機房接地設計中常見問題分析

摘"要：電氣設備接地是確保其穩定運行與用電安全的核心要素。結合各規范條文的學習研究，本文聚焦建筑電氣設計中易忽視的機電房間或設備接地問題，并針對風機房、水泵房、電梯機房等機房的接地設計，結合不同的規范要求，提出完善建議。

關鍵詞：設備機房；接地；安全文章編號：2095-4085（2024）07-0085-03

0"引言

電氣設計中有幾大基本原則，無論工業還是民用，強電還是弱電，排第一位的非安全莫屬。電氣設計要做到安全，其中很重要的也是最常見的做法之一就是接地。根據建筑電氣相關規范和圖集，主要電氣設備機房如開閉所、變配電室、配電間、發電機房、網絡通訊機房、消控室、有線電視機房等場所，每位設計師都能按規范要求或圖集上的做法，明確做好設備接地或為后續專項深化預留接地條件。工作中將不同建設方對設計院的要求進行比較，并研究、學習不同設計院的電氣設計圖紙，發現風機房、水泵房、電梯機房等設備房的接地設計存在多樣性。通過廣泛查閱專業規范、圖集及資深技術人員的文章，本文針對這些設備機房，特別是常被忽視的風機房、生活水泵房、消防水泵房泵組以及電梯機房的接地設計，提出了自己的見解。期待同行們的寶貴意見與指正。

1"一般設備房的接地

一般項目風機、水泵配電的接地做法（如圖1），該做法是大部分設計師習慣性做法。一般認為，風機或水泵的可導電部分通過控制箱內PE線已接地，故無需重復增設接地的必要。所以一些設計師在風機房、水泵房內一般不再預留接地端子箱。這種做法占有很大一部分比例。

2"一般設備房的不同接地做法

對風機房、水泵房的接地，不同電氣設計師做法各式各樣。一些項目電氣施工圖紙中，風機房、水泵房都沒有設置LEB或MEB接地端子箱。有的風機吊裝不設置，而落地安裝則設置；也有人防區風機房設置，而普通地下室風機房不設置。不設的理由也多種多樣，有的是短路電流滿足保護器動作要求，還有的是在國家標準圖集中未找到明確設置的做法。總之在相關規范條文不明確，電氣設計師對規范掌握不全面、圖集無參考的前提下，風機房、生活水泵房、消防水泵房、電梯機房接地做法不統一，表現形式多種多樣。有的審查師要求被審查的項目補充風機房、水泵房接地端子箱，而依據哪類規范條文，卻未給出明確規范依據，被審查的電氣設計師也未必知其所以然。建筑電氣設計涉及到的規范數量多，知識面廣，規范之間有重復，甚至不同規范條文有相悖。完全熟練、全面掌握工作中涉及到的各類規范也是件不易的事。

3"各類設計規范對設備接地要求

《通用用電設備配電設計規范》（GB50055-2011）［1］第2章中明確了電動機接地保護要求。對應消防設備配電，設計師一般采用具有單磁脫扣兼過負荷報警功能的斷路器，配合熱繼電器做相間短路兼做接地故障防護。《低壓配電設計規范》（GB50054-2011）［2］第5.2.4條：“建筑物內的總等電位聯結，應符合下列規定：每個建筑物中的下列可導電部分，應做總等電位聯結：1）總保護導體（保護導體、保護接地中性導體）；2）電氣裝置總接地導體或總接地端子排”及《低壓配電設計規范》（GB50054-2011）第5.2.5條“當電氣裝置或電氣裝置某一部分發生接地故障后間接接觸的保護電器不能滿足自動切斷電源的要求時，尚應在局部范圍內將本規范第5.2.4條第1款所列可導電部分再做一次局部等電位聯結；亦可將伸臂范圍內能同時觸及的兩個可導電部分之間做輔助等電位聯結。局部等電位聯結或輔助等電位聯結的有效性，應符合下式的要求：R≤50/Ia（5.2.5）”。

式中：R，Ia詳見上述規范對應條文中的注釋。

水泵或風機的三相交流電機如發生單相或三相接地故障后，用于間接接觸的保護電器不能準確、及時地切斷電源時要做輔助等電位聯結，如果滿足自動切斷電源的要求則可以不需要輔助等電位聯結。

