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智能樓宇的電氣保護與接地
【摘 要】本文通過(guò)對幾種供電接地系統的概括介紹，篩選出適合作為智能樓宇的供電接地系統，并對其所應采取的各類(lèi)接地措施作了較為詳盡的說(shuō)明與分析，對智能樓宇應采取的電氣保護與接地方法提出了適當的建議。【關(guān)鍵詞】負荷平衡電位基準點(diǎn)TN－S單點(diǎn)接地防靜電接地統一接地體
在建筑物供配電設計中，接地系統設計占有重要的地位，因為它關(guān)系到供電系統的可靠性，安全性。不管哪類(lèi)建筑物，在供電設計中總包含有接地系統設計。而且，隨著(zhù)建筑物的要求不同，各類(lèi)設備的功能不同，接地系統也相應不同。尤其進(jìn)入90年代后，大量的智能化樓宇的出現對接地系統設計提出了許多新的內容。在常用的幾種接地方式中，哪一種能夠適合智能化樓宇呢？我們不妨分析一下下面幾種接地系統。
1.TN－C系統
TN－C系統被稱(chēng)之為三相四線(xiàn)系統，該系統中性線(xiàn)N與保護接地PE合二為一，通稱(chēng)PEN線(xiàn)。這種接地系統雖對接地故障靈敏度高，線(xiàn)路經(jīng)濟簡(jiǎn)單，但它只適合用于三相負荷較平衡的場(chǎng)所。智能化大樓內，單相負荷所占比重較大，難以實(shí)現三相負荷平衡，PEN線(xiàn)的不平衡電流加上線(xiàn)路中存在著(zhù)的由于熒光燈、晶閘管（可控硅）等設備引起的高次諧波電流，在非故障情況下，會(huì )在中性線(xiàn)N上疊加，使中性線(xiàn)N電壓波動(dòng)，且電流時(shí)大時(shí)小極不穩定，造成中性點(diǎn)接地電位不穩定漂移。不但會(huì )使設備外殼（與PEN線(xiàn)連接）帶電，對人身造成不安全，而且也無(wú)法取到一個(gè)合適的電位基準點(diǎn)，精密電子設備無(wú)法準確可靠運行。因此TN－C接地系統不能作為智能化建筑的接地系統。
2.TN－C－S系統
TN－C－S系統由兩個(gè)接地系統組成，第一部分是TN－C系統，第二部分是TN－S系統，分界面在N線(xiàn)與PE線(xiàn)的連接點(diǎn)。該系統一般用在建筑物的供電由區域變電所引來(lái)的場(chǎng)所，進(jìn)戶(hù)之前采用TN－C系統，進(jìn)戶(hù)處做重復接地，進(jìn)戶(hù)后變成TN－S系統。TN－C系統前面已做分析。TN－S系統的特點(diǎn)是：中性線(xiàn)N與保護接地線(xiàn)PE在進(jìn)戶(hù)時(shí)共同接地后，不能再有任何電氣連接。該系統中，中性線(xiàn)N常會(huì )帶電，保護接地線(xiàn)PE沒(méi)有電的來(lái)源。PE線(xiàn)連接的設備外殼及金屬構件在系統正常運行時(shí),始終不會(huì )帶電.因此TN－S接地系統明顯提高了人及物的安全性.同時(shí)只要我們采取接地引線(xiàn),各自都從接地體一點(diǎn)引出,及選擇正確的接地電阻值使電子設備共同獲得一個(gè)等電位基準點(diǎn)等措施,那么TN－C－S系統可以作為智能型建筑物的一種接地系統。
3.TN－S系統
TN－S是一個(gè)三相四線(xiàn)加PE線(xiàn)的接地系統。通常建筑物內設有獨立變配電所時(shí)進(jìn)線(xiàn)采用該系統。TN－S系統的特點(diǎn)是，中性線(xiàn)N與保護接地線(xiàn)PE除在變壓器中性點(diǎn)共同接地外，兩線(xiàn)不再有任何的電氣連接。中性線(xiàn)N是帶電的，而PE線(xiàn)不帶電。該接地系統完全具備安全和可靠的基準電位。只要象TN－C－S接地系統，采取同樣的技術(shù)措施，TN－S系統可以用作智能建筑物的接地系統。如果計算機等電子設備沒(méi)有特殊的要求時(shí)，一般都采用這種接地系統。
4.TT系統
通常稱(chēng)TT系統為三相四線(xiàn)接地系統。該系統常用于建筑物供電來(lái)自公共電網(wǎng)的地方。TT系統的特點(diǎn)是中性線(xiàn)N與保護接地線(xiàn)PE無(wú)一點(diǎn)電氣連接，即中性點(diǎn)接地與PE線(xiàn)接地是分開(kāi)的。該系統在正常運行時(shí)，不管三相負荷平衡不平衡，在中性線(xiàn)N帶電情況下，PE線(xiàn)不會(huì )帶電。只有單相接地故障時(shí)，由于保護接地靈敏度低，故障不能及時(shí)切斷，設備外殼才可能帶電。正常運行時(shí)的TT系統類(lèi)似于TN－S系統，也能獲得人與物的安全性和取得合格的基準接地電位。隨著(zhù)大容量的漏電保護器的出現，該系統也會(huì )越來(lái)越作為智能型建筑物的接地系統。從目前的情況來(lái)看，由于公共電網(wǎng)的電源質(zhì)量不高，難以滿(mǎn)足智能化設備的要求，所以TT系統很少被智能化大樓采用。
