智能建筑电气保护与接地

智能建筑电气保护与接地
本文通过对几种常用接地系统进行分析，筛选出哪些接地系统适合智能建筑，并对其所应采取的各类接地措施作了说明与分析，对智能建筑应采取的电气保护与接地方法提出了适当的建议。

标签：智能建筑接地保护系统
电气工程是建筑项目的重要组成部分，对于建筑内部用户有着很大的影响。

为了保证建筑内部使用性能的正常发挥，在建筑安装过程中要维持良好的结构设施，这样才能营造出安全、准确、高效的建筑环境。

而这些功能主要由建筑中的各电气系统来实现，为了保证各系统安全可靠地运行，电气工程中的接地与保护系统显得尤其重要。

下面就智能建筑所需要选用的接地系统和应采取的各种接地措施进行一下分析。

1 低压配电系统的分类
在我国的《民用电气设计规范》（JGJ/Ｔ16-92）中将低压配电系统分为三种，即TN、TT、IT三种形式。

TN系统：电源变压器中性点接地，设备外露部分与中性线相连；根据电气设备外露导电部分与系统连接的不同方式又可分三类：即TN-C系统、TN-S系统、TN-C-S系统；TT系统：电源变压器中性点接地，电气设备外壳没有专用保护接地线（PE）；IT系统：电源变压器中性点不接地（或通过高阻抗接地），而电气设备外壳没有专用保护接地线（PE）。

对常用的这几种接地方式，哪一种能够适合智能化楼宇呢？下面进行一下分析。

1.1 TN系统
1.1.1 TN-C系统。

TN-C系统中整个系统的中性线N与保护线PE合二为一（称为PEN线），也称为三相四线系统。

该接地系统的特点是对接地故障灵敏度高，线路连接上较为简单、经济，但这类接地系统常常会出现不同的故障问题，被广泛运用在三相负荷较平衡的场所。

在智能化建筑内，三相负荷难以实现平衡，这主要是由于单相负荷所占比例大，在非故障情况下不平衡电流和高次谐波电流会在中性线上叠加，使其电压波动、电流不稳定。

不但会造成设备外壳带电，无法确保人身安全，而且也会使精密电子设备不能准确可靠运行。

因此该接地系统不能作为智能化建筑的接地系统。

1.1.2 TN－S系统。

TN－S是整个系统的中性线与保护线分开的TN系统。

其专用PE线在正常工作时没有电流通过，只有当设备绝缘损坏时，才有故障电流通过。

正常情况下的既使有三相不平衡电流叠加，PE线也不会产生对地电压；另外因为N线与PE线是分开的，即使N线断了，电气设备的金属外壳对地也不会产生电压。

由此可见该接地系统具备很高的安全可靠性，只要正确选择接地引线方式、
接地电阻值就可以使电子设备共同获得一个等电位基准点，如果智能建筑的各系统没有特殊的要求，可以选择TN－S系统接地系统。

1.1.3 TN－C－S系统。

TN－C－S系统是有一部分线路的中性线与保护线合一的TN系统。

TN-C-S供电系统是在TN-C系统上临时变通的作法。

当三相电力变压器工作接地情况良好、三相负载比较平衡时，TN-C-S系统在施工用电实践中效果还是可行的。

但是，在三相负载不平衡、建筑施工工地有专用的电力变压器时，必须采用TN-S方式供电系统。

这类系统里的中性线N常会带电，保护接地线PE不会出现带电的影响。

当整个接地系统在正常运行过程中，其通常会出现各种结构变化，但系统内部基本上都不带电。

因而，TN-S接地系统能够达到提升建筑物及人自身的安全性能。

此外，若需要运用接地引线，对各个部分的接地都必须要进行有效的调整，保证接地电阻值使电子设备处于正常的运行状态，由此可见TN-C-S系统也可应用于智能建筑物的接地系统。

1.2 TT系统
TT系统是中性点直接接地，电气装置的外露可接近导体通过保护接地线接至与电力系统接地点无关的接地极的低压配电系统。

在采用此系统保护时，当一个设备发生漏电故障，设备金属外壳所带的故障电压较大，而电流较小，不利于保护开关的动作，对人和设备有危害。

由此可见其安全系数较低，很少被智能建筑采用。

1.3 IT系统
IT系统是电源端的中性点不接地或有一点通过阻抗接地，电气装置的外露可导电部分直接接地的配电系统。

该系统的特点是当其中一相接地时，不会使设备外壳带有较大的电流，其系統可以照常运行；又因为系统内所有设备的外露可导电部分都是各自经保护接地线分别直接接地，各设备间的接地无直接联系，因此也适用于对计算机系统和精密仪表装置等的供电。

但又因其不能配出中性线N，不适用于拥有大量单相设备的智能化大楼。

2 智能建筑电气的保护与接地
在智能化楼宇内，要求保护接地的地方非常多，包括配电装置设备、精密仪表仪器、空调机组设备等，以及一些正常情况下不带电的导电构件，均必须采用有效的保护措施。

