淺論建筑電氣自動化的保護接地

俞建強　金良忠　何武波

摘要：本文主要介紹中性點或中性線（N線）接地，直流接地，防靜電接地與屏蔽接地，防雷接地系統(tǒng)等電氣設備的接地保護的技術以及電氣接地的主要方式。

關鍵詞：建筑電氣；自動化；保護接地

一、概述

建筑設備自動化控制系統(tǒng)即樓宇自控系統(tǒng)，也叫建筑設備自動化系統(tǒng)，是智能建筑不可缺少的一部分，其任務是對建筑物內的能源使用、環(huán)境、交通及安全設施進行監(jiān)測、控制等，以提供一個既安全可靠，又節(jié)約能源，而且舒適宜人的工作或居住環(huán)境。要想合理利用設備，節(jié)省能源、節(jié)省人力，確保設備安全運行，做好樓宇自控系統(tǒng)中的電氣自動化系統(tǒng)設計其有重要的作用，為此，就電氣自動化中的電氣保護和電氣接地主要的方式闡述一下看法。

二、電氣設備的接地保護

1.安全保護接地措施

采取安全保護接地措施，在現代建筑內，要求安全保護接地的設備非常多，有強電設備、弱電設備，以及一些非帶電導電設備與構件，都要實施安全保護接地措施。若外殼帶電極有可能是由于電氣設備的絕緣損壞，沒有安全保護接地造成的。一旦人體接觸該電氣設備的外殼時就可能被點擊傷或危及生命。

眾所周知，在一個并聯電路中，通過每條支路的電流值與電阻的大小成反比，即接地電阻如果很小，流經人體的電流也很小，通常接地電阻比人體電阻要小數百倍，流過接地體的電流比人體的電流大數百倍。當接地電阻非常小時，流過人體的電流基本就不存在了。事實上，由于接地電阻非常弱，接地短路電流流過時所產生的壓降很小，因此，設備外殼對大地的電壓就不高。人站在大地上去接觸設備的外殼時，人體所承受的電壓非常低，危險不會發(fā)生。安裝保護裝置接地并且接地電阻被降低，是保障非智能建筑內設備及人身安全、智能建筑電氣系統(tǒng)安全，保障有效運行的必要手段。

2.中性點或中性線（N線）接地

變壓器中性點或中性線（N線）接地稱為工作接，銅芯絕緣線是N線必須的。在配電中存在輔助等電位接線端子，等電位接線端子一般均在箱柜內。需要謹記，不能外露該接線端子；不能與直流接地、屏蔽接地、防靜電接地等混接。如與PE線連接也不可以。在高壓系統(tǒng)里，采用中性點接地方式可使接地繼電保護準確動作并消除單相電弧接地過電壓。中性點接地可以防止零序電壓偏移，保持三相電壓基本平衡，這對于低壓系統(tǒng)很有意義，單相電源可以方便使用。

3.直流接地

在一幢智能化樓宇內，設備之間常要通過互聯網絡進行工作，包含有大量的計算機，通訊設備和帶有電腦的大樓自動化設備。這些電子設備在進行輸入信息、傳輸信息、輸出信息、放大信號、邏輯行動、轉換能量等一系列過程中都是通過微電流或微電位快速進行。因此，為了使其穩(wěn)定性好、準確性高，需要有一個穩(wěn)定的基準電位和一個穩(wěn)定的供電電源。可采用較大截面的絕緣銅芯線作為引線，一端直接與基準電位連接，另一端供電子設備直流接地。該引線不宜與PE線連接，嚴禁與N線連接。

4.防靜電接地與屏蔽接地

在現代建筑中，防止電磁干擾的最佳保護方法是屏蔽及正確接地。可將PE線與設備外殼連接；導線的屏蔽接地要求屏蔽管路兩端與PE線可靠連接；室內屏蔽也應多點與PE線連接可靠。值得注意的是防靜電干擾，在房間內如果潔凈、干燥，均會產生大量靜電，這是由于人的走步、設備移動互相摩擦所致。人的走步可以積聚3.5萬V的靜電電壓在相對濕度10%～20%的環(huán)境中，接地如果不好，不僅會對電子設備產生干擾，而且極有可能把設備的芯片擊穿。防靜電接地是指導帶靜電物品或有可能產生靜電的物體（非絕緣體）通過導靜電體與構成電氣回路的接地。要求在潔凈、干燥的環(huán)境中防靜電接地，所有設備外殼及室內（包括地坪）設施必須都與PE線多點可靠連接。對智能建筑的接地裝置而言接地電阻越小越好，對獨立的防雷保護接地系統(tǒng)的電阻應≤10Ω；獨立的安全保護接地所要求的的電阻應≤4Ω；獨立的交流工作接地電阻應≤4Ω；獨立的直流工作接地的電阻應≤4Ω；防靜電接地的電阻一般要求≤100Ω。

