民用建筑電氣中接地和等電位聯(lián)結(jié)施工技術(shù)

黨良尤

(中鐵城建集團(tuán)北京工程有限公司，北京 100024)

1 工程概況

河南省清豐縣侯窯村棚戶區(qū)東面為和義路，西面為鳳鳴路，南面為新民路，北面為江瀆路，它是第一期改造項(xiàng)目的安置區(qū)。總體建筑面積在169 000 m2；地面上的總建筑面積在115 000 m2，包括了住宅建筑、禮堂建筑等施工建設(shè)；地面下的建筑面積在53 000 m2，包括了地下室、地下車庫、人防工程、室外配套工程；其中的室外配套工程還包括對(duì)安置區(qū)內(nèi)的道路配套建設(shè)、配置強(qiáng)弱電力、門墻和綠化景觀的維護(hù)和修理、居民日常的供水供電供氣以及基本的取暖、地下管道的設(shè)計(jì)。

2 接地措施及等電位聯(lián)結(jié)措施的必要性

電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)中必不可少的措施就是接地措施和等電位聯(lián)結(jié)措施[1]。一些很嚴(yán)重的電氣事故絕大多數(shù)都是由電位差引起的，就拿地球來說，它是一個(gè)大的導(dǎo)體，電力系統(tǒng)如果與地球保持相等的電位差時(shí)可以安全順利地運(yùn)行電力系統(tǒng)，反之則會(huì)造成嚴(yán)重的災(zāi)害。然而，當(dāng)大地與電力系統(tǒng)存在電位差時(shí)，這就需要將電氣系統(tǒng)與大地相接。接地線可以確定參考電位，但是不存在與大地之間相連接的端子，所以設(shè)備只能連接大地表面。由于大地本身的體積龐大，所以大地與地極之間可以當(dāng)作存在著大電阻，這就使兩者之間的電位差變得很大。因此，保障大地表面與電氣系統(tǒng)之間的等電位只滿足接地這個(gè)條件是不明顯的。

由此可見，接地方式不是萬能的。一般來說，電氣系統(tǒng)和大地表面之間保持電位平衡需要在電氣工程的設(shè)計(jì)中采取等電位連接，這樣使接地操作有了新的定義，不再是只利用接地線進(jìn)行操作。電氣系統(tǒng)的接地除了與大地之間的連接以外，還要兼顧與其他導(dǎo)體之間的連接，在其中需要添加一個(gè)新的參考電位作為標(biāo)準(zhǔn)，可以簡略地稱為接地。電氣系統(tǒng)可以連接到金屬外殼，通過金屬外殼實(shí)現(xiàn)接地操作。金屬外殼電阻較小，并且其產(chǎn)生的電位可以作為標(biāo)準(zhǔn)參考。當(dāng)去掉大地電位這一因素的情況下，有效地促進(jìn)等電位組合的效果，構(gòu)成的電力系統(tǒng)更安全與穩(wěn)定。

民用建筑電氣在設(shè)計(jì)和操作的過程中有不標(biāo)準(zhǔn)的現(xiàn)象，本身也有一些問題，這就導(dǎo)致其在使用的過程中具有一定的風(fēng)險(xiǎn)。所以，注意的問題在民用建筑中包括接地和等電位聯(lián)結(jié)，特別是在實(shí)際現(xiàn)場中對(duì)相關(guān)技術(shù)需要小心謹(jǐn)慎。除了要注意在電氣系統(tǒng)的電位平衡以外，產(chǎn)生的其他電位也需要注意，更要確保民用建筑電氣的安全和穩(wěn)定使用。

3 民用建筑接地特點(diǎn)及其接地方式的選擇

1)TT接地法。這種供電系統(tǒng)的電氣設(shè)備直接將金屬外殼連接到大地表面，即單獨(dú)接地沒有絕緣層的導(dǎo)電部分，但設(shè)計(jì)難度大、維護(hù)成本高。該系統(tǒng)主要為了精密電子設(shè)備的供電，存在室內(nèi)和室外兩個(gè)部分，在沒有等電位參考的同時(shí)，系統(tǒng)在接地運(yùn)行時(shí)必須區(qū)分工作電路，保障系統(tǒng)的安全，但難以實(shí)現(xiàn)，因此施工中使用較少。

2)IT接地法。此方法不是利用電源完成接地操作，而是通過暴露在外部的電氣裝置與接地極相連，并導(dǎo)出部分電流。在發(fā)生接地故障時(shí)，這個(gè)系統(tǒng)的主要特點(diǎn)是不會(huì)產(chǎn)生太多故障電流，廣泛利用在礦山、洞窟等地，提高了安全性，確保了穩(wěn)定性。然而，此系統(tǒng)不可以使多設(shè)備同時(shí)用電，這也就導(dǎo)致在民用建筑中使用率頗低。

3)TN-S接地法。通過電源的中性點(diǎn)，此接地方法可以將中性線和保護(hù)線區(qū)分開來[2]。不帶電的金屬外殼意味著保護(hù)線沒有過載的電流，從而發(fā)明的插頭在保障住宅安全很有幫助，因此，在建筑的電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)中插頭是必不可少的，還能滿足其大多數(shù)時(shí)候生活的需要。當(dāng)這種方法失效時(shí)，就會(huì)不可避免遇到電壓的增加和故障電壓的擴(kuò)散這兩個(gè)現(xiàn)象。

