分析智能建筑及其電氣保護(hù)

魏平，吳漸嶸，許雪梅

（浙江廣信智能建筑研究院有限公司）

分析智能建筑及其電氣保護(hù)

魏平，吳漸嶸，許雪梅

（浙江廣信智能建筑研究院有限公司）

從近代到當(dāng)代，經(jīng)濟(jì)與科技快速的發(fā)展，智能建筑的出現(xiàn)，受到人們的廣泛關(guān)注。電氣堪比智能建筑的心臟，足見其地位的不可動(dòng)搖。所以，對(duì)于智能建筑來說，電氣保護(hù)尤為重要；而電氣保護(hù)的重中之重就是電氣接地，論文從建筑電氣的保護(hù)出發(fā)，突出電氣保護(hù)的重要意義。

智能建筑；電氣保護(hù)；接地

1 引言

智能建筑為人們的生活和辦公做出了許多貢獻(xiàn),讓用戶體驗(yàn)到了生活空間的安全、環(huán)境的舒適以及使用功能的靈活，同時(shí)也能達(dá)到文化交流、滿足辦公與商務(wù)需求的目的。智能建筑以提供高效、安全、舒適、經(jīng)濟(jì)的環(huán)境為宗旨，努力做到建筑物結(jié)構(gòu)、服務(wù)、系統(tǒng)以及管理等內(nèi)在聯(lián)系的優(yōu)化。智能建筑的可靠性和人身安全與電氣的接地保護(hù)是離不開的。

2 智能建筑的含義

智能建筑是指：通過對(duì)建筑的結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)、服務(wù)、管理和它們之間內(nèi)在的必然聯(lián)系，憑借最優(yōu)化的設(shè)計(jì)，為使用者提供一個(gè)環(huán)境優(yōu)雅、生活便捷、經(jīng)濟(jì)合理而又高度安全的空間。智能建筑存在的意義，在于將現(xiàn)代4G技術(shù)應(yīng)用于智能建筑的結(jié)構(gòu)與系統(tǒng)，再加上現(xiàn)代化的管理方式與人性化的服務(wù)，為使用者打造一個(gè)安全、舒適的學(xué)習(xí)、工作與生活的場(chǎng)所。辦公自動(dòng)化系統(tǒng)、樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)以及通信自動(dòng)化系統(tǒng)就是智能建筑的三大組成部分。

3 智能建筑的電氣保護(hù)方式分析

對(duì)智能建筑的整體供電系統(tǒng)安全與平穩(wěn)運(yùn)行影響最大的就是電氣接電系統(tǒng)的合理性。各個(gè)智能建筑對(duì)各項(xiàng)要求高低不一，不盡相同，沒有統(tǒng)一的規(guī)范與標(biāo)準(zhǔn)，這就決定了智能建筑電氣保護(hù)應(yīng)與之相匹配才能發(fā)揮智能建筑的優(yōu)勢(shì)。接地系統(tǒng)在這里起到了重大作用，以下就對(duì)接地系統(tǒng)進(jìn)行分析。

3.1 TN-S系統(tǒng)及其特點(diǎn)分析

這類接地系統(tǒng)是由PE（proutecting earthing，保護(hù)接地線，簡(jiǎn)稱地線）和三相四線組成。在建筑物內(nèi)部有獨(dú)立的配電所或者獨(dú)立的變電所設(shè)置的情況下，建筑物的變配電所的進(jìn)線中一般采用TN-S這一系統(tǒng)。TN-S系統(tǒng)最主要的特點(diǎn)就是N線與PE線不會(huì)出現(xiàn)任何電氣連接情況，除非在變壓器的中性點(diǎn)位置，帶電的中性線N和不帶電的接地線PE才會(huì)出現(xiàn)電氣連接情況。TN-S接地系統(tǒng)基準(zhǔn)電位完全符合智能建筑安全可靠的所有要求，在沒有特殊要求的一般情況下，智能建筑中的電子設(shè)備均可在保證安全的前提下正常使用。圖1為TN-S接地系統(tǒng)示意圖。