5.IT系統
IT系統是三相三線(xiàn)式接地系統，該系統變壓器中性點(diǎn)不接地或經(jīng)阻抗接地，無(wú)中性線(xiàn)N，只有線(xiàn)電壓（380V），無(wú)相壓壓（220V），保護接地線(xiàn)PE各自獨立接地。該系統的優(yōu)點(diǎn)是當一相接地時(shí)，不會(huì )使外殼帶有較大的故障電流，系統可以照常運行。缺點(diǎn)是不能配出中性線(xiàn)N。因此它是不適用于擁有大量單相設備的智能化大樓的。
在智能化樓宇內，要求保護接地的設備非常多，有強電設備，弱電設備，以及一些正常情況下不帶電的導電設備與構件，均必須采用有效的保護接地。如果采用TN－C系統，將TN－C系統中的N線(xiàn)同時(shí)用做接地線(xiàn)；或者在TN－S系統中將N線(xiàn)與PE線(xiàn)接在一起，再連接到底板上去；再或不設置電子設備的直流接地引線(xiàn)，而將直流接地直接接到PE線(xiàn)上；有的干脆把N線(xiàn)、PE線(xiàn)、直流接地線(xiàn)混接在一起。以上這些做法都是不符合接地要求的，且是錯誤的。前面已經(jīng)分析過(guò)，在智能化大樓內，單相用電設備較多，單相負荷比重較大，三相負荷通常是不平衡的，因此在中性線(xiàn)N中帶有隨機電流。另外，由于大量采用熒光燈照明，其所產(chǎn)生的三次諧波疊加在N線(xiàn)上，加大了N線(xiàn)上的電流量，如果將N線(xiàn)接到設備外殼上，會(huì )造成電擊或火災事故；如果在TN－S系統中將N線(xiàn)與PE線(xiàn)連在一起再接到設備外殼上，那么危險更大，凡是接到PE線(xiàn)上的設備，外殼均帶電；會(huì )擴大電擊事故的范圍；如果將N線(xiàn)、PE線(xiàn)、直流接地線(xiàn)均接在一起除會(huì )發(fā)生上述的危險外，電子設備將會(huì )受到干擾而無(wú)法工作。因此智能建筑應設置電子設備的直流接地，交流工作接地，安全保護接地，及普通建筑也應具備的防雷保護接地。此外，由于智能建筑內多設有具有防靜電要求的程控交換機房，計算??浚??蘭盎鷦直ň?囁厥遙?約按罅懇資艿绱挪ǜ扇諾木?艿繾右瞧魃璞福??栽謚悄芑?ビ畹納杓坪褪┕ぶ校?褂?悸欠讕駁緗擁睪推簾謂擁氐囊?蟆?nbsp;
下面，我們接著(zhù)分析一下智能化樓宇應采取的各種接地措施。
１.防雷接地：為把雷電流迅速導入大地，以防止雷害為目的的接地叫作防雷接地。
智能化樓宇內有大量的電子設備與布線(xiàn)系統，如通信自動(dòng)化系統，火災報警及消防聯(lián)動(dòng)控制系統，樓宇自動(dòng)化系統，保安監控系統，辦公自動(dòng)化系統，閉路電視系統等，以及他們相應的布線(xiàn)系統。從已建成的大樓看，大樓的各層頂板，底板，側墻，吊頂內幾乎被各種布線(xiàn)布滿(mǎn)。這些電子設備及布線(xiàn)系統一般均屬于耐壓等級低，防干擾要求高，最怕受到雷擊的部分。不管是直擊，串擊，反擊都會(huì )使電子設備受到不同程度的損壞或嚴重干擾。因此對智能化樓宇的防雷接地設計必須嚴密，可靠。智能化樓宇的所有功能接地，必須以防雷接地系統為基礎，并建立嚴密，完整的防雷結構。
智能建筑多屬于一級負荷，應按一級防雷建筑物的保護措施設計，接閃器采用針帶組合接閃器，避雷帶采用25×4（mm）鍍鋅扁鋼在屋頂組成≤10×10（m）的網(wǎng)格，該網(wǎng)格與屋面金屬構件作電氣連接，與大樓柱頭鋼筋作電氣連接，引下線(xiàn)利用柱頭中鋼筋，圈梁鋼筋，樓層鋼筋與防雷系統連接，外墻面所有金屬構件也應與防雷系統連接，柱頭鋼筋與接地體連接，組成具有多層屏蔽的籠形防雷體系。這樣不僅可以有效防止雷擊損壞樓內設備，而且還能防止外來(lái)的電磁干擾。
各類(lèi)防雷接地裝置的工頻接地電阻，一般應根據落雷時(shí)的反擊條件來(lái)確定。防雷裝置如與電氣設備的工作接地合用一個(gè)總的接地網(wǎng)時(shí)，接地電阻應符
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