5.防雷接地系統(tǒng)

以防雷接地系統(tǒng)為基礎，必須建立具備嚴密性、完整性的防雷結構。大量的電子設備與布線系統(tǒng)在智能化樓宇內，諸如消防系統(tǒng)聯動控制、火災報警、自動通信系統(tǒng)、自動樓宇系統(tǒng)、監(jiān)控保安系統(tǒng)、自動辦公系統(tǒng)、電視閉路系統(tǒng)等，還有相對應的布線系統(tǒng)，這些電子設備及系統(tǒng)布線大多是低耐壓等級，要求高的防干擾，最擔心遭受到雷電的襲擊，無論是何種方式的雷電襲擊—直擊、串擊、反擊都能在不同程度上損壞或嚴重干擾到電子設備的正常運行。因此，在所有功能接地智能化樓宇中防雷接地是這些智能化樓宇在建設時的基礎工作，必須具備完備的防雷接地系統(tǒng)。

三、電氣接地的主要方式

供配電設計在建筑物中占有重要的地位，其接地系統(tǒng)設計，供電系統(tǒng)的可靠性，安全性均與之相關。特別是近幾年來，出于大量的智能化樓宇的出現使之對接地系統(tǒng) 提出了許多新的內容，目前電氣接地主要的方式有如下2種：

1.TN-C-S系統(tǒng)

該系統(tǒng)一般用在建筑物的供電由區(qū)域變電所引來的場所，采用TN-C系統(tǒng)在進戶之前，做重復接地在進戶的地方，進戶后變?yōu)門N-S系統(tǒng)。TN-S系統(tǒng)的特征為：中性線N與保護接地線PE在進戶時共同接地后，任何電氣連接不能再有。這個系統(tǒng)中，常會帶電的中性線N，保護接地線PE沒有電的來源。PE線連接的設備外殼及金屬構件在系統(tǒng)正常運行時，始終不會帶電，因此，TN-S接地系統(tǒng)明顯提高了人及物的安全性。同時只要我們采取接地引線，各自都從接地體一點引出，及選擇正確的接地電阻使電子設備共同獲得一個等電位基準點等措施，因此TN-C-S系統(tǒng)可以作為智能型建筑物的一種接地系統(tǒng)。

2.TN-S系統(tǒng)

TN-S系統(tǒng)的特點是兩線不再有任何的電氣連接，除了中性線N與保護接地線PE除在變壓器中性點共同接地之外。帶電的是中性線N，不帶電的是PE線。完全具備安全和可靠的基準電位是該接地系統(tǒng)的特點。只要像TN-C-S接地系統(tǒng)，采取同樣的技術措施，智能建筑物的接地系統(tǒng)就可以用作TN-S系統(tǒng)。如果沒有特殊的要求時，計算機等電子設備大多使用該接地系統(tǒng)。

在智能建筑里，用電設備單相的較多，單相負荷所占比例較大，通常不平衡的是三相負荷，所以，在中性線N中帶有隨機電流。另外，熒光燈照明的普遍使用，產生三次諧波疊加在N線上，N線上的電流量加大了，若設備外殼上有N線連接，電擊或火災事故會發(fā)生；在TN-S系統(tǒng)中將N線與PE線相連再接到設備外殼上的危險更大，于是，外殼都帶電是由于設備連接了PE線；電擊事故的范圍會擴大；若把N線、PE線、直流接地線都接在一起，除會發(fā)生上述的危險之外，電子設備會因干擾而不能正常工作。

四、結束語

總之，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接地防雷保護。在設計和施工的智能樓宇中，還應考慮到防靜電接地魚屏蔽接地的設計。