大型建筑中强弱电系统的接地问题

■陈兴水 ■厦门基业衡信咨询有限公司，福建 厦门 361000

高层建筑中的主配电系统，很多设计单位通常采用放射式的配电系统，因为放射式配电系统间的电路故障互不影响，供电可靠性很高，配电设备较为集中，方便检修。但是成本投资较高。

1 建筑强弱电系统的概念

电力应用按照电力输送功率的强弱可以分为强电与弱电两类。建筑及建筑群用电一般指交流220V50Hz以上的强电。主要向人们提供电力能源，将电能转换为其他能源，例如空调用电，照明用电，动力用电等等。智能建筑中的弱电主要有两类，一类是国家规定的安全电压等级及控制电压等低电压电能，有交流与直流之分，交流36V以下，直流24V以下，如24V直流控制电源，或应急照明灯备用电源。另一类是载有语音、图像、数据等信息的信息源，如电话、电视、计算机的信息。人们习惯把弱电方面的技术称之为弱电技术。

2 大型建筑主配电系统与强电系统接地系统

(1)目前大型建筑的典型的配电系统有TN－C系统、TN－S系统、TN－C－S系统、TT系统。配电设计中最常使用的就是“TN－C－S”供电系统，各层配电箱和配电设备使用“TN－S”系统。

(2)建筑工程的电气接地系统包含三个模块，即防雷接地、电气设备保护与变压器中胜点接地、电气设备工作接地等。电气设计中的接地系统有两种，即独立接地系统和统一接地系统。其中，独立接地系统顾名思义，即整个系统中各个模块独立建立接地网络，且为避免干扰。统一接地系统是共用一个接地体。

(3)建筑防雷接地。我国的高层建筑物(含钢结构建筑)的防雷接地引下线一般长约100m左右，在防雷接地装置中，接地电阻阻值越小，则瞬间内冲击接地电压降就越小，建筑物遭受雷击的危险性就越小。在建筑物特别是高层建筑的施工中，利用建筑物基础地板钢筋作为自然接地体，利用建筑物的柱或剪力墙内竖向钢筋做引下线。

(4)建筑工作接地。交流工作接地将电力系统中的某一点直接或经特殊设备与大地作金属连接。工作接地主要指的是变压器中性点或中性线(N线)接地。N线必须用铜芯绝缘线。在配电中存在辅助等电位接线端子，等电位接线端子一般均在箱柜内。必须注意，该接线端不能外露;不能与其它接地系统，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。

(5)建筑保护接地。“TN－S”系统能够对PE线进行重复接地，它的作用分为:①如果没有重复接地，在PE断线的情况下，系统处于不接零不接地的无保护状态。如果对其进行重复接地，在PE正常的情况下，系统处于接零受保护的状态;当PE断线的时候，系统会处于接地保护的状态。②如果相线断线和大地之间发生短路，那么故障电流的存在就导致了PE电位升高。当断线点和大地之间的电阻较小，PE电位远远超过安全电压。危险电压沿着PE线能危机到人身安全。进行重复接地后，电阻和电源工作接地，电阻并联后等效电阻会小于电源工作的接地电阻，能够降低PE线对地电压，减少触电危险。③PE线重复接地能够降低短路时的对地的电压。总之，改善TN系统保护性能，要通过重复接地来降低对地电压，减轻断线危险，降低事故的危险性。

随着计算机等电子设备的应用，强弱电系统的接地系统不能互相连接。主配电系统采用“TN－S”系统是为了确保供电系统的可靠性，因此要在电缆井内埋下符合要求的铜线，一个是对电子设备的接地使用，一个是给其他的电气设备的接地使用。配电箱的接地端要和电缆井的接地端相连，箱内的接地线给用电设备接地。接地故障不仅能够影响到人身安全，还可能引起火灾现象。接地系统的不同方式，他们在防火的安全程序也不同。

