的潛在差異，潛在的差異可能是兩端一線B產(chǎn)生大流通。②電容電感耦合導(dǎo)致干擾現(xiàn)象;③計(jì)算機(jī)供電線路導(dǎo)致的干擾現(xiàn)象;④雷電導(dǎo)致的干擾現(xiàn)象。

圖1 兩點(diǎn)接地的干擾

(2)強(qiáng)弱電系統(tǒng)的接地不同。根據(jù)用途分呈保護(hù)接地和功能，保護(hù)接地包括防雷接地、電氣侵蝕防治、電氣接地、靜電接地;功能性接地包括工作接地、屏蔽接地信號。不同地面存在不同需求，要根據(jù)地面建筑來進(jìn)行設(shè)計(jì)。

(3)接地方式要注意的問題。當(dāng)?shù)蛪号潆娤到y(tǒng)是TN型的通信設(shè)備，嚴(yán)格的限制交流電源頻率干擾不容易和內(nèi)部組件絕緣。為了避免出現(xiàn)失誤現(xiàn)象，要采用雙設(shè)備線圈供電，連接IT系統(tǒng)。電纜屏蔽層要避免干擾電流要在低頻電纜處點(diǎn)接地，能夠保證盾地潛力，要采用多點(diǎn)接地。同時消除地面上的電位差，避免干擾。環(huán)型的接地系統(tǒng)要使用等電位連接，混合接地系統(tǒng)要使用輻射式接地。

(4)接地極和接地線的安裝問題。強(qiáng)弱電系統(tǒng)進(jìn)行聯(lián)合接地，其接地電阻要小于1歐，采用聯(lián)合接地極要注意弱點(diǎn)接地和高電壓不能在同一點(diǎn)。比如電腦等需要高抗干擾設(shè)備，其接地線使用的橫截面積不能低于25毫米平方，絕緣銅線要避免和高壓電氣接地線相同。

4 強(qiáng)弱電系統(tǒng)的接地方式

(1)單點(diǎn)接地。工作頻率低的情況可以采用單點(diǎn)接地，單點(diǎn)接地指的是以地面系統(tǒng)作為參考點(diǎn)，在地上設(shè)置好安全的接地螺栓。要防止兩點(diǎn)的接地產(chǎn)生阻抗電路。多個單點(diǎn)接地的電路可以分為兩個串聯(lián)電路和并聯(lián)電路，因?yàn)樽杩闺娐否詈希虼艘捎脝吸c(diǎn)接地的平行式低頻電路。為了防止雜散電路和工頻的產(chǎn)生干擾，所以要和機(jī)殼地線絕緣。

(2)多點(diǎn)接地。工作頻率高的情況可以采用多點(diǎn)接地類型電路，接地導(dǎo)致阻抗是成正比的頻率、長度能夠增加共同點(diǎn)阻抗，這樣會增加總阻抗產(chǎn)生的電磁干擾力，因此要盡量使用多點(diǎn)接地，盡量找到能夠最接近低地面的接地電阻。

(3)混合接地。1MHZ到30MHZ間的工作頻率電路要使用混合接地類型。當(dāng)接地線的長度小于二十分之一的工作波長信號的時候，要采用單點(diǎn)接地類型，也可以采用多點(diǎn)接地類型。

(4)浮動式電路。浮動式電路接地的優(yōu)點(diǎn)是電路不受大地電氣屬性的影響，但是它的缺點(diǎn)是電路會受到寄生蟲的影響，這樣會增加模擬電路的感應(yīng)干擾。

(5)接地電阻。接地電阻盡量要小，當(dāng)電流通過接地電阻的時候，這樣能夠產(chǎn)生電壓。電壓有常規(guī)性的接地阻抗的電磁干擾，也存在設(shè)備通過過電壓能造成對人身的傷害。降低接地電阻，使用的總截面和長度要選用合理。

5 大型建筑中強(qiáng)弱電系統(tǒng)接地要注意的問題

建筑電氣工程的整個建筑物的接地系統(tǒng)可能為防雷接地、工作接地、保護(hù)接地、抗干擾接地等所共用，也可能分別設(shè)置。應(yīng)該注意的事，如整個建筑物共用一個接地系統(tǒng)，則要審閱不同專業(yè)的相關(guān)圖紙對接地裝置接地電阻值的規(guī)定，以滿足最小值的要求為準(zhǔn)。如果是分別設(shè)置的，則要在敷設(shè)時保持不同接地導(dǎo)體的間隔距離，更不能直接導(dǎo)通，以免相互干擾。

6 結(jié)語

研究大型建筑中強(qiáng)弱電系統(tǒng)的接地技術(shù)有利于人身安全和電子設(shè)備能夠正?？煽康倪\(yùn)行，不合理的接地技術(shù)會導(dǎo)致電磁干擾，導(dǎo)致電子設(shè)備的不正常工作。電磁兼容的重要技術(shù)之一就是強(qiáng)弱電系統(tǒng)的接地技術(shù)，因此要充分重視研究強(qiáng)弱電系統(tǒng)的接地技術(shù)，避免各系統(tǒng)間的干擾，提高安全可靠性。

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