風機或水泵控制箱是否滿足自動切斷電源時間要求，又牽扯到短路電流計算。一般項目受制于前期電氣條件制約，特別是短路電流計算方面電氣數據不全，短路電流計算公式復雜、過程繁瑣；再就是借用相關計算軟件，取值不同，計算結果也有很大誤差。在現階段特別是地產項目設計周期非常短，在趕進度保節點的前提下，也沒有為設計師留太多時間去逐一計算水泵或風機等三相設備的短路電流。

《通用用電設備配電設計規范》（GB50055-2011）第2.3條部分條文如下規定：“2.3.1交流電動機應裝設短路保護和接地故障的保護；2.3.3每臺交流電動機應分別裝設相間短路保護；2.3.4交流電動機的短路保護器件宜采用熔斷器或低壓斷路器的瞬動過電流脫扣器，亦可采用帶瞬動元件的過電流繼電器。”

4"從施工規范看設備接地要求

《建筑電氣工程施工質量驗收規范》（GB50303-2015）［3］第6.1.1條規定：“電動機、電加熱器及電動執行機構的外露可導電部分必須與保護導體可靠連接”。上述條文為強制性條文，明確要求電機應與保護導體可靠連接，這里的可靠連接是否包含末端PE線與電動機殼體的連接呢？如果參考該規范的條文說明部分“建筑電氣設備采用何種供電系統，是由設計決定的，但外露可導電部分是必須與保護導體可靠連接，可靠連接是指與保護導體干線直接連接且應采用鎖緊裝置緊固，以確保使用安全。”

很顯然電動機的可靠接地應直接通過保護導體干線直接接地。風機控制箱經過多級配電后在機房內PE線沒有重復接地的前提下，控制箱內引出的PE線顯然不屬于接地干線。水泵房內主電源大部分直接由變電所引來，如果主電源箱內PE線未做重復接地，此處的PE線應該屬于接地母線而非接地干線。所以，水泵房內的泵組若要與保護導體干線可靠連接，只能采用MEB或LEB箱引出接地干線至泵組接地端（如圖2）。這也是為什么一些設計圖紙上未設計水泵、風機的電機接地，部分施工單位現場會補充其接地的原因。

在無法快速、準確計算短路電流的情況下，當風機采用落地安裝時，風機處于伸臂范圍內。根據《低壓配電設計規范》（GB50054-2011）第5.25條：“伸臂范圍內的風機應做輔助等電位連接，以滿足其要求，如風機采用吊裝，風機處于伸臂范圍外，則不需要做輔助等電位連接。”

同理，生活水泵房、消防水泵房的水泵機組均處于伸臂范圍內，所以應采用輔助等電位連接。大部分項目盡管電氣圖紙上未繪制水泵房泵組接地平面，但從現場驗收來看，施工單位對泵組所做的接地，也算是對《建筑電氣工程施工質量驗收規范》（GB50303-2015）第6.1.1條的體現。

部分設計圖紙中，風機房、水泵房能夠預留接地端子，但由接地端子引出至風機、水泵的接地線圖紙上未體現。從設計角度來說，屬于設計深度的問題；對于施工來說，上述設備機房的接地應表達完整、準確，后期工程驗收才有明確依據。從安全角度出發，伸臂范圍內的風機、水泵機組及其他用電設備上外露可導電部分均應采用輔助等電位連接。

5"容易忽略的電梯機房接地

另外一個容易忽略的接地機房是電梯機房。電梯機房一般位于建筑的最高層，屋面遭受直擊雷或感應雷的概率較高。在地產項目中，建筑時出于提高可售面積考慮，一般電梯機房預留面積非常緊湊。在狹小緊湊的電梯機房內，有屬于強電類的工作電壓為380V的電源箱、曳引電機、220V的檢修插座、照明燈具、空調配電；有屬于弱電類的控制箱內的低電壓電子元器件、五方通話、視頻監控等各類弱電設備；還有敷設強弱電線纜的金屬線槽。所以電梯機房內，既有涉及不同電壓等級電氣設備的保護接地，也有屬于防雷保護接地的SPD浪涌保護接地，還有屬于工作接地的電梯控制箱接地。保護、防雷及工作三種接地方式，各類電氣設備的接地共存于小小的機房內，也是一個不能忽略的重要空間。

