1、1谈民用建筑电气中接地和等电位联结问题摘要：随着建筑物的要求不同，各类设备的功能不同，接地系统也相应不同。民用建筑的出现对接地系统设计提出了许多新的内容，本文对常用的电气接地系统及等电位联结问题进行了论述，旨在为民用建筑的安全保护接地、防雷接地等一系列问题的解决提供借鉴。 关键词： 民用建筑 电气 接地 等电位联结 中图分类号： TU24 文献标识码： A 前言 根据国内外电气事故统计，低压系统故障大多为相线碰设备外壳、金属管道、金属结构和大地的接地故障，而设备外壳、金属管道、金属结构带对地故障电压易导致人身电击和电气火灾事故，办公大楼、娱乐场所、住宅内做接地与等电位联结都是消除或降低这种故障
2、电压，保证电气安全的重要手段，这两种手段是相辅相成、相互补充的。 一、民用建筑电气中接地系统 1 TN- C 系统 TN- C 系统的中性线 N 与保护线 PE 是合二为一的，即将设备金属外壳与 PE 线、 N 线连接在 PEN 线上，作为保护接零。TN- C 系统如图 1 所示。 2图 1 TN- C 系统 图 1 向我们表明，有的时候 PEN 线不仅会有正常负荷电流通过，还有的时候会有谐波电流出现，我们可以通过观察用电设备的外壳和线路的金属管线来得知 PEN 线上产生的电压变化。如果 PEN 线断了或者相线碰到了地面出现短路的情况，那么线路的对地电压就会变得非常高。如果一个地区由同一台变压
3、器供电，那么这个地区的 PEN 线也都是相连的，所以一旦有一处电压出现了故障，那么别的建筑物里面的设备有可能会在 PEN 线的传导下受到影响，导致人们触电，将电流放至地面，造成火灾等情况，这是由于故障电压太高以至于超越了安全范围。 保护接零即为中性线接地。在接零的系统中发生一相碰壳故障时，形成单相短路，电流很大，能使线路保护设备迅速动作，切除故障。在TN- C 系统中，不应有一部分是保护接零，另一部分是保护接地。按照这种方法，在接地情况下，查看设备情况。如果出现碰壳现象，那么其中性线的电位将会上升，此时导致接零设备的外壳带上产生危险的电压。如图 2。 图 2 同一供电系统中接地与接零混用的危险
4、 2 TN- S 系统 在 TN- S 系统里面，中性线 N 与保护线 PE 没有相连，正常的负荷3电流没有办法通过 PE 线，所以 PE 线以及设备的外壳只有在故障的情况下才会带电，也因为这个优点，PE 线被广泛使用在民用建筑的电气系统里面。然而对于地压蔓延以及相线对地短路引起中性点电位升高的问题，这个系统完全束手无策。 TN- S 系统供电也就是针对三相不平衡用电负荷制订的。前面说的这三种成分电流混合在一起通过 N 线时，会有很高的绝对值。同时，由于 N 线自身拥有阻抗，随着线路长度的增加阻抗也会增加，再加上中间连接点也有阻抗，所以我们必须重视 N 线上阻抗的大小。特别是越到最后，阻抗越强
5、。有了电流和阻抗的作用，N 线不可能不对地面产生电压降。同一根 N 线上的电压降在不同的线段之上是不一样的，有的电压降甚至会高于 50V。假如 N 线上某点带有 100A 电流，该点的阻抗是05lI，则该点的电压降便达到 50V(人体最大安全电压为 50V)。因此，TN- S 系统在正常运行时 N 线带电，会发生电击的危险。剩余电流断路器保护装置的接线如图 3 所示。图 3 中 1、2、3 处或更多处都可使用剩余电流断路器，但需要注意以下几点： 图 3 TiN- S 系统 (1)安装过程中不能将 PE 线穿过作为剩余电流保护装置的电流互感器中，不然就会出现电流保护装置拒动的现象，导致不管有没有
6、漏电通过零序电流互感器的电流向量和都是零的情况发生。 4(2)我们常常在 2、3 支路或者其他更多的支路上使用同一根 PE 线，所以万一某些像图 3 里面这样的设备没有使用剩余电量保护的话，只要它的相线由于绝缘损坏碰壳，就会导致高电位随着 PE 线传递到别的像图 3 里 I、设备那样的设备外壳上，在这样的情况下，2、3 支路上的剩余电流断路器无法工作（无法切断电源） ，然而它们的外壳上面都带有跟相电压相近的高危电压，因此，该系统中支路上的用电设备应尽可能装设剩余电流断路器或断路器保护。 3 TN- C- S 系统 TN- C- S 系统中，中性线 N 和保护线 PE 一部分是合二为一的，另一部
