市政電氣設計中的接地問題

姚 強

(太原市市政建設開發中心，山西 太原 030012)

市政電氣設計作為市政工程建設中的重要組成部分，對人們的日常生活影響巨大，如何高效、穩定、安全的處理好接地問題是市政電氣設計最關鍵的環節。隨著城市化日益推進，城市的規模、人口、數量不斷增長，人們對日常生活的要求不斷提高，對電氣設計提出了更高的要求，但是市政電氣設計中接地問題仍然沒有很好的解決，仍然存在著安全隱患。電氣設計接地是指在將電氣系統與大地相連過程中，利用大地回流功能來達到安全效果，但是在現實生活中，仍然存在著接地不安全的情況，下面針對這些問題進一步分析。

1 市政電氣設計中接地問題

1.1 市政防雷接地不標準

市政電氣設計防雷接地主要是指在雷雨天將雷電通過防雷系統接入到大地中，從而起到保護建筑物不受雷電襲擊，但是在實際安裝過程中，由于不同的建筑物防雷標準不明確，在具體設計過程中，設計人員沒有太多的資料可以參考，往往根據自己的經驗判斷；另外在具體的施工過程中，建筑人員一般沒有受到專門的訓練，也沒有嚴格按照國家的標準來進行施工。對于爆炸危險環境場所，需要進行特殊的防雷接地設計，這對專業要求極高，若不按照國家設計規范執行的話，后果不堪設想。

1.2 10 kV條件下接地保護不到位

在10 kV的高壓竄入低壓的情況下，低壓系統的對地電壓上升為5 800 V左右，如果接地保護不到位的話，電氣裝置的金屬外殼、配電裝置、電線桿等帶電設備危及人身和設備安全，因此接地保護非常有必要。在設備的絕緣材料損壞后或有金屬帶電的情況下，如果設計不當，危害會特別大，甚至會導致整個系統的癱瘓，影響人們的日常生活。此外當10 kV線路發生接地故障時，可能產生弧光接地，這個接地問題危害最大，接地時若不能及時熄滅，將會產生相間短路，并且在架空線路中，如果接地保護不到位的話，會破壞電力系統的穩定性。

1.3 TN系統配電線路問題

根據中性導體(N)和保護導體(PE)的配置方式，將TN系統分為三種類型：

1)TN-C系統，即N和PE是合一的，如圖1所示。

2)TN-C-S系統，即系統有一部分的N和PE是合一的，如圖2所示。

3)TN-S系統，即整個系統的N和PE是分開的，如圖3所示。

在大多數的低壓配電設計中，采用的是TN接地方式，但是不同的接地系統需要不同的接地故障保護方式，在現實生活中，無論是施工人員還是設計人員都對TN系統的接地問題認識不清，非常容易出現安全事故。對于最常見的TN系統，當采用過電流保護時，往往忽略低壓配電線路保護靈敏度及最大配電距離的校驗問題，并且該問題在GB 50054—1995條文中已經明確指出，不容忽視。

1.4 水處理構筑物接地問題

水廠配電接地保護與接零保護統稱為水廠配電保護接地，是為防止觸電事故、水處理安全，保證配電設備正常運行使用而采取的重要技術措施。水廠配電接地保護是指將水廠配電設備的地線與配電箱的接地端相連接。配電接地保護也被叫作第三種接地保護措施，是把可能因為發生漏電而帶電導電的設備外殼使用可靠的方法和接地線連接到大地。水廠配電保護接零是將水廠配電設備的地線與配電箱里的零線端相連接。配電接零保護是把配電設備外殼連接到中性線后，于電力變壓器一側集中接地。因為電力線路中零線存在有較大電流的可能，容易導致零線接頭發熱接觸不良的危險，所以零線保護的可靠性相對較差。同一電路接零保護和接地保護不能同時使用，但需要可重復存在。

1.5 市政路燈系統接地問題

隨著城市的不斷發展，人們對市政路燈的需求也不斷升級，市政路燈的接地問題亟待解決，因此也對市政路燈系統運行安全提出了更高的要求。目前，大部分路燈照明系統采用的是TN-S接地方式，這種接地方式通常不存在電擊隱患。但由于路燈系統線路過長，不能確保在短時間內切斷故障電路，因此若出現問題，則是嚴重的電擊危險。

2 市政電氣設計中接地問題的解決方法

針對以上市政電氣設計接地的若干問題，相關設計人員及施工人員在市政電氣設計中需要以上述問題為基礎，采取相對應的解決方法，進一步提高電氣設計的穩定性和安全性。

2.1 市政防雷接地問題的解決

根據我國《建筑物防雷設計規范》，在設計不同的市政工程中，要因地制宜地采取不同的防雷接地措施[2]，盡可能減少雷擊情況的發生，其次在設計階段，對不同的工作人員進行培訓，通過資格考核的方式認定該人員是否具有上崗資格，在施工階段，同一臺電氣設備的重復接地與防雷接地可使用同一個接地體，接地電阻應符合重復接地電阻值的要求；電力變壓器中性點接地電阻不得大于4 Ω，重復接地電阻值不得大于10 Ω，總、分配電箱與電源變壓器距離超過50 m及以上時，其保護零線應作重復接地。接地線引出地面時需要設斷接卡子，以備測試時用。每一接地裝置的接地采用2根或2根以上導體，每根接地體長大于2.5 m，接地線水平埋設深不小于0.6 m。另外在所有接地之中，屏蔽地是最為復雜的，屏蔽本身就能防止外界干擾，并且內部之間也需要防電磁干擾，在遵守以上防雷設計規范的情況下，仍然不能避免出現一些問題。針對這些問題，需要從實際情況出發，對不同的構筑物來說，如何做好阻抗接地和等電位聯結問題顯得尤為重要，并且市政電氣設計并不是相對獨立的工作，需要各個部門共同配合，為了保證市政防雷接地問題，需要設計人員反復審核設計圖紙，對設計圖紙要求零差錯。上述是市政防雷接地存在的一些共性和易忽視的問題，后續仍然可能存在一些不可預計的問題，需要進一步討論和補充完善。