在各類項目施工中，既有施工人員對電梯各類設備接地重要性認識不足、施工過程不規范、不科學，導致最后的設備安裝不能滿足規范要求的問題；也有建筑電氣設計師對電梯機房接地認識不到位、建筑電氣圖紙設計表達不完整、現場施工無明確藍圖依據，以致出現各種施工做法的情況。電梯機房中的各類設備可靠接地是電梯專項安裝施工過程中基本而必不可少的環節，所以規范、合格的電梯設備安裝是后期專業人員檢修及業主安全、可靠使用的基礎。

電梯機房是各種設備、各類接地形式共同存的場所，完整、準確的設計不可或缺。大部分項目沒有完整的機房接地設計；一部分電氣設計師僅在機房內設置LEB接地端子箱；部分電氣設計師在電梯機房平面設計圖中甚至未設置LEB端子箱，從而為后期無法實現各種功能接地留下了設計瑕疵。

6"不同電梯機房接地的差異比較

對于電梯機房接地干線的設計，不同的設計單位和電氣設計師，在接地做法上有很大差別。做法一，部分電氣設計師在電梯機房關于接地部分不做任何表示，任由施工單位發揮。做法二，個別電氣設計師利用電梯2根金屬軌道做豎向接地干線，頂端通過-40×4的熱鍍鋅扁鋼引至電梯機房內LEB局部等電位端子箱，電梯機房各類設備或箱體與LEB局部等電位端子箱內接地端子連接以實現接地。做法三，也有設計師采用由基礎接地網單獨引上一根-40×4的熱鍍鋅扁鋼，引至電梯機房內LEB局部等電位端子箱。做法四，部分設計師利用結構柱內兩根大于Φ16主筋或剪力墻內4根大于Φ10鋼筋通長焊接引至電梯機房，經-40×4鍍鋅扁鋼接至LEB局部等電位端子箱。

做法一因為沒有明確的接地圖紙施工依據，后期電梯機房內設備接地條件預留不足，要么電梯機房內設備不做接地，要么電梯設備安裝階段增補接地干線。結構基礎完成后，機電安裝后期很難再從基礎接地網單獨引上接地線，從而會增加施工成本和施工難度。

做法二、三基本能滿足電梯設備后期接地安裝需要。做法四雖然預留有局部接地條件，但因為機房接地干線是利用結構主筋做接地干線，與整個大樓的防雷接閃帶就會形成一個整體，遇到屋面接閃帶遭受直擊雷時，引下線及所連接的鋼筋網具有很強的沖擊電流。當作為機房接地干線的豎向鋼筋網電壓過高時，沖擊電壓反向傳導到電梯機房內的接地網，電梯機房內的接地干線將不在具有零電位，進而干擾電梯機房里面的部分電子設備。沖擊電壓越大，強沖電流就越大，對機房接地網造成的對地過電壓就越大。當這種電壓達到一定值時，就會對接地的設備造成一定的干擾和損壞。如果接地線干線與基礎接地網連接，雷擊時電流就會經基礎接地網直徑流入大地，反向傳導至電梯接地網的概率大大降低。所以電梯機房設置獨立接地干線是較為合理的一種做法。

《民用建筑電氣設計標準》（GB 51348-2019）［4］第9.3.10條規范具體要求：“2.與電梯相關的所有電氣設備及導管、槽盒的外露可導電部分均應與保護接地導體（PE）連接，電梯的金屬構件，應做等電位聯結。”

規范中已對接地設備有明確要求，根據現場驗收情況，結合相應圖集，電梯機房內接地做法一般應采用熱鍍鋅扁鋼沿墻設置一周，貼墻敷設的熱鍍鋅扁鋼與機房內的LEB接地端子箱內的接地干線電氣連接。根據設備位置，熱鍍鋅扁鋼上預留接線端，以方便電源箱、電梯控制箱、曳引機外殼及金屬線槽等就近與其連接以實現良好接地。

7"結論

綜上所述，風機房、水泵房、電梯機房施工圖設計階段，關于接地設計的內容，工作量甚微，前期預留接地條件也很簡單。但是個別建筑電氣設計師認識不足或抱著僥幸的想法，認為上述機房接地設計不完整也不會引起事故。但完整的機房接地設計對項目順利驗收、后期業主安全使用、設備長久可靠運轉都是至關重要的。

參考文獻：

［1］GB50055-2011，通用用電設備配電設計規范［S］.

［2］GB50054-2011，低壓配電設計規范［S］.

［3］GB50303-2015，建筑電氣工程施工質量驗收規范［S］.

［4］GB51348-2019，民用建筑電氣設計標準［S］.