浅谈智能化建筑电气设计中的电气保护与接地

摘 要：为全面呈现建筑功能，需使用大量的用电设备，智能建筑中安装了大量的电子设备，它们分属于不同的子系统，其工作的频率、抗干扰能力和功能都不尽相同，对接地要求也不同。文章对智能建筑的接地技术进行了分析，对强电和弱电的接地方式提出了适当的建议。

关键词：智能建筑；电气保护；接地

一、接地系统的类型分析

（一）TN-C系统

TN-C系统属于三相四线系统，该系统中性线N与保护接地PE合二为一，通称为PEN线。该系统对接地故障灵敏度高，且线路经济简单，但是只适合用于三相负荷较平衡的场所。会使设备外壳（与PEN线连接）带电，对人身安全构成威胁，也无法取到一个合适的电位基准点，精密电子设备无法准确可靠运行。因此TN-C接地系统不适合做智能建筑的接地系统。

（二）TN-C-S系统

TN-C-S系统由两部分组成，一是TN-C系统，二是TN-S系统，分界面在N线与PE线的连接点。该系统一般用在建筑物的供电由区域变电所引来的场所，进户之前采用TN-C系统，进户处做重复接地，进户后变成TN-S系统。PE线连接的设备外壳及金属构件在系统正常运行时，始终不会带电。TN-S接地系统明显提高了安全性，如果采取接地引线，从接地体一点引出，并且选择正确的接地电阻值，使电子设备共同获得一个等电位基准点等措施，那么TN-C-S系统可以作为智能建筑的一种接地系统。如图2所示：

（三）TN-S系统

TN-S属于三相四线加PE线的接地系统。当建筑内设有独立变配电所时，通常进线采用该系统。该系统的特点是中性线N与保护接地线PE，除了在变压器中性点共同接地外，两线不再有电气连接。中性线N带电，PE线不带电。该系统完全具备安全性和可靠性。如果对于计算机等电子设备没有特殊的要求时，一般智能建筑都采用这种接地系统。如图3所示：

（四）TT系统

TT系统一般被称为三相四线接地系统。常用于来自公共电网的建筑供电。TT系统的特点中性点接地与PE线接地是分开的。系统在正常运行时，不管三相负荷平衡与否，在中性线N带电情况下，PE线不会带电。但是因为公共电网的电源质量不高，不能满足智能化设备的要求，TT系统因此很少被智能建筑采用。

（五）IT系统

IT系统被称为是三相三线式接地系统，该系统变压器中性点不接地或经阻抗接地，无中性线N，只有线电压（380V），无相电压（220V），保护接地线PE独立接地。优点是：当一相接地时，不会使外壳带有较大的故障电流，系统可以照常运行。缺点是：不能配出中性线N。不适用于拥有大量单相设备的智能建筑。

智能建筑要求保护接地的设备很多，强、弱电设备以及不带电的导电设备与构件，都须采用有效地保护接地。采用TN-C系统，将TN-C系统中的N线同时用做接地线；在TN-S系统中将N线与PE线接在一起，再连接到底板；不设置电子设备的直流接地引线，将直流接地直接接到PE线上；干脆把N线、PE线、直流接地线混接在一起。如果在TN-S系统中将N线与PE线连在一起再接到设备外壳上，那么危险更大，凡是接到PE线上的设备，外壳均带电，会扩大电击；若将N线、PE线、直流接地线均接在一起，除了会发生以上危险外，电子设备会受到干扰导致无法工作。所以智能建筑内应设置电子设备的直流接地、交流工作接地、安全保护接地，及防雷保护接地。由于建筑内大多设有具有防静电要求的程控交换机房、计算机房、消防及火灾报警监控室，和大量易受电磁波干扰的精密电子仪器设备，还要考虑到防静电接地以及屏蔽接地的要求。

二、智能化建筑的电气保护接地技术

（一）接地系统

由于智能建筑的特殊环境要求，选择配电系统时一般选择供配电系统接地形式，并且选择相对应的接地保护方式。智能建筑电气低压配电系统分为TT系统、TN系统和IT系统三种形式。各种接地形式的低压配电系统都有着自身的优缺点和相关适用范围。在选择低压配电系统时，要根据电气设备的环境条件、设备的特点及设备用电要求等因素来综合考虑。由于智能建筑中楼宇自动化设备等特殊设备都不允许断电，电气设备长时间工作容易导致电气设备的绝缘受到损坏，极易出现接地故障。

IT方式的供电系统是电源系统可接地点不接地，或是通过阻抗来接地，在电气设备装置的外漏可导电部分采取单独接地或是通过保护导体接到电源系统的接地极。此种方式的供电系统在电气设备发生故障或相对地故障时，故障的回路电流较小，可以带故障运行。虽然IT系统优点较多，但是在系统中还是必须要采取保护措施，来避免发生危险，在IT系统中，一般采取绝缘检测装置、电气设备电流保护器来实现规避危险的目的。由于IT系统不能配出中性线，因此不适宜应用到拥有大量单相设备的智能建筑中使用。而TT系统为三相四线接地系统，其中性点接地和保护接地是分开的，随着大容量漏电保护器的出现，TT系统逐渐成为智能建筑的接地系统，但由于我国公共电网的电源质量不高，无法满足智能建筑中电气设备的需要，因此不适宜应用到智能建筑中。TN-S系统是五线制，其中性线在保护接地线进户时共同接地后不再有任何电气连接，其中性线长带电，但保护接地线连接的金属构件和设备外壳在正常运转时不带电，因此具有较好的安全性，可以作为智能建筑的接地系统。

