分析智能建筑的电气保护与接地

摘要：随着经济与科技的迅猛发展，对智能建筑的设备配备、性能指标以及使用功能上提出了更高的要求，智能建筑各类电气设备的接地问题也受到了广泛的关注。智能建筑的接地直接关系着数据传输的可靠性以及设备运行的安全性，因此，深入研究智能建筑的电气保护与接地意义重大。本文以智能建筑的电气接地保护为出发点，着重分析了智能建筑中比较典型的接地措施。

关键词：智能建筑；电气保护；接地

中图分类号：F407.6 文献标识码：A 文章编号：

智能建筑是以向用户提供安全的生活空间，健康舒适的环境，并提供灵活的使用功能，且支持文化交流、办公与商务需求为目标，优化建筑物的结构、服务、系统以及管理等基本要素及其内在联系，从而提供一个高效率且安全舒适、投资合理的环境，满足建筑使用人员对建筑物的安全、费用等各方面的要求的建筑。智能建筑的电气接地保护不仅关系着建筑设备的可靠性，而且关系着建筑使用人员的人身安全，因此做好智能建筑的电气保护与接地工作至关重要。

一、智能建筑的电气接地保护方式分析

接地系统在智能建筑的供电与配电设计中占据着非常重要的地位，智能建筑的接地系统设计是否合理直接影响着建筑的整个供电系统安全与可靠运行。同时，随着对智能建筑的各项要求的不断提高，建筑中各类设备具备的功能也表现出了巨大的差异性，这就直接决定了智能建筑的接地系统，在设计上也会相应的有所差异。现就智能建筑中常用的几种接地方式及其特点进行如下分析：

（一）TN－S系统及其特点分析

该接地系统是PE线（Protecting Earthing，保护接地线，简称地线）与三相四线组合而成的系统。当有独立的变电所或者配电所设置在建筑物的内部时，在建筑物的变配电所的进线中大多采用的是TN－S系统。除了在变压器的中性点的位置，不带电的接地线PE与带电的中性线N两者会有共同接地之外，PE线与N线不会再有任何形式的电气连接情况出现，这是TN－S系统最主要的特点。TN－S接地系统完全具备有智能建筑所要求的安全可靠的基准电位，若在智能建筑中的电子设备（如计算机等）并没有特别的要求的情况下，通常在智能建筑中都会采用TN－S接地系统（如图一所示）。

图一智能建筑的TN－S接地系统示意图

（二）TN-C系统及其特点分析

在该接地系统中，地线PE与中性线N合为一体，共同组成兼有地线与中性线的PEN线。线路经济简单以及对于接地短路故障具有较高的灵敏度是TN-C接地系统的主要优点。其缺陷在于适用的范围比较窄，通常只在三相负荷较为平衡的场地中比较适合采用该接地系统。然而在多数的智能建筑中，多以非线性负荷以及单相负荷为主，要实现三相负荷平衡的难度非常大。同时，线路中存在的高次谐波电流与不平衡电流（位于PEN线中），在没有产生故障的情况下，通常会在中性线N处进行叠加，从而产生电压的波动以及电位的不稳定漂移，致使智能建筑的设备带电，从而威胁着建筑使用人员的人身安全。因此，目前的智能建筑中已不使用该系统。

（三）TN-C-S系统及其特点分析

该接地系统是由TN-S系统与TN-C系统共同组合而成，两个系统在地线与中性线的连接点处分界。当建筑物的供电来自于区域的变电所时，通常采用TN-C-S系统。TN-C系统用于进户之前，在进户的位置会进行重复接地，TN-S系统用于进户之后。TN-C-S系统在正常的运行过程中，地线连接的电气设备的外壳及其金属构件从始至终都不会带电，从而确保了建筑物使用人员的安全。同时，TN-C-S系统能够通过有效的措施获取智能建筑电子设备所需求的基准电位，是当前智能建筑中一种较为典型的接地系统（如图二所示）