圖1 智能建筑的TN-S接地系統(tǒng)示意圖

3.2 TN-C系統(tǒng)及其特點(diǎn)分析

這種接地系統(tǒng)的鮮明特點(diǎn)是采用PEN線。PEN線兼有地線和中性線，它是由地線PE與中性線N合為一體的產(chǎn)物。該系統(tǒng)有兩個(gè)主要的優(yōu)點(diǎn)：一是在接地短路故障下具有較高的靈敏度；二是線路簡(jiǎn)單經(jīng)濟(jì)。然而，它也有適用范圍小的缺陷。一般只在三箱負(fù)荷比較平衡的場(chǎng)地中使用。但是實(shí)際情況中，大多數(shù)的建筑物想要實(shí)現(xiàn)三箱負(fù)荷平衡的難度還是比較大的。同時(shí)，這種情況下線路中會(huì)存在不平衡電流等情況，進(jìn)而發(fā)展到電壓波動(dòng)以及電位的不穩(wěn)定漂移，導(dǎo)致智能建筑的設(shè)備帶電，從而危及使用人員的人身安全。所以，目前的智能建筑中已不再使用TN-C系統(tǒng)

3.3 TN-C-S系統(tǒng)及其特點(diǎn)分析

該接地系統(tǒng)是在原有TN-S接地系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，結(jié)合TN-C系統(tǒng)而形成的。兩個(gè)系統(tǒng)的分界在中性線與地線的連接點(diǎn)處。建筑物的供電來自區(qū)域變電所時(shí)，一般采用TNC-S系統(tǒng)。進(jìn)戶之前采用TN-C系統(tǒng)，并且會(huì)進(jìn)行重復(fù)的接地，而進(jìn)戶之后便會(huì)采用TN-S系統(tǒng)。TN-C-S系統(tǒng)能夠保護(hù)建筑物使用人員的安全，原因在于這一系統(tǒng)在正常運(yùn)行情況下，地線所連接的電氣設(shè)備的金屬構(gòu)件和設(shè)備外殼始終不會(huì)帶電。當(dāng)今，TN-C-S系統(tǒng)是一種比較典型的接地系統(tǒng)（如圖2所示）。

圖2 智能建筑的TN-C-S接地系統(tǒng)示意圖

4 智能建筑中比較典型的接地措施分析

4.1 安全保護(hù)接地分析

所說的安全保護(hù)接地，是指在智能建筑的電氣設(shè)備中，將樓宇中的電氣設(shè)備和不帶電的部分金屬構(gòu)件連接到地線，并且禁止與中性線連接。樓宇中的部分不帶電的電氣設(shè)備和構(gòu)件以及一些強(qiáng)弱電設(shè)備都必須采取這一接地保護(hù)措施。如果沒有采取這一保護(hù)措施，在設(shè)備發(fā)生絕緣損壞時(shí)，電氣設(shè)備的外殼就很可能帶電，人員在此時(shí)接觸該設(shè)備，很容易造成電擊損傷甚至危及生命。同時(shí)，電力系統(tǒng)的中性點(diǎn)采取或者沒有采取直接接地方式都會(huì)導(dǎo)致人體觸電，因此很有必要采用安全保護(hù)接地措施。

4.2 交流工作接地措施分析

通過電阻或阻抗等特殊設(shè)備或直接把電力系統(tǒng)中的某一點(diǎn)進(jìn)行金屬連接的接地，就是交流工作接地，也稱工作接地。在這一接地措施中，主要是將銅芯絕緣線作為中性線與變壓器的中心點(diǎn)進(jìn)行接地。與此同時(shí)，在智能建筑的配電系統(tǒng)中應(yīng)有接線端子（用于等電位的輔助）存在，并且嚴(yán)禁等電位接線端子外露，最好將它設(shè)置在箱柜內(nèi)。值得注意的是，在采用交流工作接地措施的同時(shí)，一定要確保該工作接地不能和直流接地、防靜電接地等其他接地系統(tǒng)混接，保護(hù)地線出現(xiàn)連接的情況也要及時(shí)避免。在低壓系統(tǒng)的情況下，應(yīng)用中性接地的方式能夠使三相電壓基本保持平衡，能有效避免零序電壓可能發(fā)生偏移的情況，并有利于低壓系統(tǒng)單項(xiàng)電源的使用。在高壓系統(tǒng)情況下，采用中性接地，使單相電弧接地過電壓的情況不再發(fā)生，通過接地蓄電更好地進(jìn)行有效保護(hù)工作。

