智能建筑电器线路的接地保护探讨

摘要:智能建筑指通过将建筑物的结构、设备、服务和管理根据用户的需求进行最优化组合,从而为用户提供一个高效、舒适、便利的人性化建筑环境。智能建筑是集现代科学技术之大成的产物。其技术基础主要由现代建筑技术、现代电脑技术现代通讯技术和现代控制技术所组成。本文主要介绍了智能建筑电器线路的接地保护。

关键词:智能建筑;接地;接地保护

1 智能建筑接地保护的参考依据:

1.1 《建筑物防雷设计规范》(GB50057-94)。

1.2 《民用建筑电器设计规范》(JGJ/T16-92)。

1.3 《建筑电器工程施工质量验收规范》(GB50303-2002)。

1.4 《建筑与建筑群综合布线系统工程设计规范》(GB/T50311-2000)。

1.5 《智能建筑设计标准》(GB/T50314-2000)。

1.6 《计算机机房防雷设计规范》(GB50174-93)。

1.7 《通信局(站)接地设计暂行技术规范》(YDJ26-89)。

2 对智能建筑电器线路的接地保护分析

2.1 防雷接地

为了使智能建筑内大量的电子设备和线路得到更有效的保护,除了采用一般防雷接地做法外,还应注意等位面和均压空间的做法。对等位面的做法,采用的是利用楼层内钢筋与周围柱子钢筋连接在一起。对均压空间的做法,采用的是将建筑物30m及以上每3层的圈梁钢筋与外墙所有柱子钢筋连接在一起。各类防雷接地装置的工频接地电阻,根据落雷时的反击条件来确定。防雷装置与电气设备的工作接地合用一个总的接地网时,接地电阻应符合其最小值要求,即接地电阻要小于1Ω。

2.2 工作接地

工作接地主要指的是变压器中性点或中性线(N线)接地,N线采用铜芯绝缘线。在配电中存在辅助等电位接线端子,等电位接线端子一般放在箱柜内。按照《民用建筑电器设计规范》(JGJ/T16-92)的要求,该接线端子不能外露;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。智能化楼宇的供电接地系统采用TN-S系统,对于TN-S系统,所有接到总等电位铜排的中性线N采用绝缘铜线,严禁中性线N和保护地线PE有任何电气连接。在自备变电所设置60mm×5mm的总等电位铜排,将变压器中性点、中性线N和总等电位铜排连接在一起。按规范采用一个总的共同接地装置,即统一接地体。统一接地体为接地电位基准点,由此分别引出各种功能接地引线,利用总等电位和辅助等电位的方式组成一个完整的统一接地系统。在变配电所内设置总等电位铜排,该铜排一端通过构造柱或底板上的钢筋与统一接地体连接,另一端通过不同的连接端子分别与交流工作接地系统中的中性线连接,与需要做安全保护接地的各设备连接,与防雷系统连接,与需做直流接地的电子设备的绝缘铜芯接地线连接。在智能大厦中,因为系统采用计算机参与管理或使用计算机作为工作工具,所以其接地系统宜采用单点接地并宜采取等电位措施。单点接地是指保护接地、工作接地、直流接地在设备上相互分开,各自成为独立系统。可从机柜引出三个相互绝缘的接地端子,再由引线引到总等电位铜排上共同接地。不允许把三种接地联结在一起,再用引线接到总等电位铜排上。实际上这是混合接地,这种接法既不安全又会产生干扰,现在的规范是不允许的。

2.3 保护接地干线PE

在智能化楼宇内,要求安全保护接地的设备非常多,有强电设备、弱电设备以及一些非带电导电设备与构件,均必须采取安全保护接地措施。当没有做安全保护接地的电气设备的绝缘损坏时,其外壳有可能带电。如果人体触及此电气设备的外壳,就可能被电击伤或造成生命危险。在中性点直接接地的电力系统中,接地短路电流经人身、大地流回中性点;在中性点非直接接地的电力系统中,接地电流经人体流入大地,并经线路对地电容构成通路,这两种情况都能造成人身触电。加装保护接地装置并且降低它的接地电阻,不仅是保障智能建筑电气系统安全、有效运行的有效措施,也是保障非智能建筑内设备及人身安全的必要手段。当然,当前普遍采用的三相四线制,保护接地法并非防止触电事故的良策。而比较理想的方法是采用三相五线制供电方式的电网,可将设备外壳与专用保护零线连接。在弱电井设置保护接地干线PE,采用40mm×4mm镀锡铜排作为保护接地干线PE。保护接地干线PE和总等电位铜排连接,保护接地干线PE应该用绝缘子架设,与防雷接地系统隔离。防止雷电对保护地线PE的反击和感应。

