智能建筑接地系统分析与测试研究

【摘 要】简要介绍了智能建筑的电气接地类型，阐述了接地电阻的测试方法。并通过酒店弱电机房接地电阻测试实例，对电压电流表法和钳式仪表法的准确度进行分析讨论。

【关键词】智能建筑；接地电阻；电压电流法；钳式仪表法

1、引言

随着计算机和微电子产品的广泛应用，建筑智能化系统中采用大量的电子设备，通过遍布整个建筑物的探测器、控制器、网络设备、弱电布线等为用户提供服务，系统越来越复杂多样。为了确保这些智能系统安全可靠运行和人员安全，在电气设计中，接地系统设计是不容忽视的。所以认真研究和科学设计智能建筑接地系统具有重要的现实意义[1]。

2、智能建筑电气接地类型[2]

2.1 防雷接地

为把雷电流迅速导入大地，以防止雷害为目的的接地叫防雷接地。智能建筑内有大量的电子设备与布线系统，这些电子设备功耗小、工作电压低、绝缘程度低，对过压耐受能力差，抗干扰、抗电涌的能力差，一旦遭雷电干扰，其后果不但会使这些昂贵的设备损坏，而且有可能使整个系统的运行中断，造成巨大的经济损失。独立的防护保护接地电阻应≤10Ω。

2.2 交流工作接地

将供电系统中的变压器中性点或中性线（N线），直接或经特殊设备（如阻抗、电阻等）与大地作金属连接，称为交流工作接地。可保证单相电源的使用。N线必须用铜芯绝缘线，且不能与其他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。独立的交流工作接地电阻应不大于4Ω。

2.3 直流工作接地

为建筑物内的计算机、通信设备、网络设备及其他智能化设备提供稳定的供电电压和基准电位，要求采用较大截面的绝缘铜芯线作为引线，建立直流接地。它不宜与PE线连接，严禁与N线连接。独立的直流工作接地电阻应≤4Ω。

2.4 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。是建筑物内设备及人身安全的保障。独立的安全保护接地电阻应≤4Ω。

2.5 屏蔽接地与防静电接地

在智能建筑中，屏蔽接地是为有效防止来自内部自身传导或外来的电磁干扰；将可能产生静电物体的静电导入大地的接地叫做防静电接地。屏蔽接地和防静电接地的做法是：将所有设备外壳与PE线连接；穿管敷设的导线管路、屏蔽线缆屏蔽层两端与PE线可靠连接；室内屏蔽也应多点与PE线可靠连接。

智能建筑内的各种电子设备接地功能不同，对接地电阻值要求也不同。若共用一组接地装置，接地电阻必须按接入设备中要求的最小值确定。接地装置的接地电阻越小越好，通常要求共用装置的接地电阻应≤1Ω。经过大量工程的实测，只要很好利用大楼桩基作为自然接地体，它的接地电阻值可以大大小于1Ω。

3、接地电阻测试方法

智能建筑接地在整个系统安装过程发挥重要的作用，不仅保证了各系统设备正常工作需要，而且保护了人员设备的安全，减少外部电磁干扰的影响。所以精确测定各智能化系统的接地电阻值意义重大。

3.1 电压电流表法[3]

基本原理是这样的：基于接地电阻在离接地体20m范围内的概念，故在两个相隔至少20m的接地体之间加上一定电源电压而构成回路，就有电流流过两接地体间的土壤并产生电压降，在其间测出某点的电压降，此时， 。也可以采用四极法，基本上同三极法，在低接地电阻测量和消除测量电缆电阻对测量结果的影响时替代三极法，测量时E和ES必须单独直接连接到被测地。

3.2 电力电流表法

此法原理和上法所述近似，主要是在没有合适的高内阻电压表时使用。此时， 。

3.3 钳式仪表法

钳式仪表法的基本原理是测量回路电阻。钳表的钳口部分由电压线圈和电流线圈组成。电压线圈提供激励信号，并在被测回路上感应一个电势E。在电势E的作用下将在被测回路产生电流I。钳表对E及I进行测量，并通过下面的公式即可得到被测电阻 。

在实际测量过程中，钳式仪表法应选择一个正确的测量点进行测量，如图4所示，钳在A点测量时，所测的支路未形成回路，钳表显示“OLΩ”。在B点测量时，所测的支路是金属导体形成的回路，钳表显示“L0.01Ω”或金属回路的电阻值。在C点测量时，所测的是该支路下的接地电阻值。

4、酒店弱电机房接地系统测试

沈阳某酒店电源进线采用TN-S三相五线制式，计算机网络机房设在酒店一楼，面积82m2，要求接地电阻≤1Ω。机房内配备计算机网络设备、卫星数字电视、程控交换、配线架机柜和信息服务中心等。设计中涉及各种类型的接地，要把各接地系统从电气上截然分开，实际上是困难的。比如场地狭窄，接地装置间的距离不能满足要求，弱电机房内各种设备的机架、走线架等相互关联，布线电缆等纵横交错，走线架、机架等加固在建筑地面或墙上，他们与建筑物钢筋间的绝缘距离不能满足要求等等。

我们考虑还是采用大楼共同接地。在机房墙体四周均布安装环形均压环，并将均压环至少两处连接到弱电管道井的共用接地排上。机房内弱电设备的工作接地、保护接地、强电设备的保护接地、防雷接地、建筑钢筋、电缆桥架和各种信号电缆屏蔽层等都用足够粗良导体以最短途径把它们连接到均压环上。

我们分别使用FLUKE 1625（三极法）和钳式电阻测试仪ETCR2000C对弱电井内的测试点进行测量。

钳表法测试时，用一根测试线连接消防栓和被测接地极，然后用钳表测量测试线。从测试数据上来看，两种方法测试结果差别比较大，分析原因是钳表测得阻值=机房接地电阻+测试线阻值+消防栓接地电阻，所以引入误差，但是结果仍然小于1Ω，所以也符合要求。

综上，电压电流表法是测试接地电阻的经典理论，在条件具备的情况下，应将其作为首选的测试手段。钳表法作为现场无法满足辅助极打入地面的情况下的一个有效手段，但必须将其引至金属自来水管、消防管或建筑物钢筋结构体等自然接地点，阻值仅作参考。

参考文献：

[1]陈一才.智能建筑电气设计手册[M].第一版.北京：中国建材工业出版社，1998：828～829

[2]张青虎，岳子平.智能建筑工程检测技术[M].第一版.北京：中国建筑工业出版社，2005：383～384

[3]李东明.建筑弱电工程安装调试手册[M].第一版.北京：中国计划出版社，1993：710～711