4.3 直流電接地措施

每棟智能化樓宇中，均設(shè)有大量的通信設(shè)備、計(jì)算機(jī)和控制大樓整個(gè)系統(tǒng)的自動(dòng)化設(shè)備等。這些電子設(shè)備的運(yùn)行涉及微電位和微電流的快速運(yùn)行，并且常需要通過互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行工作。因此，為了保證它們的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，使其具有很強(qiáng)的穩(wěn)定性、很高的準(zhǔn)確性，就需要一個(gè)穩(wěn)定的供電設(shè)備和基準(zhǔn)電位。應(yīng)采用較大截面的絕緣銅芯線作為引線，與基準(zhǔn)電位和電子設(shè)備直流接地連接。

4.4 防雷接地方式分析

4.4.1 智能建筑防雷結(jié)構(gòu)建立的必要性

防雷接地主要通過有效的方式將雷電流快速地引入到地下，進(jìn)而有效避免傷害。在樓宇的側(cè)墻和吊頂?shù)炔课?，布滿各種復(fù)雜的布線系統(tǒng)（比如：通信自動(dòng)化系統(tǒng)、閉路電視系統(tǒng)、樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)以及火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)等），還有大量的電氣設(shè)備，這些都屬于容易受到雷擊的部分，而且這些布線系統(tǒng)以及電氣設(shè)備對(duì)防干擾有非常高的要求，但是它們耐壓的等級(jí)卻非常低。所以即使發(fā)生級(jí)別再小的雷擊（如單擊或直擊等），也都會(huì)對(duì)智能建筑的電氣設(shè)備產(chǎn)生極其嚴(yán)重的干擾，或者造成電氣設(shè)備的損壞。因此，智能建筑應(yīng)當(dāng)具備嚴(yán)密且安全可靠的防雷接地結(jié)構(gòu)，從而構(gòu)建比較完整的防雷體系。

4.4.2 智能建筑防雷結(jié)構(gòu)建立的措施

智能建筑多數(shù)情況下都屬于一級(jí)負(fù)荷，所以在設(shè)計(jì)智能建筑防雷接地系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)當(dāng)參照一級(jí)防雷建筑物的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行防雷設(shè)計(jì)。在智能建筑樓宇的頂部，需設(shè)置由鍍鋅扁鋼組成的避雷帶（該避雷帶為網(wǎng)狀），而且，需將樓宇頂部的金屬構(gòu)件、樓宇柱頭鋼筋和網(wǎng)格避雷帶進(jìn)行電氣相連。此外，還要建立樓層鋼筋與防雷系統(tǒng)之間的連接，以及確保智能樓宇外墻面全部金屬部件與防雷系統(tǒng)之間的連接，并且大樓柱頭鋼筋也要與接地體進(jìn)行連接，這樣才能建立起一個(gè)有效的多層屏蔽防雷系統(tǒng)，阻止外來電磁的干擾，從而避免智能建筑內(nèi)部的電氣設(shè)備遭受雷擊。

5 結(jié)束語

在智能建筑中，電氣的可靠運(yùn)用是整個(gè)樓宇能夠正常、高效運(yùn)行的一個(gè)重要因素。電氣接地系統(tǒng)是對(duì)整個(gè)大的電氣系統(tǒng)的有效保障，也是智能建筑的核心保障。所以，智能建筑離不開基礎(chǔ)的電氣保護(hù)，更離不開電氣保護(hù)中形形色色的接地系統(tǒng)。

【1】劉建林.智能建筑的電氣保護(hù)接地研究[J].制造業(yè)自動(dòng)化，2011，（4）：111-113.

【2】王文濤，吳艷飛.淺談智能建筑的電氣保護(hù)與接地[J].民營科技，2011，（07）：307.

【3】馬驍.智能建筑的電氣保護(hù)與接地有效措施的探析[J].2012，（12）：84.

【4】朱春梅.智能建筑的電氣保護(hù)與接地[J].中小企業(yè)管理與科技（上旬刊），2012，（04）：141-142.

Analysis of Intelligent Building and Electrical Protection

WEI Ping，WU Jian-rong，XU Xue-mei
（Zhejiang Guangxin Intelligent Building Research Institute Co.,Ltd.）

From Modern to Contemporary, rapid economic and technological development, the emergence of intelligent buildings, has been widespread concern for people who love life. Electrical comparable heart of intelligent building, which shows the status of unshakable.So, for the intelligent building, the electrical protection is particularly important. The top priority is to protect the electrical electrical grounding, the paper starting from building electrical protection, highlighting the importance of electrical protection.

intelligent building; electrical protection; earthing

10.13655/j.cnki.ibci.2015.07.016