（二）设备防雷

智能建筑的防雷接地主要是为了将雷电电流导入至大地中，由于智能建筑内部具有大量的电子设备和相应的布线系统，这些一般都属于防干扰要求高、耐压等级低、容易被雷损坏的部分，无论是直击还是反击和串击，都可能造成电子设备的损坏或产生干扰。因此，智能建筑的防雷设计必须要严密、可靠，同时智能建筑所有功能接地要以防雷接地系统作为基础，进而建立完整、严密的接地保护系统。由于智能建筑防雷较为复杂，在施工过程中，要注意以下内容：

1.地基接地焊接是防雷设备接地施工中的首要环节。在防雷施工中，不论哪个部分的焊接，都要严格按照基础图和接地点的要求进行一一检查，特别是对缝隙处的焊接要特别注意。在完成整个工程的焊接之后，要进行电阻值的测试，确认施工质量是否符合设计稿件的要求，如果电阻值不符合设计的需要就要再次进行焊接或者按照设计稿件的要求进行补救。

2.对待以柱筋为引上线的接地网，施工人员要标明白珠子的位置及焊接根数，这样可以减少漏焊或错焊位置等问题的发生。同时，要严格检查引上点和跨钢筋焊接质量，对焊接引上线也要进行标记，防止向上焊接时焊错主筋，导致接地中断的问题。

3.针对要实施等电位焊接、重复接地的部位，例如是设备室、变配电室、消防机房、空调机房、电梯机房、给水管、冷却塔、风机等部位的接地焊接要在施工记录上标注明白，以备查看。

4.如果是高层的智能建筑物，达到45米至上的时候，每向上三层在结构中就要加铺扁钢和引下线焊接成为环形水平避雷针，或者使用两根以上的主筋焊接成为均压环。在高层楼内铺设的金属管道或者金属物楼内水平敷设的金属管道及金属物应该都和防雷接地连接。

5.对于玻璃幕墙的防雷施工，在等电位接地的时候要采用预埋铁作法，施工的过程中要在主筋上来进行符合规定的焊接施工，如果是后期添加的玻璃幕墙，那么就要依据建筑物的面积以及其他的数据设计出详细的防雷设计。

6.如果是在屋顶上安装防雷设备就要跟房顶和金属物连接成为一个整体。

（三）安全保护接地

安全保护接地就是将电气设备不带电的金属部分与接地体之间作良好的金属连接。即将大楼内的用电设备以及设备附近的一些金属构件，用PE线连接起来，但严禁将PE线与N线连接。在智能建筑内，要求安全保护接地的设备非常多，有强电设备，弱电设备，以及一些非带电导电设备与构件。均必须采取安全保护接地措施。当没有做安全保护接地的电气设备的绝缘损坏时，其外壳有可能带电。如果人体触及此电气设备的外壳就可能被电击伤或造成生命危险。

（四）交流工作接地

工作接地主要指的是变压器中性点或中性线（N线）接地。N线必须用铜芯绝缘线。在配电中存在辅助等电位接线端子，等电位接线端子一般均在箱柜内。必须注意，该接线端子不能外露，不能与其它接地系统，如直流接地，屏蔽接地，防静电接地等混接；也不能与PE线连接。在高压系统里，采用中性点接地方式，可使接地继电保护准确动作并消除单相电弧接地过电压。中性点接地能够防止零序电压偏移，确保三相电压保持基本平衡。

（五）直流接地

由于智能化建筑内部，都包含大量的通讯设备、计算机系统及大楼自动化设备，这类电子设备在信息输入、信息传输、能量转换和放大信号、产生逻辑动作及信息输出时，都是通过稳电流和微电位来进行，部分设备之间要通过网络进行工作。为了确保电气设备的稳定性、准确性，要提供稳定的供电电源和稳定的基准电位，采用大截面的绝缘铜芯作为引线，一端和基准电位进行连接，引线另一端和供电子设备直流接地。引线不能同PE线连接，应禁止和N线连接。

三、结语

智能化建筑的电气保护接地技术的发展，其操作过程中简单、精准、针对性强。但依然存在一些问题和不足需要改进，在科学技术突飞猛进的新时期，加强智能化建筑的电气保护接地技术的研究，对我国建筑工程有着重要意义。

参考文献

[1] 吴汉常.论建筑电气接地的施工技术[J].广东科技，2009 （10）.

[2] 张震.论智能化建筑的电气保护接地技术[J].中国新技术新产品，2012（14）.

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