2.2 10 kV條件下接地保護不到位問題解決

當10 kV配電系統在設計過程中，應該嚴格遵守《交流電氣裝置的接地》標準進行設計，加強對技術人員的專業能力進行培訓，提高業務人員的技術水平，不斷研究出更便捷高效的解決問題的方案，定期排查10 kV的電線線路，及時發現及時解決。針對變電所和低壓用戶不在同一建筑物內這一問題，應該分設兩個接地裝置，換句話說，就是專用配電變壓設備放置在專門的地點，此外，其接地電阻不大于4 Ω，建筑物戶外沒有總等電位聯絡條件的電氣裝置需要改為局部TT系統，防止出現人身事故；當變電所和低壓用戶在同一建筑物時，可以共用接地裝置。最后在變壓器設備中有四個接線柱，其中零線和保護接地在一起，按照要求做到分段接地。

2.3 TN系統配電線路問題解決

根據不同的TN系統，在解決接地問題需要分別對待。提高接地裝置的可用性和安全性。在出現故障時，應采用過電流保護方式，需要對線纜末端的電流進行準確計算，保證線路安全性能。當采用斷路器作防電擊設置時，不單單需要用單相短路電流值在斷路器動作特性曲線上找出與之對應的切斷電源時間來判斷其靈敏度是否滿足要求，還需要遵照國家標準規定的靈敏度系數不應小于1.3的標準，確保配電線路的安全性。此外為了安全的處理接地問題，應該需要選擇低壓斷路器作為接地的重要保護設備，及時檢查和測試靈敏度，從而保障設備的安全性。

2.4 水處理構筑物接地問題的解決

在水處理配電中接地保護和接零保護的過程中不能同時使用。在水廠配電設備建設開始前就得需要正確的選擇以何種接地保護方式進行水廠配電接地保護，保障水廠配電和水廠穩定安全進行供水等水處理工作。何種接地保護方式是水廠建設的前提。水廠配電保護接地電阻數值的變化，直接影響漏電設備對地電壓大小也就是其危害性的變化。接地保護電阻數值確定，才能進行正確有效后續工程。水處理廠配電保護接地在設計和裝備接地裝置時，首先應充分利用自然接地體，可以有效節約投資。如果自然接地體電阻數值能夠滿足需求和穩定條件，那么就可以不需要再加裝人工接地裝置。如果自然接地體電阻數值不能夠滿足需求和穩定條件，就必須安裝人工接地裝置。人工接地裝置一般采用鍍鋅角鋼、鍍鋅鋼管或鍍鋅扁鋼為接地體，鍍鋅角鋼和鍍鋅鋼管有較強的強度，適用垂直打入地下的接地體，另外相等面積下鍍鋅角鋼和鍍鋅鋼管其接地電阻小，接地效果較好，特別是鍍鋅鋼管比鍍鋅角鋼更適合于打擊，更適合于接地裝置工程施工。水廠配電保護接地裝置的效果不僅和接地體本身有關，接地體埋設點及周邊的土壤電阻值的大小更是直接影響到接地保護電阻值的大小。通常情況下，接地體埋設點土壤富含水分，礦物質及密度大的土壤電阻較小，接地保護工程施工時應盡量選擇這些地方。水廠配電接地保護工程施工完成后，需要進行接地電阻測試儀精確測量，確定是否達到了設計要求的接地保護電阻值。如果達不到，可增加接地體數量，改變土壤電阻值直到達到設計要求為止。如果水廠配電有專用變壓器，水廠配電一律采用TN-S接地保護，接零保護配電實行三相五線制(三根相線加一根地線一根零線)。水廠同一電路配電系統中嚴禁同時存在接零保護和接地保護兩種保護接地裝置。

2.5 市政路燈系統問題的解決

由于戶外道路系統缺乏等電位連接，利用TT接地方式，能夠使路燈系統更加穩定安全。當出現路燈線路過長的問題時，這樣的接地方式只存在較小的故障電流，因此不會導致大規模的線路故障。

電氣設計對市政建設項目非常重要，是市政建設完整性的體現，在電氣設計中接地問題是市政建設的重中之重，是項目安全性的體現，因此在電氣設計過程中，設計人員應該對這些常見的問題進行深入的研究和討論并根據實際情況提出相應的解決方法，從而解決市政電氣設計中的接地問題。

3 結語

市政電氣設計是一項非常復雜并且難度非常高的工作。詳細分析了市政電氣設計中五種常見的接地問題，并分別針對各自的問題提出了相應的解決辦法，從而保證市政電氣設計的穩定運行。