除了要正确选择接地系统外，还要对上述设备、导电构件采取不同的接地方式，如防雷接地、保护接地、工作接地、防静电接地、屏蔽接地、信号接地等。

2.1 防雷接地
为了防止雷电过电压对人身或设备产生危害，把雷电流迅速导入大地，以防止雷害而设置的过电压保护设备的接地。

如避雷针、避雷器等。

雷电入侵建筑有直击雷和感应雷两种方式。

直击雷对智能建筑内的电子设备的影响很小，通常不
必采取防护直击雷的措施，而感应雷则是由雷闪电流产生的强大电磁场变化与导体感应出的过电压、过电流形成雷击，为保护电气设备及人身安全则必须采取措施。

2.2 保护接地
所谓保护接地就是将正常情况下不带电，而在绝缘材料损坏后或其他情况下可能带电的电器金属部分（即与带电部分相绝缘的金属结构部分）用导线与接地体可靠连接起来的一种保护接线方式。

在智能建筑内，要求保护接地的设备很多，如变压器、电机、电器、照明器具的外壳与底座，配电装置的金属框架，电力设备传动装置，电力配线钢管，交、直流电力电缆的金属外皮等。

在电源中性点不接地的系统中，如果电气设备金属外壳不接地，当设备带电部分某处绝缘损坏碰壳时，外壳就带电，其电位与设备带电部分的电位相同。

由于线路与大地之间存在电容，或者线路某处绝缘不好，当人体触及带电的设备外壳时，接地电流将全部流经人体，显然这是十分危险的。

采取保护接地后，接地电流将同时沿着接地体与人体两条途径流过。

因为人体电阻比保护接地电阻大得多，所以流过人体的电流就很小，绝大部分电流从接地体流过，从而可以避免或减轻触电的伤害。

由此可知，保护接地是通过限制带电外壳对地电压(控制接地电阻的大小)或减小通过人体的电流来达到保障人身安全的目的。

保护接地电阻过大，漏电设备外壳对地电压就较高，触电危险性相应增加。

保护接地电阻过小，又要增加钢材的消耗和工程费用，因此，其阻值必须全面考虑。

在电源中性点不接地或经阻抗接地的低压系统中，保护接地电阻不宜超过4Ω。

当配电变压器的容量不超过100kV A时，由于系统布线较短，保护接地电阻可放宽到10Ω。

土壤电阻率高的地区(沙土、多石土壤)，保护接地电阻可允许不大于30Ω；在电源中性点直接接地低压系统中，保护接地电阻必须计算确定。

2.3 工作接地
为了满足电力系统或电气设备的运行要求，而将电力系统的某一点进行接地。

如电力系统的中性点接地、各种电路的工作地等。

2.4 防静电接地
静电主要是因为摩擦等造成的积蓄电荷，为了消除静电对人身和设备产生危害而进行的接地，如将某些液体或气体的金属输送管道或车辆的接地和计算机机房接地等。

防静电接地要求在洁静干燥环境中，所有设备外壳及室内（包括地坪）设施必须均与PE线多点可靠连接。

做好静电接地的相关处理能够避免电力设备出现受损状况，防止整体设备芯片击坏。

防静电接地需要对设备运行环境加以处理，这些都是建筑标准的需要。

2.5 屏蔽接地
为防止电磁感应而对视、音频线的屏蔽金属外皮、电子设备的金属外壳、屏蔽罩、建筑物的金属屏蔽网（如测灵敏度、选择性等指标的屏蔽室）进行接地的一种防护措施。

在所有接地中，屏蔽地最复杂，有种说不清，道不明的感觉。

因为屏蔽本身既可防外界干扰，又可能通过它对外界构成干扰，而在设备内各元器件之间也须防电磁干扰。

屏蔽不良、接地不当会引起干扰，这些干扰主要有：交流干扰，这主要由交流电源引起；高频干扰，这类干扰来自各类无线发射台的变频或超变频信号，它们窜入电子设备后在机内得到非正常解调而形成声频干扰。

屏蔽及其正确接地是防止这两类干扰的最佳保护方法。

可将设备外壳与PE线连接；导线的屏蔽接地要求屏蔽管路两端与PE线可靠连接；室内屏蔽也应多点与PE线可靠连接。

2.6 信号地
各种电子电路，都有一个基准电位点，这个基准电位点就是信号地。

它的作用是保证电路有一个统一的基准电位，不至于浮动而引起信号误差。

信号地的连接是：同一设备的信号输入端地与信号输出端地不能联在一起，而应分开；前级（设备）的输出地只有与后级（设备）的输入地相连。

否则，信号可能通过地线形成反馈，引起信号的浮动。

这在设备的测试中，信号地的连接尤其要引起注意。

不然就会造成测试结果的不准确。