选择有效的系统接地保护方式

在建筑物的供配电施工及设计中，接地系统占有相当重要的位置，因为它涉及到供配电系统的可靠性与建筑物、人身和设备的安全性。长期以来，电气工作者不断的探索与研究，对接地系统提出了更高的要求，形成防雷接地、工作接地、保护接地、防静电接地、屏蔽接地、直流接地（信号接地、逻辑接地）。具体的说，自动化系统、电视系统、火灾报警系统、安防系统、扩声及音响系统、电梯自动化系统等）大量电子设备布线和建筑物内电力、防雷对接地有各自不同的要求，它们之间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与否，直接影响到建筑智能化的功能与价值。本文在此较为详细地介绍一些概念性问题和常见的几种接地及具体方法，以使现场施工人员和工程服务人浅析智能建筑防雷接地杜军峰（陕西省设备安装工程公司二分司）员对该问题有一个全面的了解。

1、系统接地的方式一般的低压配电系统按形式不同可分为：TN系统、TT系统和IT系统，其中TN系统的设备外露可导电部分经公共的保护线与电源中性点直接电气连接又称为接零保护，IT系统和TT系统的设备外露可导电部分经各自的保护线直接接地，又称为保护接地。

1．1TN系统（1）TN-C系统（三相四线制）如右图所示，TN-C系统的中性线（N）和保护线（PE）是合一的，该线又称为保护中性线（PEN）线。它的优点是节约导线，但在三相负载不平衡或保护中性线断开时会使用电设备的外壳带上危险电压。智能建筑内，单相负荷的比重较大，难以实现三相平衡，加上线路中存在荧光灯等感性负载引起高次谐波电流，在中性线N上叠加，使中性线带电，且电流时大时小极不稳定，造成中性点接地电位不稳漂移,不但使设备外壳带电,对人身造成不安全，而且也无法取到一个合格的基准电压，精密电子设备无法运行。故TN-C接地不能作为智能建筑的接地系统。（2）TN-S系统（三相五线制）如右图所示，TN-S系统的中性线N线和PE线是分开的,其优点是PE线在正常情况下没有电流通过，不会对接在PE线上的其它设备产生电磁干扰。此处由于N线和PE线独立分开，即使N线断线也不会影响PE线的保护作用。这种系统多用于对安全可靠性要求较高，设备对电磁抗干扰要求较严，或环境条件较差的场所，该系统完全具备安全可靠的基准电压，故TN-S接地在设备没有特殊要求的情况下，可以作为智能建筑的接地系统。（3）TN-C-S系统（三相四线与三相五线制混合系统）如右图所示，TN-C-S系统中有一部分中性线和保护线合一，而有一部分分开，它兼有TN-C系统和TN-S系统的特点，常用于配电系统末端环境较差或有对电磁抗干扰要求较严格的场所。故TN-C-S可以作为智能建筑的接地系统。在TN系统中，为确保PE线或PEN线安全可靠，除在电源中性点进行工作接地外，对PE线和PEN线还必须进行必要的重复接地。PE线和PEN线上均不允许装设熔断器和开关设备。

1.2IT系统如右图所示，IT系统的电源中性点是对地绝缘的，或经高阻抗接地；而用电设备的金属外壳直接接地。本系统的优点在于当一相接地时，设备外壳不会有太大的故障电流，系统可以照常运行，属于三相三线接地系统，缺点是没有220V电压，故IT不适合做有单相设备的智能建筑。

1.3TT系统：如右图所示，TT系统的电源中性点直接接地；用电设备的金属外壳亦直接接地，中性点与PE线是分开的，且与电源中性点的接地无关。本系统适合于建筑物供电来自公网的地方，系统在正常运行时，不管三相是否平衡，在中性线带电的情况下，PE线不会带电。只有在单相接地出现故障时，由于保护接地灵敏度差，故障不能及时切断，设备外壳才可能带电。在系统正常运行时，TT系统类似于TN-S系统，也能获得人与物的安全性和取得合适的基准接地电位。随着大容量漏电保护器的发展，TT系统也会作为智能建筑的接地系统，但目前公共电网的电源质量不高，难以满足智能化设备的要求，所以TT系统很少被智能建筑采用。

1.4统一(联合)接地系统统一接地的构成：利用大楼桩基钢筋，作为自然接地体；将外圈桩基钢筋用40mm×4mm镀锌扁钢或D12mm钢筋闭环连成一体作为桩基接地线；利用柱子钢筋作防雷接地引下线，引线下端与承台板钢筋连接，上端与屋顶楼面钢筋连接，中间与各圈梁钢筋连接（若无圈梁，可按每三层用40mm×4mm镀锌扁钢或D12mm钢筋作闭环连接）及与每层楼层内钢筋连接；接闪器宜采用针带组合接闪器，用25mm×4mm镀锌扁钢组成10m×10m网格避雷带覆盖在屋顶上，外圈与柱上端内钢筋连接成闭环，将大楼置于其保护范围内；设置总等电位铜排，利用100mm×10mm长1m，每隔50mm钻Ф12mm孔，设置在变配电所适当的位置（便于接引线），至少三处与接地体可靠连接（①变压器中性点;②附近接地体;③变配电所内接地网格）；确保总等电位铜排的电位是地电位（接地电阻≤1Ω）,若未满足,必须增加与接地体的连接。由于统一接地有一个统一的基准电位，能保证电路中传输信息的稳定性和准确性，加之接地电阻能满足直流接地的要求，所以被智能建筑接地系统广泛采用。