3 大型建筑中弱电系统接地

(1)干扰问题。系统的应用中有几种干扰，干扰和噪声。它是压入供电系统与电气信号信号无关的物体。干扰会导致测量误差，严重干扰的现象比如闪电，很可能导致设备损坏。干扰常见的情况有:①电阻耦合引入干扰:因为绝缘老化、漏电等情况，它们接触到带电体会引入干扰，有些旧仪器有可能造成短路电源，它和信号线之间会产生干扰。例如图1在不合理的地面上安装接地线，比如加入干扰环保署，这种方式能够接近AB两点间的距离，但是会存在大的潜在差异，潜在的差异可能是两端一线B产生大流通。②电容电感耦合导致干扰现象;③计算机供电线路导致的干扰现象;④雷电导致的干扰现象。

图1 两点接地的干扰

(2)强弱电系统的接地不同。根据用途分呈保护接地和功能，保护接地包括防雷接地、电气侵蚀防治、电气接地、静电接地;功能性接地包括工作接地、屏蔽接地信号。不同地面存在不同需求，要根据地面建筑来进行设计。

(3)接地方式要注意的问题。当低压配电系统是TN型的通信设备，严格的限制交流电源频率干扰不容易和内部组件绝缘。为了避免出现失误现象，要采用双设备线圈供电，连接IT系统。电缆屏蔽层要避免干扰电流要在低频电缆处点接地，能够保证盾地潜力，要采用多点接地。同时消除地面上的电位差，避免干扰。环型的接地系统要使用等电位连接，混合接地系统要使用辐射式接地。

(4)接地极和接地线的安装问题。强弱电系统进行联合接地，其接地电阻要小于1欧，采用联合接地极要注意弱点接地和高电压不能在同一点。比如电脑等需要高抗干扰设备，其接地线使用的横截面积不能低于25毫米平方，绝缘铜线要避免和高压电气接地线相同。

4 强弱电系统的接地方式

(1)单点接地。工作频率低的情况可以采用单点接地，单点接地指的是以地面系统作为参考点，在地上设置好安全的接地螺栓。要防止两点的接地产生阻抗电路。多个单点接地的电路可以分为两个串联电路和并联电路，因为阻抗电路耦合，因此要采用单点接地的平行式低频电路。为了防止杂散电路和工频的产生干扰，所以要和机壳地线绝缘。

(2)多点接地。工作频率高的情况可以采用多点接地类型电路，接地导致阻抗是成正比的频率、长度能够增加共同点阻抗，这样会增加总阻抗产生的电磁干扰力，因此要尽量使用多点接地，尽量找到能够最接近低地面的接地电阻。

(3)混合接地。1MHZ到30MHZ间的工作频率电路要使用混合接地类型。当接地线的长度小于二十分之一的工作波长信号的时候，要采用单点接地类型，也可以采用多点接地类型。

(4)浮动式电路。浮动式电路接地的优点是电路不受大地电气属性的影响，但是它的缺点是电路会受到寄生虫的影响，这样会增加模拟电路的感应干扰。

(5)接地电阻。接地电阻尽量要小，当电流通过接地电阻的时候，这样能够产生电压。电压有常规性的接地阻抗的电磁干扰，也存在设备通过过电压能造成对人身的伤害。降低接地电阻，使用的总截面和长度要选用合理。

5 大型建筑中强弱电系统接地要注意的问题

建筑电气工程的整个建筑物的接地系统可能为防雷接地、工作接地、保护接地、抗干扰接地等所共用，也可能分别设置。应该注意的事，如整个建筑物共用一个接地系统，则要审阅不同专业的相关图纸对接地装置接地电阻值的规定，以满足最小值的要求为准。如果是分别设置的，则要在敷设时保持不同接地导体的间隔距离，更不能直接导通，以免相互干扰。

6 结语

研究大型建筑中强弱电系统的接地技术有利于人身安全和电子设备能够正常可靠的运行，不合理的接地技术会导致电磁干扰，导致电子设备的不正常工作。电磁兼容的重要技术之一就是强弱电系统的接地技术，因此要充分重视研究强弱电系统的接地技术，避免各系统间的干扰，提高安全可靠性。

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