智能化樓宇電氣接地系統(tǒng)設計方法探討

【摘要】智能化樓宇為人們的生活和工作提供了極大的便利，其內(nèi)部包含多種系統(tǒng)，如閉路電視、辦公自動化、保安監(jiān)控、樓宇自動化、消防聯(lián)動控制等系統(tǒng)，而電氣接地系統(tǒng)的合理設計對于保障穩(wěn)定的通信傳輸和設備安全運行有著直接影響，若電氣接地系統(tǒng)設計存在問題，不僅會影響電氣設備的安全運行，而且會引發(fā)嚴重的安全事故，直接威脅人們的生命安全，所以應特別注意智能化樓宇電氣接地系統(tǒng)規(guī)劃設計，考慮到智能化樓宇的實際需求和具體條件，選擇合適的接地方式，積極優(yōu)化電氣接地系統(tǒng)設計，提高智能化樓宇電氣接地系統(tǒng)的耐久性、穩(wěn)定性和安全性。本文分析了常見接地形式，闡述了智能化樓宇電氣接地系統(tǒng)設計方法。

【關鍵詞】智能化樓宇；電氣接地系統(tǒng)；設計方法

近年來，現(xiàn)代化科學技術快速發(fā)展，各種高科技產(chǎn)品使人們的生活更加豐富多彩，智能化樓宇是一種高端建筑項目，其融合了多種先進科技，使人們充分感受到高科技的魅力。而智能化樓宇在給人們帶來極大便利的同時，人們也越來越關注智能化樓宇的安全性問題，由于智能化樓宇中的電氣系統(tǒng)設計比較復雜，對于安全性的要求非常高，所以必須做好智能化樓宇的電氣接地系統(tǒng)設計，從屏蔽接地、防靜電接地、電子設備防護接地、防雷保護接地、電源接地等多方面進行入手，全面提升智能化樓宇電氣接地系統(tǒng)設計的合理性和科學性。

1、常見接地形式

1.1 TN-C系統(tǒng)

TN-C系統(tǒng)即三相四線系統(tǒng)，其將中性線和保護線結合在一起，也稱為PEN線。智能化樓宇運行過程中單相負荷比較多，往往無法到三相負荷平衡，使得PEN線中流過的電流呈現(xiàn)出不平衡狀態(tài)，并且晶閘管、熒光燈等設備運行過程中產(chǎn)生很多高次諧波電流，造成中性線電位發(fā)生波動，引起中性點電位漂移，電流不穩(wěn)定，導致PEN線連接的電氣設備外殼帶電，嚴重威脅人們的生命安全，而且由于電位基準點發(fā)生變化，嚴重影響了精密儀器的可靠、準確運行。TN-C系統(tǒng)設計比較簡單，也非常經(jīng)濟，但是其在智能化樓宇中的應用受到多方面的限制，所以適用性較差。

1.2 TN-S系統(tǒng)

TN-S系統(tǒng)將將PE線和三相四線連接在一起，在實際應用中，其除了變壓器中性點位置PE保護接地線和中性線共同接地，其它的不存在任何兩線電氣連接。這種接地系統(tǒng)中受到三相負荷的影響，中性線有可能會帶電，而PE保護接地線不會帶電，所以TN-S系統(tǒng)具有較高的安全性，極大地保障了電氣設備和人們的人身安全。對于建筑項目中弱電設備，從接地體一端將弱電設備線路和接地引線連接起來，合理設置接地電阻，所有電氣設備獲取相同等電位基準點。

1.3 TN-C-S

TN-C-S系統(tǒng)實際應用中，中性線和部分保護線連接在一起，PE線和N線之間的連接點是分界面，一般情況下，這種系統(tǒng)主要被應用在建筑項目供電變電所，通過TN-C系統(tǒng)進行入戶設計，入戶位置進行重復接地，最終成為TN-S系統(tǒng)。經(jīng)過實踐證明，TN-C-S系統(tǒng)非常適合應用在智能化建筑項目中，能夠有效提高電氣系統(tǒng)的安全性。

1.4 TT系統(tǒng)

TT系統(tǒng)應用中PE線接地和電源中性點接地連接在一起，在正常運行狀態(tài)下，即使中性點帶電、三相負荷不平衡的狀態(tài)下，PE保護接地線也不會帶電。當單相接地發(fā)生故障時，受到保護接地的影響，若無法及時切斷故障，會導致電氣設備外殼帶電。和TN-S系統(tǒng)相比，TT系統(tǒng)的安全性較高。TT系統(tǒng)在智能化建筑項目中的應用，可以獲取基準接地電位，若共同使用TT系統(tǒng)和漏電保護器，對于智能化建筑小范圍區(qū)域可以利用TT系統(tǒng)作為電源接地。

