選擇有效的系統接地保護方式

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在建筑物的供配電施工及設計中，接地系統占有相當重要的位置，因為它涉及到供配電系統的可靠性與建筑物、人身和設備的安全性。長期以來，電氣工作者不斷的探索與研究，對接地系統提出了更高的要求，形成防雷接地、工作接地、保護接地、防靜電接地、屏蔽接地、直流接地（信號接地、邏輯接地）。具體的說，自動化系統、電視系統、火災報警系統、安防系統、擴聲及音響系統、電梯自動化系統等）大量電子設備布線和建筑物內電力、防雷對接地有各自不同的要求，它們之間既有相互依存的一面，又相互排斥的一面，所以，智能建筑接地的可靠與否，直接影響到建筑智能化的功能與價值。本文在此較為詳細地介紹一些概念性問題和常見的幾種接地及具體方法，以使現場施工人員和工程服務人淺析智能建筑防雷接地杜軍峰（陜西省設備安裝工程公司二分司）員對該問題有一個全面的了解。

1、系統接地的方式一般的低壓配電系統按形式不同可分為：TN系統、TT系統和IT系統，其中TN系統的設備外露可導電部分經公共的保護線與電源中性點直接電氣連接又稱為接零保護，IT系統和TT系統的設備外露可導電部分經各自的保護線直接接地，又稱為保護接地。

1．1TN系統（1）TN-C系統（三相四線制）如右圖所示，TN-C系統的中性線（N）和保護線（PE）是合一的，該線又稱為保護中性線（PEN）線。它的優點是節約導線，但在三相負載不平衡或保護中性線斷開時會使用電設備的外殼帶上危險電壓。智能建筑內，單相負荷的比重較大，難以實現三相平衡，加上線路中存在熒光燈等感性負載引起高次諧波電流，在中性線N上疊加，使中性線帶電，且電流時大時小極不穩定，造成中性點接地電位不穩漂移,不但使設備外殼帶電,對人身造成不安全，而且也無法取到一個合格的基準電壓，精密電子設備無法運行。故TN-C接地不能作為智能建筑的接地系統。（2）TN-S系統（三相五線制）如右圖所示，TN-S系統的中性線N線和PE線是分開的,其優點是PE線在正常情況下沒有電流通過，不會對接在PE線上的其它設備產生電磁干擾。此處由于N線和PE線獨立分開，即使N線斷線也不會影響PE線的保護作用。這種系統多用于對安全可靠性要求較高，設備對電磁抗干擾要求較嚴，或環境條件較差的場所，該系統完全具備安全可靠的基準電壓，故TN-S接地在設備沒有特殊要求的情況下，可以作為智能建筑的接地系統。（3）TN-C-S系統（三相四線與三相五線制混合系統）如右圖所示，TN-C-S系統中有一部分中性線和保護線合一，而有一部分分開，它兼有TN-C系統和TN-S系統的特點，常用于配電系統末端環境較差或有對電磁抗干擾要求較嚴格的場所。故TN-C-S可以作為智能建筑的接地系統。在TN系統中，為確保PE線或PEN線安全可靠，除在電源中性點進行工作接地外，對PE線和PEN線還必須進行必要的重復接地。PE線和PEN線上均不允許裝設熔斷器和開關設備。

1.2IT系統如右圖所示，IT系統的電源中性點是對地絕緣的，或經高阻抗接地；而用電設備的金屬外殼直接接地。本系統的優點在于當一相接地時，設備外殼不會有太大的故障電流，系統可以照常運行，屬于三相三線接地系統，缺點是沒有220V電壓，故IT不適合做有單相設備的智能建筑。

1.3TT系統：如右圖所示，TT系統的電源中性點直接接地；用電設備的金屬外殼亦直接接地，中性點與PE線是分開的，且與電源中性點的接地無關。本系統適合于建筑物供電來自公網的地方，系統在正常運行時，不管三相是否平衡，在中性線帶電的情況下，PE線不會帶電。只有在單相接地出現故障時，由于保護接地靈敏度差，故障不能及時切斷，設備外殼才可能帶電。在系統正常運行時，TT系統類似于TN-S系統，也能獲得人與物的安全性和取得合適的基準接地電位。隨著大容量漏電保護器的發展，TT系統也會作為智能建筑的接地系統，但目前公共電網的電源質量不高，難以滿足智能化設備的要求，所以TT系統很少被智能建筑采用。

1.4統一(聯合)接地系統統一接地的構成：利用大樓樁基鋼筋，作為自然接地體；將外圈樁基鋼筋用40mm×4mm鍍鋅扁鋼或D12mm鋼筋閉環連成一體作為樁基接地線；利用柱子鋼筋作防雷接地引下線，引線下端與承臺板鋼筋連接，上端與屋頂樓面鋼筋連接，中間與各圈梁鋼筋連接（若無圈梁，可按每三層用40mm×4mm鍍鋅扁鋼或D12mm鋼筋作閉環連接）及與每層樓層內鋼筋連接；接閃器宜采用針帶組合接閃器，用25mm×4mm鍍鋅扁鋼組成10m×10m網格避雷帶覆蓋在屋頂上，外圈與柱上端內鋼筋連接成閉環，將大樓置于其保護范圍內；設置總等電位銅排，利用100mm×10mm長1m，每隔50mm鉆Ф12mm孔，設置在變配電所適當的位置（便于接引線），至少三處與接地體可靠連接（①變壓器中性點;②附近接地體;③變配電所內接地網格）；確保總等電位銅排的電位是地電位（接地電阻≤1Ω）,若未滿足,必須增加與接地體的連接。由于統一接地有一個統一的基準電位，能保證電路中傳輸信息的穩定性和準確性，加之接地電阻能滿足直流接地的要求，所以被智能建筑接地系統廣泛采用。

