論某高層建筑的接地安全

楊 春 霞

(太原市城市規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院，山西 太原 030012)

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論某高層建筑的接地安全

楊 春 霞

(太原市城市規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院，山西 太原 030012)

結(jié)合某高層建筑實(shí)例，論述了接地在建筑電氣設(shè)計(jì)中的重要性，闡述了防雷接地、系統(tǒng)接地及保護(hù)接地的方法，并總結(jié)了接地過程中的注意事項(xiàng)，有利于保證建筑電氣系統(tǒng)的安全運(yùn)行。

高層建筑，電氣設(shè)計(jì)，防雷接地，系統(tǒng)接地，保護(hù)接地

隨著社會(huì)的發(fā)展，在建筑電氣設(shè)計(jì)中，在關(guān)注實(shí)用性和安全性的同時(shí)，安全性正日益受到重視。而在電氣安全設(shè)計(jì)中，接地?zé)o疑起到舉足輕重的作用。

能提供或接受大量電荷可用來作為穩(wěn)定良好的基準(zhǔn)電位或參考電位的物體，一般指大地，理論上約定為零電位。不管是低壓配電裝置還是人們?nèi)粘Ｉ钏褂玫碾娖鞯榷加幸粋€(gè)零的參考電位，只有確定了參考電位，各種電氣設(shè)備才能正常運(yùn)行和使用。各電氣設(shè)備與大地做可靠連接稱作接地。但大地不是像電氣設(shè)備那樣配置有連接導(dǎo)線的接線端子的，為此需在大地內(nèi)埋入接地極引出接地線來實(shí)現(xiàn)與大地的連接。所以接地極即是用作與大地相連接的接線端子。就建筑物而言，它本是一個(gè)相對(duì)的地。

某一類高層地上30層，地下3層，地下1層為設(shè)備用房，設(shè)有配電室，弱電室；1層設(shè)有消防控制室，地下2層，3層戰(zhàn)時(shí)為常六核六甲類二等人員掩蔽所，平時(shí)為住宅儲(chǔ)藏室。地上部分1層，2層，3層局部為住宅。結(jié)構(gòu)體系為剪力墻結(jié)構(gòu)。根據(jù)當(dāng)?shù)毓╇姴块T要求，居民用電和公共用電配電室分開計(jì)量和管理，獨(dú)立進(jìn)線。

1 防雷接地

建筑電氣防雷接地主要是通過接地系統(tǒng)將建筑物電氣系統(tǒng)和接閃器直接接受或者間接感應(yīng)的雷電流引入大地中，在實(shí)際應(yīng)用中建筑電氣防雷接地裝置主要包括接地裝置、接地線和雷電接收裝置。

根據(jù)建筑物的長(zhǎng)寬高和當(dāng)?shù)氐哪昶骄妆┤?，算出雷擊次?shù)小于0.25，為三類防雷，采用裝設(shè)在建筑物上的接閃網(wǎng)、接閃帶組成的接閃器。并應(yīng)在整個(gè)屋面上組成20 m×20 m或24 m×16 m的網(wǎng)格，沿建筑物屋頂女兒墻設(shè)置φ10熱鍍鋅圓鋼作為避雷帶，凡凸出屋面的所有金屬構(gòu)件，如金屬通風(fēng)管、屋頂風(fēng)機(jī)等均應(yīng)與避雷帶可靠焊接。

本工程利用建筑物基礎(chǔ)鋼筋作為水平接地體，利用剪力墻內(nèi)4根Φ16以上主鋼筋作為防雷引下線，根國(guó)標(biāo)GB 50057—2010，利用建筑物內(nèi)鋼筋作為引下線之間沒有距離要求，但是為了防建筑物引下線附近的接觸電壓和跨步電壓，引下線的數(shù)量不少于10處，本工程為18處滿足要求。引下線上端與避雷帶，均壓環(huán)焊接，下端與接地網(wǎng)焊接，確保形成電氣通路。接地極利用基礎(chǔ)承臺(tái)梁中下部縱向主筋(4根)及承臺(tái)梁下管樁(間隔選取)之豎向主鋼筋；基礎(chǔ)地梁中主筋應(yīng)互焊(引上，下)且縱向搭接處焊接；管樁豎向主鋼筋互焊后采用兩根主鋼筋與承臺(tái)梁接地極連為一體。

每一個(gè)配電系統(tǒng)都需要考慮兩個(gè)接地，一個(gè)是電源端帶電導(dǎo)體的一點(diǎn)(通常是電源處自電源星形結(jié)點(diǎn)(中性點(diǎn))引出線上的一點(diǎn))的接地設(shè)置；另一個(gè)是電氣裝置內(nèi)外露導(dǎo)電部分(例如電氣設(shè)備的金屬外殼)的接地設(shè)置。前者稱系統(tǒng)接地，后者稱保護(hù)接地。

