住宅電氣接地設計的分析

劉海成 張 晶

摘要:隨著人們生活水平的不斷提高,家用電器的普及,住宅中用電安全問題更為突出。如何做好接地設計,是有效防止事故隱患的安全措施。

關鍵詞:住宅;電氣接地設計

1 住宅低壓配電系統的接地型式

在我國,許多城市供電部門和國外大多數國家的供電公司都規定,由地方低壓電網供電的用戶必須用TT系統。但當建筑物內設有10/0.4KV配電變壓器供電電源時,由于變壓器中性點應接地,如果采用TT系統,在一幢建筑物內設多個接地裝置,在技術上和經濟上都不妥,應采用各種接地的共用接地裝置,故全樓低壓配電系統式應用TN-S系統。所以由室外低壓電源供電時,住宅內低壓配電系統的接地型式應用TT系統;;當住宅內設有10/0.4KV配電變壓器作供電電源時,低壓配電系統的接地型式應全部采用TN-S系統,不應采用TN-C系統或TT系統。

1.1 接地型式采用TT系統的住宅建筑,應設保護接地裝置,在電源進線處將保護線(PE)線用接地線(E線)與保護接地裝置的接地體連接起來(不得與N線相連接)。

1.2 接地電孤短路是常見多發的電氣火災起因。由于電弧短路電流小,一般的斷路器不能及時切斷電源,而具有漏電保護功能的斷路器對電弧短路電流有很高的動作靈敏度,能及時切斷電源,防止電氣火災的發生,保護人身和財產的安全。所以《規范》規定,每幢住宅的總電源進線斷路器,應具有漏電保護功能;除空調插座外,其它電源插座電路應設置漏電保護裝置。

1.3 采用漏電保護裝置做接地故障保護,漏電斷路器除首先應滿足斷電器的保護要求外,負載側的中性線(N線)不得與其它回路共用。漏電保護裝置的額定漏電動作電流,應不小于線路和設備的正常泄漏電流最大值的2倍。漏電保護裝置的額定漏電動作電流可用下列經驗數據計算;單項線路額定漏電動作電流應大于線路最大供電電流的1/2000;三相線路額定漏電動作電流應大于線路最大供電電流的1/1000。

1.4 漏電保護裝置的額定漏電動作電流和動作時間應分級保護,一般分為兩級。保護用電設備應采用快速動作的漏電保護裝置;安裝在電源側應采用低靈敏度延時型的漏電保護裝置。安裝在電源側的漏電保護裝置是防止電氣火災的發生,額定漏電動作電流不應超過0.5A。額定漏電動作電流的動作時間,按《規范》執行。

2 接地裝置

2.1 TT系統在負荷側應設置和電源接地裝置無電氣聯系的保護接地裝置,各電氣設備外露可導電部分應用PE線連接至保護接地裝置上。TN系統在負荷側一般應設重復接地裝置,各電氣設備外露可導電部分應接PE線和N線都與重復接地裝置連接。保護接地裝置和重復接地裝置可單獨設置。住宅建筑推薦將各種接地的接地線都接在建筑物的一個接地裝置上,不同類型接地共用的接地裝置稱為共用接地裝置。有條件時,應盡量利用建筑物基礎作共同接地裝置。

2.2 根據《規范》規定,功能性接地干線應用不小于25mm銅芯絕緣電線或電纜,并采用一點接地方式。接地干線宜穿硬質塑料管引至接地體;如穿金屬管不得與功能性接地線有電氣連接通路。接至各弱電主機設備的功能性接地支線,應用銅芯絕緣導線,其芯線截面不小于4mm。

2.3 當前,住宅中各種電子設備廣泛使用,要求對電子設備加強過電壓保護和設正常工作的功能性接地。《規范》規定,弱電系統的架空明線、架空電纜的避雷針、分線箱避雷器、用戶終端避雷器都應設過電壓保護的保護接地裝置。

