智能化楼宇电气接地系统设计方法探讨

2016-02-18荆利军劳文武天津城市职业学院天津300250

中国房地产业 2016年13期

文/荆利军、劳文武　天津城市职业学院　天津　300250

智能化楼宇电气接地系统设计方法探讨

文/荆利军、劳文武天津城市职业学院天津300250

智能化楼宇为人们的生活和工作提供了极大的便利，其内部包含多种系统，如闭路电视、办公自动化、保安监控、楼宇自动化、消防联动控制等系统，而电气接地系统的合理设计对于保障稳定的通信传输和设备安全运行有着直接影响，若电气接地系统设计存在问题，不仅会影响电气设备的安全运行，而且会引发严重的安全事故，直接威胁人们的生命安全，所以应特别注意智能化楼宇电气接地系统规划设计，考虑到智能化楼宇的实际需求和具体条件，选择合适的接地方式，积极优化电气接地系统设计，提高智能化楼宇电气接地系统的耐久性、稳定性和安全性。本文分析了常见接地形式，阐述了智能化楼宇电气接地系统设计方法。

智能化楼宇；电气接地系统；设计方法

近年来，现代化科学技术快速发展，各种高科技产品使人们的生活更加丰富多彩，智能化楼宇是一种高端建筑项目，其融合了多种先进科技，使人们充分感受到高科技的魅力。而智能化楼宇在给人们带来极大便利的同时，人们也越来越关注智能化楼宇的安全性问题，由于智能化楼宇中的电气系统设计比较复杂，对于安全性的要求非常高，所以必须做好智能化楼宇的电气接地系统设计，从屏蔽接地、防静电接地、电子设备防护接地、防雷保护接地、电源接地等多方面进行入手，全面提升智能化楼宇电气接地系统设计的合理性和科学性。

1、常见接地形式

1.1TN-C系统

TN-C系统即三相四线系统，其将中性线和保护线结合在一起，也称为PEN线。智能化楼宇运行过程中单相负荷比较多，往往无法到三相负荷平衡，使得PEN线中流过的电流呈现出不平衡状态，并且晶闸管、荧光灯等设备运行过程中产生很多高次谐波电流，造成中性线电位发生波动，引起中性点电位漂移，电流不稳定，导致PEN线连接的电气设备外壳带电，严重威胁人们的生命安全，而且由于电位基准点发生变化，严重影响了精密仪器的可靠、准确运行。TN-C系统设计比较简单，也非常经济，但是其在智能化楼宇中的应用受到多方面的限制，所以适用性较差。

1.2TN-S系统

TN-S系统将将PE线和三相四线连接在一起，在实际应用中，其除了变压器中性点位置PE保护接地线和中性线共同接地，其它的不存在任何两线电气连接。这种接地系统中受到三相负荷的影响，中性线有可能会带电，而PE保护接地线不会带电，所以TN-S系统具有较高的安全性，极大地保障了电气设备和人们的人身安全。对于建筑项目中弱电设备，从接地体一端将弱电设备线路和接地引线连接起来，合理设置接地电阻，所有电气设备获取相同等电位基准点。

1.3TN-C-S

TN-C-S系统实际应用中，中性线和部分保护线连接在一起，PE线和N线之间的连接点是分界面，一般情况下，这种系统主要被应用在建筑项目供电变电所，通过TN-C系统进行入户设计，入户位置进行重复接地，最终成为TN-S系统。经过实践证明，TN-C-S系统非常适合应用在智能化建筑项目中，能够有效提高电气系统的安全性。

1.4TT系统

TT系统应用中PE线接地和电源中性点接地连接在一起，在正常运行状态下，即使中性点带电、三相负荷不平衡的状态下，PE保护接地线也不会带电。当单相接地发生故障时，受到保护接地的影响，若无法及时切断故障，会导致电气设备外壳带电。和TN-S系统相比，TT系统的安全性较高。TT系统在智能化建筑项目中的应用，可以获取基准接地电位，若共同使用TT系统和漏电保护器，对于智能化建筑小范围区域可以利用TT系统作为电源接地。

1.5IT系统

IT系统，即三相三线接地系统，这种系统中阻抗接地或者变压器中性点不接地，没有相电压和中性线，只有线电压，PE保护接地线独立接线，这种系统最大的优点在于某相接地时，电气外壳也不会带有电流，能够安全、可靠的运行。然而IT系统无法配置中性线，所以其不适合应用在智能化楼宇中，无法满足各种单相设备的运行需求。