1.5 IT系統(tǒng)

IT系統(tǒng)，即三相三線接地系統(tǒng)，這種系統(tǒng)中阻抗接地或者變壓器中性點不接地，沒有相電壓和中性線，只有線電壓，PE保護接地線獨立接線，這種系統(tǒng)最大的優(yōu)點在于某相接地時，電氣外殼也不會帶有電流，能夠安全、可靠的運行。然而IT系統(tǒng)無法配置中性線，所以其不適合應用在智能化樓宇中，無法滿足各種單相設備的運行需求。

2、智能化樓宇電氣接地系統(tǒng)設計方法

2.1 防雷保護接地

近年來，高層建筑項目越來越多，防雷保護接地對于保障建筑項目電氣系統(tǒng)的安全性有著關鍵作用，所以智能化樓宇電氣接地系統(tǒng)設計應特別注意做好防雷保護接地，利用接地裝置將感應雷或者直接雷電流引入大地，避免發(fā)生雷擊事故。為了提高防雷接地應用效果，必須設置完善的接地裝置，防雷接地工程施工設計時，一些設計人員盲目地進行接地電阻設置，多認為防雷效果主要由接地電阻決定，有效保障電氣設備的安全性。然而避雷接地裝置的電阻值越小，其也會引起快速散流，保持落雷物體較短的高電位時間，消除危險隱患，也會使得接觸電壓和跨步電壓不斷減小。但是經(jīng)過實踐和理論的證明，應特別重視接地網(wǎng)的接地電阻。智能化樓宇中包含很多布線系統(tǒng)和電子設備。根據(jù)建成的智能化樓宇，其吊頂、側墻、底板、頂板等位置幾乎全部布滿各種應用系統(tǒng)布線。電氣系統(tǒng)布線和電氣設備是最怕雷擊、抗干擾要求高而耐壓等級低的部分，反擊、串擊、直擊等會導致電氣設備受到嚴重干擾或者發(fā)生損壞，所以應可靠、嚴密地進行智能化樓宇防雷接地設計。同時，智能化樓宇電氣系統(tǒng)接地應基于防雷接地系統(tǒng)，構建完整、嚴密的防雷系統(tǒng)，一般情況下，智能化樓宇需要按照一級防雷等級，采取科學、有效的保護措施，對于弱點系統(tǒng)，其防雷接地系統(tǒng)主要按照三級防雷等級進行設計，第三級防雷接地系統(tǒng)設置在弱電機房配電網(wǎng)，第二集防雷接地系統(tǒng)設置在樓層配電箱，第一級防雷接地系統(tǒng)設置在樓高低壓配電。其中，避雷器和避雷針在智能化樓宇中的應用非常廣泛，避雷器在設置時，其主要是利用專用地線引入大地，避雷針主要是利用建筑物鋼筋或者鐵塔引入大地，并且智能化樓宇屋頂上還可以合理鋪設避雷帶，采用25*4mm鍍鋅扁鋼構成10m*10m網(wǎng)格，由針帶組合接閃器作為避雷帶的接閃器，避雷帶和建筑柱頭鋼筋、金屬構件進行電氣連接，利用樓層鋼筋、圈梁鋼筋、柱頭中鋼筋將防雷系統(tǒng)和引下線進行連接，接地體和柱頭鋼筋進行連接，防雷系統(tǒng)和墻面金屬構件進行連接，從而構成籠形的多層屏蔽防雷系統(tǒng)，不僅有效控制智能化樓宇電氣系統(tǒng)的電磁干擾，而且避免樓內(nèi)電氣設備遭受雷擊損壞。通常情況下，可以結合落雷反擊條件，確定不同防雷接地設備的接地電阻，由于智能化樓宇中電氣系統(tǒng)和弱電系統(tǒng)都連接在同一個接地體上，所以防雷接地電阻不能超過18歐姆，利用智能化樓宇地下層弱電井中的鋼筋作為防雷接地系統(tǒng)的接地端子，然后經(jīng)過銅排連接各樓層弱電間，并且弱電間中的各個電氣設備外殼也應共同連接接地線，對于衛(wèi)星天線、廣電、電信、計算UPS前端、消控中心等室外進線，設置合適的浪涌保護器，對于計算機網(wǎng)絡機房、安保中心、消控中心的合適位置設置等電位接地網(wǎng)。

2.2 電子電氣設備接地

2.2.1 邏輯接地

對于智能化樓宇電氣系統(tǒng)中的電子電氣設備，做好邏輯接地，以電子電氣設備外殼金屬板作為邏輯接地參考點，確保電氣系統(tǒng)線路處于同一基準電位，有效控制信號浮動，避免產(chǎn)生信號誤差，考慮到智能化樓宇中各種電氣設備位于不同位置，應合理進行邏輯接地設置，使其盡量處于同一電位，確保整個智能化樓宇電氣系統(tǒng)的安全、正常運行。