4)TN-C接地法。此接地方法將中性線和保護(hù)線合并使其結(jié)合在一起，具有較好的經(jīng)濟(jì)效益，在實(shí)際使用時(shí)也具有實(shí)用性。如果出現(xiàn)了短路現(xiàn)象，其設(shè)備的安全性將會(huì)由電流保護(hù)裝置控制，自動(dòng)檢測情況并且將電源切斷。但TN-C接地方法對(duì)電流敏感的儀器有一定的不兼容性，除此之外，容易爆炸的環(huán)境、精密的儀器等條件下也不適用此方法。在短路時(shí)造成的高電壓會(huì)降低民用建筑的安全性，在民用建筑的使用上也有局限性。

5)TN-C-S接地法。本系統(tǒng)兼具TN-c-s系統(tǒng)和TN-s系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)，在保證電氣系統(tǒng)的安全性的前提下，降低其成本。適用于各類民用建筑，如圖1所示。

圖1 TN-C-S系統(tǒng)示意圖

6)建筑電氣設(shè)計(jì)等電位聯(lián)結(jié)施工技術(shù)。在民用建筑電氣設(shè)計(jì)中電路與接地系統(tǒng)之間的電位不能相等，可以用等電位聯(lián)結(jié)解決其產(chǎn)生問題。減少接觸電壓的數(shù)值達(dá)到電位平

衡，電位相對(duì)平衡時(shí)提高電氣系統(tǒng)的安全性，避免出現(xiàn)危險(xiǎn)電壓。以防萬一，結(jié)束后對(duì)等電位進(jìn)行測試，確保其聯(lián)結(jié)的效果持續(xù)穩(wěn)定。得到的結(jié)論可以對(duì)配電系統(tǒng)運(yùn)行故障得到有效的防控，其具體操作有局部等電位聯(lián)結(jié)和總等電位聯(lián)結(jié)兩種聯(lián)結(jié)方式[3]。

1)局部等電位聯(lián)結(jié)。衛(wèi)生間一般都是較為潮濕的環(huán)境，人體的皮膚在此環(huán)境中電阻會(huì)有所下降。而且浴室中如果存在金屬管，金屬管上的極小電壓都會(huì)與人體接觸發(fā)生觸電危險(xiǎn)。所以，改造衛(wèi)生間這種環(huán)境較為潮濕的電氣設(shè)備時(shí)，在插座位置遠(yuǎn)離水源的前提下需要及時(shí)對(duì)設(shè)備進(jìn)行防潮處理。在保障電氣系統(tǒng)的環(huán)境安全后，將局部等電聯(lián)結(jié)端子板埋設(shè)在浴室墻壁內(nèi)，將電氣系統(tǒng)和衛(wèi)生間的金屬管道與端子板相連接，可以產(chǎn)生安全穩(wěn)定的效果[4]。塑料管也可以用來代替金屬管，由于塑料管具有導(dǎo)電性，在等電位聯(lián)結(jié)時(shí)不需要對(duì)導(dǎo)電性的問題進(jìn)行考慮，這樣一來既節(jié)省了工作量，又把風(fēng)險(xiǎn)降到了最低，是一個(gè)取代的選擇。

2)總等電位聯(lián)結(jié)，在安全處理方面，大型修建設(shè)計(jì)中運(yùn)用總等電接口，配電箱旁邊裝置一排總等電位的接頭，并將金屬管、水管熱管等金屬管與其他建筑金屬元件、接地線等導(dǎo)電部件銜接到能源配電箱的聯(lián)結(jié)線上，這樣可以防止整個(gè)建筑物的接觸電壓和各金屬部件的電位差升高，同時(shí)也會(huì)防止其余電線和外部電氣設(shè)施的風(fēng)險(xiǎn)弊端電壓升高。建筑物周圍的變電站、加油站等這些設(shè)施就像定時(shí)炸彈，在總等電位聯(lián)結(jié)設(shè)計(jì)中應(yīng)充分考慮，不正確的等電位聯(lián)結(jié)引起的危險(xiǎn)電壓會(huì)對(duì)周圍環(huán)境產(chǎn)生很大的影響。

4 結(jié)束語

總之，民用建筑電氣設(shè)計(jì)必須考慮兩個(gè)重要環(huán)節(jié)，接地和等電位聯(lián)結(jié)，它們可以保證建筑電氣的安全。作為一名建筑師和電氣設(shè)計(jì)師，必須全面考慮建筑物的一些參數(shù)，如本身、溫度、周圍環(huán)境和濕度。特別是綜合電氣系統(tǒng)的功能和安全方面，同時(shí)兼?zhèn)浔憷院徒?jīng)濟(jì)性。接地方式要采取適當(dāng)?shù)姆椒ǎ鶕?jù)現(xiàn)場的情況合理應(yīng)用；合適的方式就可以達(dá)到所需要的效果，只要兩個(gè)方面做到位，電氣系統(tǒng)的安全和有效才會(huì)顯示出來。

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