2 系統(tǒng)接地

在TN-C系統(tǒng)接地形式和TN-S系統(tǒng)接地形式之間選擇TN-C-S接地形式。具體分析如下：1)TN-C-S系統(tǒng)采用三相四線制進(jìn)線，從室外箱變的變壓器低壓側(cè)引來，其中一根為PEN線，節(jié)約了一根導(dǎo)線的成本，更經(jīng)濟(jì)。2)在總線進(jìn)戶處做重復(fù)接地，引出工作零線N線和保護(hù)接地線PE線，并在接地點(diǎn)后嚴(yán)格分開不再合并。3)在進(jìn)戶處做重復(fù)接地后，系統(tǒng)接線形式變?yōu)門N-S，為減少接地故障引起的電氣火災(zāi)危險(xiǎn)可在低壓配電柜出線處裝設(shè)剩余電流動(dòng)作保護(hù)器RCD。4)因?yàn)橹行跃€和保護(hù)接地線相互獨(dú)立，在需要雙電源供電的消防用電設(shè)備末端切換箱，可以安裝同時(shí)切斷中性線的四極開關(guān)，隔斷雜散電流，防止通過零線傳遞危險(xiǎn)電位，確?，F(xiàn)場(chǎng)維護(hù)人員的安全。5)因?yàn)樵谶M(jìn)線處做了重復(fù)接地，TN-S系統(tǒng)有效避免了中性線上的各點(diǎn)電位的不同，從而防止因電子信息設(shè)備上的電位差而產(chǎn)生的干擾，使電子信息系統(tǒng)的安全性得到保障。

TN-C-S系統(tǒng)電源進(jìn)線自戶外預(yù)裝式變電站引來，在進(jìn)建筑物時(shí)(例如總配電箱處)做重復(fù)接地，接地后工作零線和接地線嚴(yán)格分開。不但節(jié)省了一根專用的PE線，而且安全性能也能有很好的保障。當(dāng)發(fā)生接地故障人體遭受電擊時(shí)，其接觸電壓和TN-S系統(tǒng)一樣，都是建筑物內(nèi)故障電流在PE線上的電壓降沒有差別。

在小區(qū)變電站引來的三相四線電源進(jìn)建筑物做重復(fù)接地時(shí)，通常會(huì)遇到這樣的問題：保護(hù)接地中性線到底是先接PE線母排還是中性線母排，這也是在設(shè)計(jì)中容易忽略的一個(gè)問題，覺得差別不大。其實(shí)不然，兩者的先后順序有著本質(zhì)的區(qū)別，如果處理的不好還會(huì)帶來潛在的安全隱患。如先接中性線母排，如果低壓配電室內(nèi)配電柜的中性線連接板導(dǎo)電性能欠佳，而整個(gè)樓座的用電設(shè)備都失去PE線的保護(hù)，但是用電設(shè)備卻能一直工作，而且居民建筑中，存在大量的家用電器，還有一些手持電器，但其中的安全隱患是很難被發(fā)現(xiàn)的，可想而知帶來的嚴(yán)重后果。應(yīng)該先接PE母排，即使和母排的連接導(dǎo)電不良，導(dǎo)致中性線上沒有電流通過，設(shè)備不工作，但是這種故障我們是很容易發(fā)現(xiàn)并排除的，不會(huì)有潛在的危險(xiǎn)，與我們的設(shè)計(jì)理念也是相符的。

3 保護(hù)接地

保護(hù)接地主要措施有：1)總等電位聯(lián)結(jié)；2)輔助等電位聯(lián)結(jié)；3)局部等電位聯(lián)結(jié)。

本工程總等電位聯(lián)結(jié)措施，采用在本樓設(shè)備層的配電室內(nèi)設(shè)置總等電位聯(lián)結(jié)端子板(MEB)，總接地端子板與配電系統(tǒng)及電源進(jìn)線之PE線、接地裝置的接地母排、進(jìn)戶電纜金屬外皮、進(jìn)出戶水管、采暖管、信息系統(tǒng)進(jìn)線保護(hù)管及金屬構(gòu)件、電梯井構(gòu)架等均用等電位聯(lián)結(jié)線連接。

在地下二三人防層建筑結(jié)構(gòu)中的金屬構(gòu)件，如防護(hù)密閉門、密閉門、防爆波活門的金屬門框等均應(yīng)做等電位連接。各防護(hù)單元應(yīng)相互連通成總等電位，并應(yīng)與總接地體連接。

各層電氣豎井內(nèi)設(shè)置樓層等電位接地端子板和豎向接地干線，通過接地干線形成整個(gè)建筑物的等電位連接網(wǎng)絡(luò)。各層等電位接地端子板與接地干線相連，并與樓板鋼筋做等電位聯(lián)結(jié)。

本工程帶洗浴的衛(wèi)生間等潮濕場(chǎng)所均設(shè)置局部等電位聯(lián)結(jié)，在各衛(wèi)生間內(nèi)門后距地0.3 m處設(shè)一LEB端子板(暗裝)，端子板通過25×3鍍鋅扁鋼與就近結(jié)構(gòu)柱內(nèi)鋼筋連接，端子板設(shè)BVR-1×4JDG16暗敷至各金屬設(shè)備及構(gòu)件處做端子盒，以備衛(wèi)生間設(shè)備及金屬構(gòu)件就位后做局部等電位聯(lián)結(jié)。