图二智能建筑的TN-C-S接地系统示意图

二、智能建筑中比较典型的接地措施分析

（一）安全保护接地分析

在智能建筑的电气设备中，用地线将智能建筑楼宇内的电气设备及其不带电的部分金属构件连接起来，但禁止将中性线与地线两者连接起来，这种接地保护措施即为安全保护接地。智能建筑中的部分不带电的电气设备及其构件以及一些强弱电设备都须采取该接地保护措施。如果智能建筑的电气设备没有采取安全保护接地措施时，当设备产生绝缘损坏的情况下，电气设备的外壳就很可能会带电，若此时人体与该电气设备接触，形成电击损伤或者引发生命危险事故的机率就非常大。同时，如果电力系统的中性点没有采取直接接地方式，所产生的短路电流会经过线路对地电容形成通路；若电力系统的中性点采取的是直接接地方式的情况时，产生的短路电流会经过大地或者人体返回到中性点中。这两种情况中的任何一种都会导致人体触电的情况的产生，因此有必要采取安全保护接地措施。

（二）交流工作接地措施分析

交流工作接地也称工作接地，是指通过电阻或阻抗等特殊设备或直接把电力系统中的某一点进行金属连接的接地措施。在这一接地措施中主要是将中性线与变压器的中性点进行接地，且必须采用铜芯绝缘线作为中性线。同时，在智能建筑的配电系统中有接线端子（用于等电位的辅助）存在，此时要确保等电位接线端子设置在箱柜之内，严禁外露。采用交流工作接地的措施，要确保该工作接地不能与防静电接地、直流接地等其他接地系统出现混接的情况，同时要避免与保护地线出现连接的情况。对于低压系统而言，采用中性点接地的方式可以使三相电压基本保持平衡，有效避免零序电压发生偏移，从而利于低压系统单相电源的使用。对于高压系统而言，运用中性点接地，能够有效地消除单相电弧接地过电压，从而通过接地继电有效地保护动作。

（三）防雷接地方式分析

1.智能建筑防雷结构建立的必要性。防雷接地主要通过有效的方式将雷电流快速地引入到大地之中，从而有效避免雷害。在智能建筑的楼宇内部，在楼宇的侧墙以及吊顶等部位几乎布满了各种复杂的布线系统（例如，闭路电视系统、通信自动化系统、楼宇自动化系统以及火灾报警系统等），而且设置有大量的电气设备，它们均属于容易受到雷击的部分，而且这些布线系统以及电气设备对于防干扰的要求非常高，然而耐压的等级却非常低。因此无论发生何种形式的雷击（如串击或者是直击等），都会对智能建筑的电气设备形成非常严重的干扰，或者造成电气设备的损坏。这就要求智能建筑必须具备严密且可靠的防雷击接地设计，而且在智能建筑中，其他全部的功能接地均必须将防雷接地作为基础，从而构建比较完整的防雷击结构。

2.智能建筑防雷结构建立的措施。由于智能建筑通常都属于一级负荷，因此在智能建筑进行防雷接地设计时，必须根据一级防雷建筑物的标准开展防雷设计。在智能建筑的楼宇顶部，采用镀锌扁钢组成网格状的避雷带，并将楼宇屋顶的金属构件、楼宇柱头钢筋与网格避雷带进行电气连接，并建立防雷系统与楼层钢筋之间的连接，同时还要确保防雷系统与智能建筑楼宇外墙面中的全部的金属构件进行连接，且接地体要与大楼柱头钢筋进行连接，从而建立起一个能够有效防雷的笼形的多层屏蔽防雷系统，从而达到防止外来电磁干扰，避免智能建筑内部的电气设备遭受雷击的目的。此外，当智能建筑的电气设备与防雷装置在安全工作接地方式中，都是采用同一接地网的情况下，要确保接地电阻为最小值。

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