2.4 直流接地

在一幢智能化楼宇内,包含有大量的计算机、通信设备和带有电脑的大楼自动化设备。这些电子设备在进行输入信息、传输信息、转换能量、放大信号、逻辑动作、输出信息等一系列过程中都是通过微电位或微电流快速进行,且设备之间常要通过互联网进行工作。因此为了使其准确性高、稳定性好,除了需要一个稳定的供电电源外,还必须具备一个稳定的基准电位。可采用较大截面的绝缘铜芯线作为引线,一端直接与基准电位连接,另一端供电子设备直流接地。该引线不宜与PE线连接,严禁与N线连接。设备的直流接地采用截面积不小于35mm2的多芯绝缘铜线穿钢管或线槽引到辅助等电位铜排。

2.5 屏蔽接地及防静电接地

在智能化楼宇内,电磁兼容设计是非常重要的,为了避免所用设备的机能障碍,避免出现设备损坏,构成布线系统的设备应当能够防止内部自身传导和外来干扰。这些干扰的产生或者是因为导线之间的耦合现象,或者是因为电容效应或电感效应。其主要来源是超高电压、大功率幅射电磁场、自然雷击和静电放电。这些现象会对设计用来发送或接收很高传输频率的设备产生很大的干扰。因此对这些设备及其布线必须采取保护措施,免受来自各种方面的干扰。防静电干扰也很重要。在洁净、干燥的房间内,人的走步、移动设备、各自磨擦均会产生大量静电。例如在相对湿度10%-20%的环境中人的走步可以积聚3.5KV的静电电压,如果没有良好的接地,不仅会产生对电子设备的干扰,甚至会将设备芯片击坏。

3 智能建筑電器线路接地保护的归纳

对智能建筑电器线路的接地保护一般采用共用接地系统,接地体利用大楼基础地梁内主筋,防雷接地、保护接地及各弱电设备接地利用同一接地体。统一接地系统利用大楼的桩基钢筋,并用40mm×4mm镀锌扁钢将其连成一体,作为自然接地体。根据规范,该系统与防雷接地系统共用,其接地电阻≤1Ω。若达不到要求,必须增加人工接地体或采用化学降阻法,使接地电阻≤1Ω。对酸性腐蚀相对较大,可采用防腐性能相对较高的17.2mm×300mm。

紫铜搭接地杆接地。必要时基础地梁内主筋可以和桩基钢筋连接在一起。实践证明,这种做法不但可以节约大量投资,而且非常科学合理,切实可行和施工方便,同时可以得到极佳的效果。明确地讲,所说的共用接地系统是将防雷地、工作交流地(N线)、静电地、屏蔽地、直流地、绝缘地、安全保护地等做在一个接地装置上(通常是大楼基础地),接地电阻值取其中的最低值。完全的共地系统不仅采用公共的接地装置,而且采用公共的接地系统,共地可使电子设备避免受到地电位反击。将设备外壳用多芯绝缘铜线联结到辅助等电位铜排。其截面积,按照额定工作电流而定,一般用6mm2的多芯绝缘铜线。

4 结束语

随着我国国民经济的迅猛发展,智能建筑的数量越来越多,功能也越来越完善。在实际工作中,设计人员和建设方一般都比较重视智能建筑功能的完善、性能指标的高低和设备的先进性等指标。当然这些都对智能建筑是否成功起着关键作用。但在智能建筑设计和工程施工中还应注意智能建筑中各种设备的接地。接地对于智能建筑中设备的安全运行和数据的可靠传输有着很大影响。

参考文献

[1]民用建筑电器设计规范(JGJ/T16-92).北京:中国计划出版社,1992.

[2]智能建筑设计标准(GB/T50314-2000). 北京:中国计划出版社,2000.

[3]朱林根.21世纪建筑电气设计手册.北京:中国建筑工业出版社,2001.

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