2.各種功能接地線的構成在TN－S系統中，中性線N與變壓器中性點一起接地，也可以接在總等電位銅排上，此外N線嚴禁與任何“地”有電氣連接。N線是各設備的功率接地線。交流設備保護接地，應設置PE干線，采用裸銅排。敷設在電氣豎井中，引到各個樓層，在每一樓層，接近用電設備的地方，設置一輔助電位銅排，宜用絕緣子支撐銅排，與防雷系統隔離。設備外殼及設備附近非帶電導體，用Ф6及以上銅芯黃綠色絕緣線連接到輔助等電位銅排上。PE干線下端與總等電位銅排連接。電子設備的保護接地，另設置PE干線，按照交流設備PE干線同樣制作，敷設在弱電豎井中，引到需要的樓面，接近電子設備的地方設置一輔助等電位銅排，供電子設備外殼及附近的非帶電導體保護接地用。單臺設備，或距離較遠設備，可用五芯電纜解決PE接地線。屏蔽層接地，抗靜電接地，都可以就近接在PE線上或輔助等電位銅排上，分別引接到各類設備的直流接地極。嚴禁與其它接地系統混接。敷設時應穿金屬管、槽，暗敷或在弱電豎井中明敷。金屬管、槽必須有接地連續性措施，兩端與PE線連接。各種接地引線，要有明確區別標志，特別要注意中性線N、保護接地線PE（黃綠雙色絕緣）、直流接地線的區別。

3.系統接地方式的選擇經過對接地系統的比較，對智能建筑來說，到底選用哪種系統為好，必須了解智能建筑對接地有哪些具體要求，同時要考慮建筑物具體的供電環境，才能準確選擇接地系統。TN-C系統適用于一般工業廠房內三相負荷比較平衡的動力負荷。由于PEN線上流過的不平衡電流較小，其截面可以小于相線截面。可以節省一根專用保護接地PE線。在采用過電流保護時，因故障回路阻抗相對較小，故障電流相對較大，所以保護動作靈敏度較高。但TN-C系統的安全水平較低，不適用于有爆炸和火災危險廠房內，也不適用于有大量單相負荷存在的民用建筑內。TT、IT、TN-S系統適用于爆炸和火災危險的廠房內。IT、TT系統更安全，尤以IT安全性最好，但在民用建筑中很難做到相線對地絕對絕緣，將會使接地故障信號經常出現，使之無法使用。IT系統也適用于一些不間斷供電要求較高的場所，但不適用于有大量三相及單相用電設備混合使用的場所，因為IT系統中不能配出中性線N。TN-S、TN-C-S系統適用于民用建筑及科研試驗單位。因該類單位相負荷較多，有的還含有晶閘管（可控硅）、熒火燈等之類的負荷，電路中三次諧波電流較大，再加上不平衡電流的存在，使中性線帶有較大的電流，這些場所采用TN-C系統是極不安全的。而TN-S，TN-C-S系統中有專用不帶電的保護接地PE線，使安全性大大提高。由城市公用低壓線路供電的民用建筑和工廠按供電部門規定應采用TT系統。對于負荷分散、線路長的場所，宜就地設置接地極，采用TT系統。由區域變電所單獨供電的民用建筑，采用TN-C-S系統比較適合，附設有變電所的高層建筑，采用TN-S系統，可方便地自變壓器中性點引出PE線，只要接垢良好，PE線的對地電位很低，便能提高安全水平。

精密電子設備和電子計算機使用的場所，對接地型式往往各有不同要求，應按其要求選用合適的接地型式，當無這方面技術要求時，宜采用TN-S系統。智能建筑物，除了有大量常規的強電設備，還增加了大量的弱電的電子設備，為了達到正常精確運行，它們的信息接地或邏輯接地（通稱直接地）必須具有一個比較穩定的基準地電位。而且設備還要防止一切外來的電磁干擾。必須有屏蔽抗靜電接地。當然設備外殼也必須有接地保護，保護人身安全。除了電子設備本身對接地系統的要求外，還有建筑物所處供電環境也必須考慮。根據上述要求，盡管TN-C系統簡單、經濟，但不能滿足智能型建筑物的要求，由于N線帶電被接在外殼時，不僅危險，而且會干擾電子設備，找不到一個基準地電位點。因此，智能型建筑是絕不能采用TN-C系統的。對于TN-C-S及TN-S系統，它們都具N與保護接地線PE，設備外殼接在不帶電的PE線上，這樣既安全，設備也無電干擾。盡管N線帶電，可能引起接地電位有些浮動，但由于PE線、N線、直流接地線采用同一點接地，這一點的地電位始終相同，這就是智能型建筑物所需要的基準工作電位。因此對于由區域變電所供電智能型建筑物，可采用TN-C-S系統；對于有自設變電所的智能型建筑物，可采用TN-S系統。對于TT系統，同樣有N線與PE線，而且無一點電氣連接，接地點電位更穩定，只要將PE線與直流接地線同一點接地作為基準單位，可以防止TT系統僅對一些取不到區域變電所單獨供電的智能型建筑物適用，也就是來自公共電網的電可靠性及供電質量都不高。為了保證電子設備的正常準確運行，還必須做一些技術性措施。