淺論建筑電氣自動化的保護(hù)接地

俞建強(qiáng)　金良忠　何武波

摘要：本文主要介紹中性點(diǎn)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(shè)備的接地保護(hù)的技術(shù)以及電氣接地的主要方式。

關(guān)鍵詞：建筑電氣；自動化；保護(hù)接地

一、概述

建筑設(shè)備自動化控制系統(tǒng)即樓宇自控系統(tǒng)，也叫建筑設(shè)備自動化系統(tǒng)，是智能建筑不可缺少的一部分，其任務(wù)是對建筑物內(nèi)的能源使用、環(huán)境、交通及安全設(shè)施進(jìn)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(shè)備，節(jié)省能源、節(jié)省人力，確保設(shè)備安全運(yùn)行，做好樓宇自控系統(tǒng)中的電氣自動化系統(tǒng)設(shè)計其有重要的作用，為此，就電氣自動化中的電氣保護(hù)和電氣接地主要的方式闡述一下看法。

二、電氣設(shè)備的接地保護(hù)

1.安全保護(hù)接地措施

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

眾所周知，在一個并聯(lián)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(jīng)人體的電流也很小，通常接地電阻比人體電阻要小數(shù)百倍，流過接地體的電流比人體的電流大數(shù)百倍。當(dāng)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(chǎn)生的壓降很小，因此，設(shè)備外殼對大地的電壓就不高。人站在大地上去接觸設(shè)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(hù)裝置接地并且接地電阻被降低，是保障非智能建筑內(nèi)設(shè)備及人身安全、智能建筑電氣系統(tǒng)安全，保障有效運(yùn)行的必要手段。

2.中性點(diǎn)或中性線（N線）接地

變壓器中性點(diǎn)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(nèi)。需要謹(jǐn)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(diǎn)接地方式可使接地繼電保護(hù)準(zhǔn)確動作并消除單相電弧接地過電壓。中性點(diǎn)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(nèi)，設(shè)備之間常要通過互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行工作，包含有大量的計算機(jī)，通訊設(shè)備和帶有電腦的大樓自動化設(shè)備。這些電子設(shè)備在進(jìn)行輸入信息、傳輸信息、輸出信息、放大信號、邏輯行動、轉(zhuǎn)換能量等一系列過程中都是通過微電流或微電位快速進(jìn)行。因此，為了使其穩(wěn)定性好、準(zhǔn)確性高，需要有一個穩(wěn)定的基準(zhǔn)電位和一個穩(wěn)定的供電電源?？刹捎幂^大截面的絕緣銅芯線作為引線，一端直接與基準(zhǔn)電位連接，另一端供電子設(shè)備直流接地。該引線不宜與PE線連接，嚴(yán)禁與N線連接。

4.防靜電接地與屏蔽接地

在現(xiàn)代建筑中，防止電磁干擾的最佳保護(hù)方法是屏蔽及正確接地?？蓪E線與設(shè)備外殼連接；導(dǎo)線的屏蔽接地要求屏蔽管路兩端與PE線可靠連接；室內(nèi)屏蔽也應(yīng)多點(diǎn)與PE線連接可靠。值得注意的是防靜電干擾，在房間內(nèi)如果潔凈、干燥，均會產(chǎn)生大量靜電，這是由于人的走步、設(shè)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(shè)備產(chǎn)生干擾，而且極有可能把設(shè)備的芯片擊穿。防靜電接地是指導(dǎo)帶靜電物品或有可能產(chǎn)生靜電的物體（非絕緣體）通過導(dǎo)靜電體與構(gòu)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(shè)備外殼及室內(nèi)（包括地坪）設(shè)施必須都與PE線多點(diǎn)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(dú)立的防雷保護(hù)接地系統(tǒng)的電阻應(yīng)≤10Ω；獨(dú)立的安全保護(hù)接地所要求的的電阻應(yīng)≤4Ω；獨(dú)立的交流工作接地電阻應(yīng)≤4Ω；獨(dú)立的直流工作接地的電阻應(yīng)≤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(chǔ)，必須建立具備嚴(yán)密性、完整性的防雷結(jié)構(gòu)。大量的電子設(shè)備與布線系統(tǒng)在智能化樓宇內(nèi)，諸如消防系統(tǒng)聯(lián)動控制、火災(zāi)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(yīng)的布線系統(tǒng)，這些電子設(shè)備及系統(tǒng)布線大多是低耐壓等級，要求高的防干擾，最擔(dān)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(yán)重干擾到電子設(shè)備的正常運(yùn)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(shè)時的基礎(chǔ)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(shè)計在建筑物中占有重要的地位，其接地系統(tǒng)設(shè)計，供電系統(tǒng)的可靠性，安全性均與之相關(guān)。特別是近幾年來，出于大量的智能化樓宇的出現(xiàn)使之對接地系統(tǒng) 提出了許多新的內(nèi)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(jìn)戶之前，做重復(fù)接地在進(jìn)戶的地方，進(jìn)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(hù)接地線PE在進(jìn)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(hù)接地線PE沒有電的來源。PE線連接的設(shè)備外殼及金屬構(gòu)件在系統(tǒng)正常運(yùn)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(diǎn)引出，及選擇正確的接地電阻使電子設(shè)備共同獲得一個等電位基準(zhǔn)點(diǎn)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(diǎn)是兩線不再有任何的電氣連接，除了中性線N與保護(hù)接地線PE除在變壓器中性點(diǎn)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(zhǔn)電位是該接地系統(tǒng)的特點(diǎn)。只要像TN-C-S接地系統(tǒng)，采取同樣的技術(shù)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(jī)等電子設(shè)備大多使用該接地系統(tǒng)。

在智能建筑里，用電設(shè)備單相的較多，單相負(fù)荷所占比例較大，通常不平衡的是三相負(fù)荷，所以，在中性線N中帶有隨機(jī)電流。另外，熒光燈照明的普遍使用，產(chǎn)生三次諧波疊加在N線上，N線上的電流量加大了，若設(shè)備外殼上有N線連接，電擊或火災(zāi)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(shè)備外殼上的危險更大，于是，外殼都帶電是由于設(shè)備連接了PE線；電擊事故的范圍會擴(kuò)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(shè)備會因干擾而不能正常工作。

四、結(jié)束語

總之，智能建筑應(yīng)設(shè)置電子設(shè)備的直流接地、交流工作接地、安全保護(hù)接地，及普通建筑也應(yīng)具備的接地防雷保護(hù)。在設(shè)計和施工的智能樓宇中，還應(yīng)考慮到防靜電接地魚屏蔽接地的設(shè)計。