浅论建筑电气自动化的保护接地

俞建强　金良忠　何武波

摘要：本文主要介绍中性点或中性线（N线）接地，直流接地，防静电接地与屏蔽接地，防雷接地系统等电气设备的接地保护的技术以及电气接地的主要方式。

关键词：建筑电气；自动化；保护接地

一、概述

建筑设备自动化控制系统即楼宇自控系统，也叫建筑设备自动化系统，是智能建筑不可缺少的一部分，其任务是对建筑物内的能源使用、环境、交通及安全设施进行监测、控制等，以提供一个既安全可靠，又节约能源，而且舒适宜人的工作或居住环境。要想合理利用设备，节省能源、节省人力，确保设备安全运行，做好楼宇自控系统中的电气自动化系统设计其有重要的作用，为此，就电气自动化中的电气保护和电气接地主要的方式阐述一下看法。

二、电气设备的接地保护

1.安全保护接地措施

采取安全保护接地措施，在现代建筑内，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，都要实施安全保护接地措施。若外壳带电极有可能是由于电气设备的绝缘损坏，没有安全保护接地造成的。一旦人体接触该电气设备的外壳时就可能被点击伤或危及生命。

众所周知，在一个并联电路中，通过每条支路的电流值与电阻的大小成反比，即接地电阻如果很小，流经人体的电流也很小，通常接地电阻比人体电阻要小数百倍，流过接地体的电流比人体的电流大数百倍。当接地电阻非常小时，流过人体的电流基本就不存在了。事实上，由于接地电阻非常弱，接地短路电流流过时所产生的压降很小，因此，设备外壳对大地的电压就不高。人站在大地上去接触设备的外壳时，人体所承受的电压非常低，危险不会发生。安装保护装置接地并且接地电阻被降低，是保障非智能建筑内设备及人身安全、智能建筑电气系统安全，保障有效运行的必要手段。

2.中性点或中性线（N线）接地

变压器中性点或中性線（N线）接地称为工作接，铜芯绝缘线是N线必须的。在配电中存在辅助等电位接线端子，等电位接线端子一般均在箱柜内。需要谨记，不能外露该接线端子；不能与直流接地、屏蔽接地、防静电接地等混接。如与PE线连接也不可以。在高压系统里，采用中性点接地方式可使接地继电保护准确动作并消除单相电弧接地过电压。中性点接地可以防止零序电压偏移，保持三相电压基本平衡，这对于低压系统很有意义，单相电源可以方便使用。

3.直流接地

在一幢智能化楼宇内，设备之间常要通过互联网络进行工作，包含有大量的计算机，通讯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、输出信息、放大信号、逻辑行动、转换能量等一系列过程中都是通过微电流或微电位快速进行。因此，为了使其稳定性好、准确性高，需要有一个稳定的基准电位和一个稳定的供电电源。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。

4.防静电接地与屏蔽接地

在现代建筑中，防止电磁干扰的最佳保护方法是屏蔽及正确接地。可将PE线与设备外壳连接；导线的屏蔽接地要求屏蔽管路两端与PE线可靠连接；室内屏蔽也应多点与PE线连接可靠。值得注意的是防静电干扰，在房间内如果洁净、干燥，均会产生大量静电，这是由于人的走步、设备移动互相摩擦所致。人的走步可以积聚3.5万V的静电电压在相对湿度10%～20%的环境中，接地如果不好，不仅会对电子设备产生干扰，而且极有可能把设备的芯片击穿。防静电接地是指导带静电物品或有可能产生静电的物体（非绝缘体）通过导静电体与构成电气回路的接地。要求在洁净、干燥的环境中防静电接地，所有设备外壳及室内（包括地坪）设施必须都与PE线多点可靠连接。对智能建筑的接地装置而言接地电阻越小越好，对独立的防雷保护接地系统的电阻应≤10Ω；独立的安全保护接地所要求的的电阻应≤4Ω；独立的交流工作接地电阻应≤4Ω；独立的直流工作接地的电阻应≤4Ω；防静电接地的电阻一般要求≤100Ω。

5.防雷接地系统

以防雷接地系统为基础，必须建立具备严密性、完整性的防雷结构。大量的电子设备与布线系统在智能化楼宇内，诸如消防系统联动控制、火灾报警、自动通信系统、自动楼宇系统、监控保安系统、自动办公系统、电视闭路系统等，还有相对应的布线系统，这些电子设备及系统布线大多是低耐压等级，要求高的防干扰，最担心遭受到雷电的袭击，无论是何种方式的雷电袭击—直击、串击、反击都能在不同程度上损坏或严重干扰到电子设备的正常运行。因此，在所有功能接地智能化楼宇中防雷接地是这些智能化楼宇在建设时的基础工作，必须具备完备的防雷接地系统。

三、电气接地的主要方式

供配电设计在建筑物中占有重要的地位，其接地系统设计，供电系统的可靠性，安全性均与之相关。特别是近几年来，出于大量的智能化楼宇的出现使之对接地系统 提出了许多新的内容，目前电气接地主要的方式有如下2种：

1.TN-C-S系统

该系统一般用在建筑物的供电由区域变电所引来的场所，采用TN-C系统在进户之前，做重复接地在进户的地方，进户后变为TN-S系统。TN-S系统的特征为：中性线N与保护接地线PE在进户时共同接地后，任何电气连接不能再有。这个系统中，常会带电的中性线N，保护接地线PE没有电的来源。PE线连接的设备外壳及金属构件在系统正常运行时，始终不会带电，因此，TN-S接地系统明显提高了人及物的安全性。同时只要我们采取接地引线，各自都从接地体一点引出，及选择正确的接地电阻使电子设备共同获得一个等电位基准点等措施，因此TN-C-S系统可以作为智能型建筑物的一种接地系统。

2.TN-S系统

TN-S系统的特点是两线不再有任何的电气连接，除了中性线N与保护接地线PE除在变压器中性点共同接地之外。带电的是中性线N，不带电的是PE线。完全具备安全和可靠的基准电位是该接地系统的特点。只要像TN-C-S接地系统，采取同样的技术措施，智能建筑物的接地系统就可以用作TN-S系统。如果没有特殊的要求时，计算机等电子设备大多使用该接地系统。

在智能建筑里，用电设备单相的较多，单相负荷所占比例较大，通常不平衡的是三相负荷，所以，在中性线N中带有随机电流。另外，荧光灯照明的普遍使用，产生三次谐波叠加在N线上，N线上的电流量加大了，若设备外壳上有N线连接，电击或火灾事故会发生；在TN-S系统中将N线与PE线相连再接到设备外壳上的危险更大，于是，外壳都带电是由于设备连接了PE线；电击事故的范围会扩大；若把N线、PE线、直流接地线都接在一起，除会发生上述的危险之外，电子设备会因干扰而不能正常工作。

四、结束语

总之，智能建筑应设置电子设备的直流接地、交流工作接地、安全保护接地，及普通建筑也应具备的接地防雷保护。在设计和施工的智能楼宇中，还应考虑到防静电接地鱼屏蔽接地的设计。