2.4 保護線接至各電氣設備金屬外殼及各弱電系統中需要設保護接地的線路、分線設備、終端設備的金屬外殼和過電壓保護器的接地端,保護線的選擇按《規范》要求選取。

2.5 共同接地裝置的接地電阻取值,按《規范》的規定,功能性接地與其它包括有防雷接地的共用接地,共用接地裝置的接地電阻不大于1Ω。功能性接地與其它無防雷接地的共用接地,共用接地裝置的接地電阻應符合其中最小值的要求。為了防止不同類型接地的接地線之間的干擾和反擊,不同類型接地的接地線引至共用接地裝置的接地點應分開,相互之間間距應不小于5m,當受到地方條件限制時可適當減小,但也不得小于3m。

3 接地范圍的確定

接地是保障電氣安全所必須采用的重要措施之一。但并不是所有的電力、通信系統、電力和通信設備以及線路都需要接地。電力系統及通信系統的工作接地是根據系統要求決定的,例如高壓的不接地系統和低壓的IT 系統就不能直接接地。保護接地則根據電氣設備和線路的安全要求以及所采用的電氣安全措施所決定的。例如采用不接地的局部等電位聯結作為安全保護措施,就嚴禁。通過外露導電部分和外部導電部分接地而引入地電位以致造成危險,在有些情況下,沒有必要或沒有可能進行接地,例如具有雙重絕緣或加強絕緣的Ⅰ類電氣設備,已有充分電氣安全條件,不必進行接地,而且在很多情況下,整個設備為絕緣所覆蓋,也無法進行接地,如破壞絕緣進行接地,反而導致危險。又如在伸臂范圍以外的電氣設備,在正常條件下,人不可能觸及,也毋需接地。但在非常潮濕環境內,其它電氣安全措施均難以適用,接地和等電位聯結措施就顯得非常重要了。從電氣安全要求看,確定接地范圍具有重大意義。在進行接地設計時,首先必須根據不同的接地系統、不同的電力和通信設備、不同的建筑物環境及防雷分類,確定接地范圍。

4 接地電阻值的確定

確定接地電阻的作用是使接地設計工作簡化。因為工作接地電阻值的決定,要考慮系統的穩定運行,系統免受外界干擾和防止對電氣參數敏感設備的干擾,還要考慮到系統保護的可靠性。保護接地電阻值的決定,要確保接觸電壓和跨步電壓在安全范圍以內或者能在規定時間內自動切斷電源。防雷用的接地電阻值要能使設備或建筑免受直擊雷、感應雷和引入雷造成危險。其它如防靜電的接地電阻值、防止電磁干擾的接地電阻值都要能滿足靜電或電磁防護要求。如按以上要求,一一進行計算,則非常繁瑣。因此很多國家的規程對接地電阻值進行規定,這些接地電阻值是根據經常遇到的條件,考慮到有關的情況確定下來的,因此只要能滿足規程中的接地電阻值,在正常情況下就能滿足相應的保護要求,這樣可以減少設計工作量。但對于一些特殊情況或特殊要求的,以及規程上未能確定的部分,還必須根據要求進行計算。

5 等電位聯結

等電位聯結是使各個外露可導電部分及裝置外導電部分的電位作實質上相等的電氣連接。克服各電氣裝置之間的電位差,是在發生電氣故障時,保護人身和財產安全的重要措施之一。

5.1 每個建筑物都應在電源進線處,將PE干線、接地干線、金屬管道、金屬部件和建筑物金屬結構等相互作電氣連接,實現總等電位聯結。

5.2 住宅的衛生間比較潮濕,人們在洗浴時,人體在皮膚潮濕阻抗下降,較小的電壓即可引起電擊傷亡事故。衛生間的使用設備很大一部分是電氣設備,電氣設備有發生人員觸電的危險,應做局部等電位聯結。

5.3 衛生間局部等電位聯結的方法是:使用有電源的洗浴設備,用PE線將洗浴設備及附件的金屬管道、部件相互連接起來;靠近防雷引下線的衛生間,洗浴設備雖未接電源,也應將洗浴部位及附近的金屬管道、金屬部件互相作電氣通路的連接。

5.4 高層住宅的外墻框、門框及金屬構件,應和建筑物防雷引下線作等電位聯結。

6 結語

住宅電氣接地設計,是現行規范強制要求執行的。為了居住者的人身和財產安全,廣大設計者和施工人員,一定要提高認識,防止不安全事故的發生。