2.各种功能接地线的构成在TN－S系统中，中性线N与变压器中性点一起接地，也可以接在总等电位铜排上，此外N线严禁与任何“地”有电气连接。N线是各设备的功率接地线。交流设备保护接地，应设置PE干线，采用裸铜排。敷设在电气竖井中，引到各个楼层，在每一楼层，接近用电设备的地方，设置一辅助电位铜排，宜用绝缘子支撑铜排，与防雷系统隔离。设备外壳及设备附近非带电导体，用Ф6及以上铜芯黄绿色绝缘线连接到辅助等电位铜排上。PE干线下端与总等电位铜排连接。电子设备的保护接地，另设置PE干线，按照交流设备PE干线同样制作，敷设在弱电竖井中，引到需要的楼面，接近电子设备的地方设置一辅助等电位铜排，供电子设备外壳及附近的非带电导体保护接地用。单台设备，或距离较远设备，可用五芯电缆解决PE接地线。屏蔽层接地，抗静电接地，都可以就近接在PE线上或辅助等电位铜排上，分别引接到各类设备的直流接地极。严禁与其它接地系统混接。敷设时应穿金属管、槽，暗敷或在弱电竖井中明敷。金属管、槽必须有接地连续性措施，两端与PE线连接。各种接地引线，要有明确区别标志，特别要注意中性线N、保护接地线PE（黄绿双色绝缘）、直流接地线的区别。

3.系统接地方式的选择经过对接地系统的比较，对智能建筑来说，到底选用哪种系统为好，必须了解智能建筑对接地有哪些具体要求，同时要考虑建筑物具体的供电环境，才能准确选择接地系统。TN-C系统适用于一般工业厂房内三相负荷比较平衡的动力负荷。由于PEN线上流过的不平衡电流较小，其截面可以小于相线截面。可以节省一根专用保护接地PE线。在采用过电流保护时，因故障回路阻抗相对较小，故障电流相对较大，所以保护动作灵敏度较高。但TN-C系统的安全水平较低，不适用于有爆炸和火灾危险厂房内，也不适用于有大量单相负荷存在的民用建筑内。TT、IT、TN-S系统适用于爆炸和火灾危险的厂房内。IT、TT系统更安全，尤以IT安全性最好，但在民用建筑中很难做到相线对地绝对绝缘，将会使接地故障信号经常出现，使之无法使用。IT系统也适用于一些不间断供电要求较高的场所，但不适用于有大量三相及单相用电设备混合使用的场所，因为IT系统中不能配出中性线N。TN-S、TN-C-S系统适用于民用建筑及科研试验单位。因该类单位相负荷较多，有的还含有晶闸管（可控硅）、荧火灯等之类的负荷，电路中三次谐波电流较大，再加上不平衡电流的存在，使中性线带有较大的电流，这些场所采用TN-C系统是极不安全的。而TN-S，TN-C-S系统中有专用不带电的保护接地PE线，使安全性大大提高。由城市公用低压线路供电的民用建筑和工厂按供电部门规定应采用TT系统。对于负荷分散、线路长的场所，宜就地设置接地极，采用TT系统。由区域变电所单独供电的民用建筑，采用TN-C-S系统比较适合，附设有变电所的高层建筑，采用TN-S系统，可方便地自变压器中性点引出PE线，只要接垢良好，PE线的对地电位很低，便能提高安全水平。

精密电子设备和电子计算机使用的场所，对接地型式往往各有不同要求，应按其要求选用合适的接地型式，当无这方面技术要求时，宜采用TN-S系统。智能建筑物，除了有大量常规的强电设备，还增加了大量的弱电的电子设备，为了达到正常精确运行，它们的信息接地或逻辑接地（通称直接地）必须具有一个比较稳定的基准地电位。而且设备还要防止一切外来的电磁干扰。必须有屏蔽抗静电接地。当然设备外壳也必须有接地保护，保护人身安全。除了电子设备本身对接地系统的要求外，还有建筑物所处供电环境也必须考虑。根据上述要求，尽管TN-C系统简单、经济，但不能满足智能型建筑物的要求，由于N线带电被接在外壳时，不仅危险，而且会干扰电子设备，找不到一个基准地电位点。因此，智能型建筑是绝不能采用TN-C系统的。对于TN-C-S及TN-S系统，它们都具N与保护接地线PE，设备外壳接在不带电的PE线上，这样既安全，设备也无电干扰。尽管N线带电，可能引起接地电位有些浮动，但由于PE线、N线、直流接地线采用同一点接地，这一点的地电位始终相同，这就是智能型建筑物所需要的基准工作电位。因此对于由区域变电所供电智能型建筑物，可采用TN-C-S系统；对于有自设变电所的智能型建筑物，可采用TN-S系统。对于TT系统，同样有N线与PE线，而且无一点电气连接，接地点电位更稳定，只要将PE线与直流接地线同一点接地作为基准单位，可以防止TT系统仅对一些取不到区域变电所单独供电的智能型建筑物适用，也就是来自公共电网的电可靠性及供电质量都不高。为了保证电子设备的正常准确运行，还必须做一些技术性措施。