建筑电气设计中与接地相关的问题分析

摘要：随着我国科技的不断发展，电气接地技术得到了很大的提高，被广泛应用于建筑、电器、汽车、化工企业等行业。本文首先介绍了电气接地的种类和作用，随后探讨了与建筑电气设计中相关的接地问题

关键词：电气；接地；N极；重复接地；等电位联结

中图分类号：U264.7+4文献标识码： A 文章编号：

一、电气接地的概念

1.接地的概念

接地就是利用金属作为导体将电气设备的某一部分与大地进行连接。接地装置由接地体和接地线组成。其中直接与大地接触的埋入大地的部分称为接地体。接地体可以分为自然接地体和人工接地体两类。接地线是将电气设备和接地体连接的金属导线。接地装置的作用是限制接地设备的电位为零电位或者通过引下线将引下的雷电流迅速流散到大地土壤中去。

2.电气接地的种类及作用

电气接地是为了保证电气设备正常运行和人身安全而采取的一种用电安全措施。接地的种类有很多，包括保护接地、工作接地、防雷接地、屏蔽接地、防静电接地等。

二、建筑电气设计中与接地相关的问题

1.TN-C-S系统和TN-S系统的区分

案例：某一建筑物A的电源由建筑物B（设有变压器）的WP1回路引来，采用三相四线制（～220/380V）引入。A建筑物电源进线处做PEN线重复接地，PEN线重复接地后N线与PE线严格分开。那么对于建筑A来说，它的接地保护系统属于TN-S还是TN-C-S接地系统？根据《民用建筑电气设计规范》（JGJ16-2008）条文说明中第109页12.2.2条第3款的阐述，“建筑物采用TN-C-S系统时，在建筑物的进线处设置重复接地，将系统变成TN-S以后才能设置进线隔离开关，这就大大提高了PE线的可靠性”。这句话从侧面反映出TN-C-S系统经重复接地后可形成一个局部的TN-S系统。一般民用建筑内部接地系统都是一个局部TN-S系统。但在设计说明中阐述其接地系统型式还应确定其上级配电系统，即其接地型式应“追根溯源”，从其电源点（变压器）看起。以本案例为例，A建筑物电源进线以三相四线制引入，其PEN线在电源进线处做重复接地，这是一个典型的TN-C-S系统，其设计说明中应明确交代该建筑物接地系统采用TN-C-S系统。

2.民用建筑的重复接地和进线开关N极的型式

案例：某一建筑物A的电源由建筑物B总配电柜（进线开关带漏电保护）的WP1回路引来。1）建筑物A的电源为三相四线引入，进线处是否做重复接地？根据《民用建筑电气设计规范》（JGJ16-2008）中第171页12.4.9条第1款的阐述，“在装有剩余电流动作保护器后的PEN导体不允许设重复接地。”显然，如果重复接地，很有可能将会使建筑物B的进线开关跳闸。建筑物A接地要想满足规范要求，必须采用三相五线制引入，进线处PE线作重复接地。也就是说我们许多情况下取电源时，如果在上级电源情况不明的情况下，采用三相五线进线是绝对安全可靠的。2）建筑物A的进线开关选用三极还是四极，如果选用四极，N极的型式选用哪种？A型：N极不安装过电流脱扣元件，且N极始终接通，不与其它三极一起合分；B型：N极不安装过电流脱扣元件，且N极与其它三极一起合分；（N极先合后分）C型：N极安装过电流脱扣元件，且N极与其它三极一起合分；（N极先合后分）D型：N极安装过电流脱扣元件，且N极始终接通，不与其它三极一起合分。根据《民用建筑电气设计规范》（JGJ16-2008）中第72页7.6.8条第4款的阐述，“在TT或TN-S系统中，当N导体截面与相导体相同，或虽小于相导体但能被相导体上的保护电器所保护时，N导体上可不装设保护。当N导体不能被相导体保护电器所保护时，应另在N导体上装设保护电器保护，并应将相应相导体电路断开，可不必断开N导体。”从这一条看，普通民用建筑如充分考虑三相分配均匀，N线电流一般不会大于相线电流，可选择A型。另外，在有可控硅调光系统的情况下，谐波电流在中性线上产生了叠加，中性线电流大于相线电流的情况出现的机率大大增加，此时，选择C型或者D型更加合理。N极是否安装过电流脱扣元件，主要取决于N线电流大于相线电流的机率。N极是否需要始终接通则取决于N线所带电位造成的危害。一般民用建筑根据规范要求都要做等电位联结，N线所带电位与建筑物处在一个等电位面上，造成安全威胁的可能性很小。论安全性，C型安全性最好，最可靠。论实用性，A型可满足一般情况下的使用要求。（注：规范殊要求的地方以规范要求为准。）

3重复接地的距离要求

根据《民用建筑电气设计规范》（JGJ16-2008）条文说明中第109页12.2.2条第2款的阐述，“条文中没有对多处接地的做法以明确的规定。例如，两重复接地之间的最大距离，原因是每个地域的环境不一样，千差万别，统一规定有困难。设计中保护导体，水平敷设时可按50m，垂直敷设时可按20m。当然在长干线的终端处，PE导体应作接地”。由些可见，设计过程中可以电源进线处的重复接地可以50m作为重复接地的参考距离。建筑物内垂直方向以20m作为重复接地的极限距离也不难理解。建筑高度超过24m即为高层建筑，每20m内与楼板内钢筋或柱内主筋相连，增加了接地干线的可靠性，同时也起到一种等电位联结的作用，使建筑物变成一个近似的法拉第笼，有利于电磁屏蔽和防止雷电电磁脉冲的引入。

4辅助（局部）等电位联结

《民用建筑电气设计规范》（JGJ16-2008）中第176页12.6.6条第2款规定：“在一个装置或装置的一部分内，当作用于自动切断供电的间接接触保护不能满足本规范第7.7节规定的条件时，应设置辅助等电位联结。”设置等电位联结的核心作用是降低接触电压，当接地故障保护不能满足要求时，就要采取辅助等电位联结的方式来降低接触电压，使人体处在一个局部等电位面上。《民用建筑电气设计规范》（JGJ16-2008）中第181页12.9.2条第2款明确规定浴室要做局部等电位联结。浴室内0区的安全电压为12V，一旦发生漏电危险，总等电位联结很难保证人体的接触电压不超过12V，故而要求浴室要做局部等电位联结。辅助等电位连接的设置，关键是要看接地故障保护能否满足安全电压和故障切断时间的要求。越是安全电压要求低的场所（如潮湿场所）和故障切断时间要求短的设备（如手持设备和移动设备）就越有必要做辅助等电位联结。要确定其有效性，可根据《民用建筑电气设计规范》（JGJ16-2008）中第74页7.7.4条第4款中公式（R≤50/Ia）来验证。

三、结束语

电气接地技术在我国发展的较为成熟，应用范围也十分广泛，特别是在智能楼宇建筑、家用电气和化工企业中。在进行电气接地系统设计时，需根据实际情况和经验，参照行业标准选择科学合理的接地方式和接地系统。正确的接地方式和接地系统，是保证电气接地装置正常运行的基础，一旦出现问题将会引发生产事故甚至人身伤害。因此电气接地方案的合理选择和应用应引起高度重视。以上通过几个案例的分析，从不同的角度分析了关于接地的若干问题，希望对大家在接地问题的理解上有所帮助。

参考文献：

[1]供配电系统设计规范GB50052-2009.

[2]民用建筑电气设计规范JGJ16-2008.

[3]工业与民用建筑电气设计手册（第三版）.