2.2.2 直流接地

智能化樓宇中安裝有很多計算機自動化設備、通訊設備和計算機，這些設備在輸出信息、邏輯動作、放大信號、轉換能量、傳輸信息、輸入信息等過程中利用微電流或者微電位快速完成這些過程，通過互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)實現(xiàn)不同設備的信息通信。同時，智能化樓宇電氣系統(tǒng)的直流接地不僅要設置一個穩(wěn)定性好、準確性高的供電電源，還要保持一個基準電位的穩(wěn)定性。引下線主要是利用大截面絕緣銅芯線，一端連接電子電氣設備，另一端連接基準電位，但是這個引線不能連接N中性線和PE線，實現(xiàn)穩(wěn)定、穩(wěn)定的直流接地。

2.2.3 安全保護接地

智能化樓宇中電氣系統(tǒng)設置非常復雜，有很多電子電氣設備都需要進行安全保護接地，對于非帶電導電構件和設備、弱電設備、強電設備等都應進行安全保護接地設計。而一旦電氣設備安全保護接地設置的絕緣線受到損壞，設備外殼也會帶電，接地裝置和電子電氣設備金屬外殼做好電氣連接，實現(xiàn)設備的安全保護接地，利用PE線將電子電氣設備金屬構件和不帶電金屬構架、外殼進行連接，嚴禁N中性線和PE線進行連接，若不對電子電氣設備進行安全保護接地，如果電子電氣設備某相絕緣線路發(fā)生損壞，設備金屬外殼很可能會帶電，造成漏電事故，嚴重威脅人們的生命安全。智能化樓宇電子電氣設備完成安全保護接地設置以后，大地和電子電氣設備金屬外殼進行合理連接，根據(jù)智能化樓宇電氣接地系統(tǒng)設計要求，設置合理的接地電阻，避免發(fā)生觸電事故，確保人們的生命安全，并且結合建筑電氣系統(tǒng)的具體運行狀況，在條件允許的情況下加裝保護接地裝置，適當將接地電阻降低，提高智能化樓宇電氣系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安全性，并且保障智能化樓宇中的人身安全和設備安全。

2.3 屏蔽接地

在智能化樓宇建筑中，結合電磁適應性要求，將電氣設備金屬外皮或者電纜屏蔽接地，形成屏蔽接地，還要根據(jù)智能化樓宇電氣系統(tǒng)運行要求，優(yōu)化電磁兼容設計。為了防止電氣設備發(fā)生損壞、各種設備產(chǎn)生機能故障，電氣系統(tǒng)布線應嚴格控制外來干擾和內(nèi)部傳導，綜合考慮電容電感應效應和導線耦合的影響，最大程度地減少這些干擾，對靜電放電、自然雷擊、大功率輻射電磁場、超高電壓等干擾來源進行有效控制，優(yōu)化屏蔽接地，對高傳輸效率接收和發(fā)送設備減少干擾，對電氣設備布線采取科學、有效的防護措施。通過正確接地和優(yōu)化屏蔽接地，減少智能化樓宇電氣系統(tǒng)的電磁干擾，連接PE線和電氣設備外殼，按照相關屏蔽接地要求，將PE線和屏蔽管路兩端進行穩(wěn)定、可靠的連接，室內(nèi)空間中PE線和多個電氣設備安全連接。

2.4 防靜電接地

在智能化樓宇中通過導靜電體將非絕緣物體或者帶靜電物體和大地連接形成電氣回路，從而實現(xiàn)防靜電接地。人們在干燥、潔凈的室內(nèi)空間中走動，或者對電氣設備進行移動、擦拭等，都有可能產(chǎn)生靜電。比如，人們在相對濕度約15%～20%建筑空間走動時，會產(chǎn)生約4萬伏靜電電壓，若電氣接地不合理，不僅會干擾電氣設備的正常運行，而且有可能會損壞其內(nèi)部芯片或者其它零器件，所以智能化樓宇室內(nèi)要做好防靜電接地，利用PE線和室內(nèi)電氣設備、各種設備外殼進行可靠連接。

結語：

近年來，智能化建筑項目不斷增多，其應用功能和使用性能越來越健全，先關設計人員應結合智能化樓宇電氣系統(tǒng)的運行情況和設計需求，采用科學、合理的接地形式，優(yōu)化各個環(huán)節(jié)的接地設置，積極完善各種接地技術，保障智能化樓宇電氣系統(tǒng)的可靠、穩(wěn)定、安全運行。

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