2、智能化楼宇电气接地系统设计方法

2.1防雷保护接地

近年来，高层建筑项目越来越多，防雷保护接地对于保障建筑项目电气系统的安全性有着关键作用，所以智能化楼宇电气接地系统设计应特别注意做好防雷保护接地，利用接地装置将感应雷或者直接雷电流引入大地，避免发生雷击事故。为了提高防雷接地应用效果，必须设置完善的接地装置，防雷接地工程施工设计时，一些设计人员盲目地进行接地电阻设置，多认为防雷效果主要由接地电阻决定，有效保障电气设备的安全性。然而避雷接地装置的电阻值越小，其也会引起快速散流，保持落雷物体较短的高电位时间，消除危险隐患，也会使得接触电压和跨步电压不断减小。但是经过实践和理论的证明，应特别重视接地网的接地电阻。智能化楼宇中包含很多布线系统和电子设备。根据建成的智能化楼宇，其吊顶、侧墙、底板、顶板等位置几乎全部布满各种应用系统布线。电气系统布线和电气设备是最怕雷击、抗干扰要求高而耐压等级低的部分，反击、串击、直击等会导致电气设备受到严重干扰或者发生损坏，所以应可靠、严密地进行智能化楼宇防雷接地设计。同时，智能化楼宇电气系统接地应基于防雷接地系统，构建完整、严密的防雷系统，一般情况下，智能化楼宇需要按照一级防雷等级，采取科学、有效的保护措施，对于弱点系统，其防雷接地系统主要按照三级防雷等级进行设计，第三级防雷接地系统设置在弱电机房配电网，第二集防雷接地系统设置在楼层配电箱，第一级防雷接地系统设置在楼高低压配电。其中，避雷器和避雷针在智能化楼宇中的应用非常广泛，避雷器在设置时，其主要是利用专用地线引入大地，避雷针主要是利用建筑物钢筋或者铁塔引入大地，并且智能化楼宇屋顶上还可以合理铺设避雷带，采用25*4mm镀锌扁钢构成10m*10m网格，由针带组合接闪器作为避雷带的接闪器，避雷带和建筑柱头钢筋、金属构件进行电气连接，利用楼层钢筋、圈梁钢筋、柱头中钢筋将防雷系统和引下线进行连接，接地体和柱头钢筋进行连接，防雷系统和墙面金属构件进行连接，从而构成笼形的多层屏蔽防雷系统，不仅有效控制智能化楼宇电气系统的电磁干扰，而且避免楼内电气设备遭受雷击损坏。通常情况下，可以结合落雷反击条件，确定不同防雷接地设备的接地电阻，由于智能化楼宇中电气系统和弱电系统都连接在同一个接地体上，所以防雷接地电阻不能超过18欧姆，利用智能化楼宇地下层弱电井中的钢筋作为防雷接地系统的接地端子，然后经过铜排连接各楼层弱电间，并且弱电间中的各个电气设备外壳也应共同连接接地线，对于卫星天线、广电、电信、计算UPS前端、消控中心等室外进线，设置合适的浪涌保护器，对于计算机网络机房、安保中心、消控中心的合适位置设置等电位接地网。

2.2电子电气设备接地

2.2.1逻辑接地

对于智能化楼宇电气系统中的电子电气设备，做好逻辑接地，以电子电气设备外壳金属板作为逻辑接地参考点，确保电气系统线路处于同一基准电位，有效控制信号浮动，避免产生信号误差，考虑到智能化楼宇中各种电气设备位于不同位置，应合理进行逻辑接地设置，使其尽量处于同一电位，确保整个智能化楼宇电气系统的安全、正常运行。

2.2.2直流接地

智能化楼宇中安装有很多计算机自动化设备、通讯设备和计算机，这些设备在输出信息、逻辑动作、放大信号、转换能量、传输信息、输入信息等过程中利用微电流或者微电位快速完成这些过程，通过互联网系统实现不同设备的信息通信。同时，智能化楼宇电气系统的直流接地不仅要设置一个稳定性好、准确性高的供电电源，还要保持一个基准电位的稳定性。引下线主要是利用大截面绝缘铜芯线，一端连接电子电气设备，另一端连接基准电位，但是这个引线不能连接N中性线和PE线，实现稳定、稳定的直流接地。

2.2.3安全保护接地

智能化楼宇中电气系统设置非常复杂，有很多电子电气设备都需要进行安全保护接地，对于非带电导电构件和设备、弱电设备、强电设备等都应进行安全保护接地设计。而一旦电气设备安全保护接地设置的绝缘线受到损坏，设备外壳也会带电，接地装置和电子电气设备金属外壳做好电气连接，实现设备的安全保护接地，利用PE线将电子电气设备金属构件和不带电金属构架、外壳进行连接，严禁N中性线和PE线进行连接，若不对电子电气设备进行安全保护接地，如果电子电气设备某相绝缘线路发生损坏，设备金属外壳很可能会带电，造成漏电事故，严重威胁人们的生命安全。智能化楼宇电子电气设备完成安全保护接地设置以后，大地和电子电气设备金属外壳进行合理连接，根据智能化楼宇电气接地系统设计要求，设置合理的接地电阻，避免发生触电事故，确保人们的生命安全，并且结合建筑电气系统的具体运行状况，在条件允许的情况下加装保护接地装置，适当将接地电阻降低，提高智能化楼宇电气系统的稳定性和安全性，并且保障智能化楼宇中的人身安全和设备安全。

2.3屏蔽接地

在智能化楼宇建筑中，结合电磁适应性要求，将电气设备金属外皮或者电缆屏蔽接地，形成屏蔽接地，还要根据智能化楼宇电气系统运行要求，优化电磁兼容设计。为了防止电气设备发生损坏、各种设备产生机能故障，电气系统布线应严格控制外来干扰和内部传导，综合考虑电容电感应效应和导线耦合的影响，最大程度地减少这些干扰，对静电放电、自然雷击、大功率辐射电磁场、超高电压等干扰来源进行有效控制，优化屏蔽接地，对高传输效率接收和发送设备减少干扰，对电气设备布线采取科学、有效的防护措施。通过正确接地和优化屏蔽接地，减少智能化楼宇电气系统的电磁干扰，连接PE线和电气设备外壳，按照相关屏蔽接地要求，将PE线和屏蔽管路两端进行稳定、可靠的连接，室内空间中PE线和多个电气设备安全连接。

2.4防静电接地

在智能化楼宇中通过导静电体将非绝缘物体或者带静电物体和大地连接形成电气回路，从而实现防静电接地。人们在干燥、洁净的室内空间中走动，或者对电气设备进行移动、擦拭等，都有可能产生静电。比如，人们在相对湿度约15％～20％建筑空间走动时，会产生约4万伏静电电压，若电气接地不合理，不仅会干扰电气设备的正常运行，而且有可能会损坏其内部芯片或者其它零器件，所以智能化楼宇室内要做好防静电接地，利用PE线和室内电气设备、各种设备外壳进行可靠连接。