輔助等電位聯(lián)結(jié)，本工程所有金屬橋架(線槽)及其支架、引入(引出)電纜金屬保護(hù)管間均做可靠金屬連接，且橋架(線槽)全長(zhǎng)不少于兩處與PE線連接，連接點(diǎn)為就近的相關(guān)配電箱，連接導(dǎo)線為BV-1×16導(dǎo)線。

本小區(qū)設(shè)兩處戶外預(yù)裝式變電站，進(jìn)建筑物共有三趟電源，居民用電，公共用電，備用回路。

在居民用電、公共用電和備用電源進(jìn)線三處進(jìn)戶點(diǎn)設(shè)置MEB端子板，采用室內(nèi)環(huán)形導(dǎo)體將總等電位連接端子板互相連通。以使每一電源進(jìn)線所供范圍內(nèi)的電氣設(shè)備的金屬外殼和其鄰近的裝置外可導(dǎo)電部分之間，在發(fā)生接地故障時(shí)呈現(xiàn)的電位差降低。

室內(nèi)環(huán)形導(dǎo)體采用40×4鍍鋅扁鋼墻內(nèi)暗敷，在支撐點(diǎn)處或過墻處，設(shè)有絕緣防護(hù)。

由上述的防雷接地可知：本工程利用基礎(chǔ)鋼筋做水平接地極，而且一般情況下總能滿足接地電阻值的要求，不需要另增人工接地極。進(jìn)出建筑的水暖干管(金屬材質(zhì)一般都經(jīng)過鍍鋅處理)，電纜的金屬外皮(銅質(zhì))，一般都進(jìn)入建筑物內(nèi)與MEB總等電位端子板做可靠連接，而MEB端子板分兩處與基礎(chǔ)鋼筋焊接，因此，都可以看作很好的自然接地體，并且耐腐蝕。基礎(chǔ)承臺(tái)梁中主筋，被水泥包裹，不會(huì)因與酸性或堿性的泥土接觸而受其腐蝕。其壽命幾乎是無限長(zhǎng)，不需要定期檢驗(yàn)或更換接地極，可節(jié)省大量維護(hù)工作和費(fèi)用，所以無需再打人工接地極來作接地。

綜上所述，在一棟建筑物內(nèi)接地的種類很多，防雷接地、系統(tǒng)接地、保護(hù)接地等。實(shí)際每個(gè)工程的情況是十分復(fù)雜的，隨著城市的建設(shè)，道路的擴(kuò)建，市政管網(wǎng)的覆蓋，沒有一個(gè)工程建筑能有完全獨(dú)立的接地系統(tǒng)，不但施工起來難度大，空間場(chǎng)地也非常受限制，即使實(shí)現(xiàn)了，因?yàn)椴煌牡貙?dǎo)致的電位差也會(huì)帶來內(nèi)在的安全隱患和干擾。因此，接地導(dǎo)體少，系統(tǒng)簡(jiǎn)單經(jīng)濟(jì)、便于維護(hù)、可靠性高且低阻抗的共用接地系統(tǒng)才是最好的選擇。

在電源進(jìn)建筑物處做重復(fù)接地，并在整個(gè)建筑內(nèi)做等電位聯(lián)結(jié)，在多處電源進(jìn)戶處采用M型圈連，總等電位連接箱MEB與建筑物內(nèi)鋼筋可靠焊接，并在消防控制室，弱電室，人防的防化值班室設(shè)置局部LEB端子箱。并通過電氣豎井設(shè)置縱向接地干線，與每樓層每戶的衛(wèi)生間的局部等電位端子箱LEB可靠連接。接地裝置采用共用接地，接地體主要采用建筑物基礎(chǔ)內(nèi)鋼筋做水平接地極，并與各進(jìn)線處的MEB可靠焊接。通過以上的安全措施，對(duì)建筑電氣低壓配電系統(tǒng)因接地故障而引起的接觸電壓能起到保護(hù)作用，能保證整個(gè)樓的電氣安全。

[1] 楊云娜.建筑電氣低壓配電設(shè)計(jì)中各種接地系統(tǒng)的探討[J].電子技術(shù)與軟件工程，2015(6)：138-139.

[2] 商 琦.高層建筑電氣防雷及接地技術(shù)探討[J].電子技術(shù)與軟件工程，2014(8):157-158.

[3] 李葆珺.民用電氣的接地保護(hù)措施探究[J].科技創(chuàng)新，2015(10):212-213.

Discussion on the grounding safety of high-rise building

Yang Chunxia

(TaiyuanUrbanPlanningDesignInstitute,Taiyuan030012,China)

Combining with a high-rise building example, this paper discussed the importance of grounding in building electrical design, elaborated the methods of lightning protection grounding, system grounding and protection grounding, and summarized the matters needing attention in grounding process, to ensure the safe operation of building electrical system.

high-rise building, electrical design, lightning protection grounding, system grounding, protection grounding

1009-6825(2016)32-0140-02

2016-09-07

楊春霞(1984- )，女，工程師

TU976.1

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