7、分是分开的，如图 4 所示。在民用建筑配电中，TN- C- S 是常用的接地系统，通常电源线路中用 PEN 线进入建筑物总进线柜上后，再分为N 线和 PE 线。这种方式接线简单，具有一定的安全性，适用于分散的民用建筑物配电。由于电源线路中的 PEN 线上有一定的电压降，此电位仍将呈现在设备的外壳上，因此在单体进线处将 PEN 线做重复接地，接地电阻10Ft 后，分为 PE 线和 N 线，N 线与地绝缘。 在图 4 中，分界点 D 的前部是 TN- C 系统，不应装用剩余电流断路器，D 点的后部为 IN- S 系统，可以使用剩余电流断路器。 图 4 TN- C- S 系统 4 TT 系统 5TT
8、 系统是一种电源中性点接地的系统（如图 5） 。该系统的主要特点就是裸露在外的导电部位与电源接地点相对独立而直接接地的。即：电源中性点接地与电气设备的金属外壳之间不存在电气联系。该系统主要适用于精密电子设备以及数据处理设备的供电。系统中的 PE 线也是相对独立的，这就在一定程度上避免了线路在出现故障时，同时出现对地故障电压的蔓延。不过在对 TT 系统进行设计时，对于保护接地以及工作接地必须分开，但是在同一幢建筑物中基本上不可能实现，且在维修的过程中，其难度也相对较大，因此，该系统的使用相对较少。 图 5TT 系统 二、关于等电位联结的问题 等电位联结即是将建筑物内的全部设备、组件、构架及金属管
9、道的金属外壳联结在一起，同建筑的防雷系统共同构成联合接地系统，用以防止同一电气装置上电气接地与设备接地不一致而损坏。 1 等电位联结层次 等电位联结可分为总等电位联结、局部和辅助等电位联结三个层次，前者对整个建筑物产生作用，可防止由各种金属管道和电气线路从建筑物外引入危险故障电压，还可降低建筑内间接接触电击的接触电压和不同金属部件间的电位差。后者是在导电部分间用导线直接连通，以减小它们之间的电位差。若电气装置的某部分接地故障保护不能满足切断回6路的时间要求，就可通过做辅助等电位联结来解决。 2 等电位联结在 TNS 系统的作用 在 TNS 系统中，若没有进行等电位联结，一旦电气设备出现接地故障
10、，接地故障电流经过 PE 线、人体阻抗、鞋袜和地板电阻、变电所接地电阻，返回变压器绕阻，后面几个电阻串联后同 PE 线并联，并且它们串联后的阻抗远比 PE 阻抗大，对接地故障电流的分流可忽略不计，则一旦不能切断故障线路，人就有电击危险。而如果建筑设置等电位联结，人所处地板的电位同用电设备外壳电位大致相当，因而即使存在接地故障，在不切断故障线路的情况下，也没有人体电击危险。可见，采用等电位联结的作用是非常明显的。 3 等电位联结措施 （1）采用屏蔽信号电缆时，建议采取辅助等电位导体（如旁路的等电位联结导体）来加强外屏蔽，以限制故障电流由电力系统流向数据电缆、信号电缆、接地的外护套或线芯。 （2）
11、使用公用屏蔽信号或数据电缆时，应采用最小截面为 16mm 的铜质材料或其他导体来作为旁路等电位导体。 （3）电力和信号电缆的金属护套须进行等电位联结。 （4）有的建筑物中含有大量信息设备，等电位系统为接地母排时，应将其做成环状。 （5）等电位联结的阻抗应尽可能小，可采用感应电抗和阻抗较低的截面形状，并使联结尽量短。 （6）建筑物中在每一层都有一种等电位网络系统类型，应将这些不7同的等电位系统进行互连，并且用导体至少连接两处。 结束语 作为电气设计人员，我们从电气安全和功能上的角度应该对等电位联结和接地设计工作做到位，从源头上设计人员要足够重视等电位联结和接地的重要性，进而能让施工人员把等电位联结和接地工作不遗不漏地做好。 参考文献 1 梁基允.有关建筑电气接地防雷技术的相关问题分析J. 广东科技. 2009(02) 2 陈俊梅.对建筑电气接地技术的探讨J. 广东科技. 2007(09) 3 江长烟.建筑物的等电位联结不可忽视J. 科技资讯. 2006(08) 4 何庆团.浅谈建筑物的等电位联结J. 广西气象. 2006(S2)
