市政电气设计中的接地问题

姚 强

(太原市市政建设开发中心，山西 太原 030012)

市政电气设计作为市政工程建设中的重要组成部分，对人们的日常生活影响巨大，如何高效、稳定、安全的处理好接地问题是市政电气设计最关键的环节。随着城市化日益推进，城市的规模、人口、数量不断增长，人们对日常生活的要求不断提高，对电气设计提出了更高的要求，但是市政电气设计中接地问题仍然没有很好的解决，仍然存在着安全隐患。电气设计接地是指在将电气系统与大地相连过程中，利用大地回流功能来达到安全效果，但是在现实生活中，仍然存在着接地不安全的情况，下面针对这些问题进一步分析。

1 市政电气设计中接地问题

1.1 市政防雷接地不标准

市政电气设计防雷接地主要是指在雷雨天将雷电通过防雷系统接入到大地中，从而起到保护建筑物不受雷电袭击，但是在实际安装过程中，由于不同的建筑物防雷标准不明确，在具体设计过程中，设计人员没有太多的资料可以参考，往往根据自己的经验判断；另外在具体的施工过程中，建筑人员一般没有受到专门的训练，也没有严格按照国家的标准来进行施工。对于爆炸危险环境场所，需要进行特殊的防雷接地设计，这对专业要求极高，若不按照国家设计规范执行的话，后果不堪设想。

1.2 10 kV条件下接地保护不到位

在10 kV的高压窜入低压的情况下，低压系统的对地电压上升为5 800 V左右，如果接地保护不到位的话，电气装置的金属外壳、配电装置、电线杆等带电设备危及人身和设备安全，因此接地保护非常有必要。在设备的绝缘材料损坏后或有金属带电的情况下，如果设计不当，危害会特别大，甚至会导致整个系统的瘫痪，影响人们的日常生活。此外当10 kV线路发生接地故障时，可能产生弧光接地，这个接地问题危害最大，接地时若不能及时熄灭，将会产生相间短路，并且在架空线路中，如果接地保护不到位的话，会破坏电力系统的稳定性。

1.3 TN系统配电线路问题

根据中性导体(N)和保护导体(PE)的配置方式，将TN系统分为三种类型：

1)TN-C系统，即N和PE是合一的，如图1所示。

2)TN-C-S系统，即系统有一部分的N和PE是合一的，如图2所示。

3)TN-S系统，即整个系统的N和PE是分开的，如图3所示。

在大多数的低压配电设计中，采用的是TN接地方式，但是不同的接地系统需要不同的接地故障保护方式，在现实生活中，无论是施工人员还是设计人员都对TN系统的接地问题认识不清，非常容易出现安全事故。对于最常见的TN系统，当采用过电流保护时，往往忽略低压配电线路保护灵敏度及最大配电距离的校验问题，并且该问题在GB 50054—1995条文中已经明确指出，不容忽视。

1.4 水处理构筑物接地问题

水厂配电接地保护与接零保护统称为水厂配电保护接地，是为防止触电事故、水处理安全，保证配电设备正常运行使用而采取的重要技术措施。水厂配电接地保护是指将水厂配电设备的地线与配电箱的接地端相连接。配电接地保护也被叫作第三种接地保护措施，是把可能因为发生漏电而带电导电的设备外壳使用可靠的方法和接地线连接到大地。水厂配电保护接零是将水厂配电设备的地线与配电箱里的零线端相连接。配电接零保护是把配电设备外壳连接到中性线后，于电力变压器一侧集中接地。因为电力线路中零线存在有较大电流的可能，容易导致零线接头发热接触不良的危险，所以零线保护的可靠性相对较差。同一电路接零保护和接地保护不能同时使用，但需要可重复存在。

1.5 市政路灯系统接地问题

随着城市的不断发展，人们对市政路灯的需求也不断升级，市政路灯的接地问题亟待解决，因此也对市政路灯系统运行安全提出了更高的要求。目前，大部分路灯照明系统采用的是TN-S接地方式，这种接地方式通常不存在电击隐患。但由于路灯系统线路过长，不能确保在短时间内切断故障电路，因此若出现问题，则是严重的电击危险。

2 市政电气设计中接地问题的解决方法

针对以上市政电气设计接地的若干问题，相关设计人员及施工人员在市政电气设计中需要以上述问题为基础，采取相对应的解决方法，进一步提高电气设计的稳定性和安全性。

2.1 市政防雷接地问题的解决

根据我国《建筑物防雷设计规范》，在设计不同的市政工程中，要因地制宜地采取不同的防雷接地措施[2]，尽可能减少雷击情况的发生，其次在设计阶段，对不同的工作人员进行培训，通过资格考核的方式认定该人员是否具有上岗资格，在施工阶段，同一台电气设备的重复接地与防雷接地可使用同一个接地体，接地电阻应符合重复接地电阻值的要求；电力变压器中性点接地电阻不得大于4 Ω，重复接地电阻值不得大于10 Ω，总、分配电箱与电源变压器距离超过50 m及以上时，其保护零线应作重复接地。接地线引出地面时需要设断接卡子，以备测试时用。每一接地装置的接地采用2根或2根以上导体，每根接地体长大于2.5 m，接地线水平埋设深不小于0.6 m。另外在所有接地之中，屏蔽地是最为复杂的，屏蔽本身就能防止外界干扰，并且内部之间也需要防电磁干扰，在遵守以上防雷设计规范的情况下，仍然不能避免出现一些问题。针对这些问题，需要从实际情况出发，对不同的构筑物来说，如何做好阻抗接地和等电位联结问题显得尤为重要，并且市政电气设计并不是相对独立的工作，需要各个部门共同配合，为了保证市政防雷接地问题，需要设计人员反复审核设计图纸，对设计图纸要求零差错。上述是市政防雷接地存在的一些共性和易忽视的问题，后续仍然可能存在一些不可预计的问题，需要进一步讨论和补充完善。

2.2 10 kV条件下接地保护不到位问题解决

当10 kV配电系统在设计过程中，应该严格遵守《交流电气装置的接地》标准进行设计，加强对技术人员的专业能力进行培训，提高业务人员的技术水平，不断研究出更便捷高效的解决问题的方案，定期排查10 kV的电线线路，及时发现及时解决。针对变电所和低压用户不在同一建筑物内这一问题，应该分设两个接地装置，换句话说，就是专用配电变压设备放置在专门的地点，此外，其接地电阻不大于4 Ω，建筑物户外没有总等电位联络条件的电气装置需要改为局部TT系统，防止出现人身事故；当变电所和低压用户在同一建筑物时，可以共用接地装置。最后在变压器设备中有四个接线柱，其中零线和保护接地在一起，按照要求做到分段接地。

2.3 TN系统配电线路问题解决

根据不同的TN系统，在解决接地问题需要分别对待。提高接地装置的可用性和安全性。在出现故障时，应采用过电流保护方式，需要对线缆末端的电流进行准确计算，保证线路安全性能。当采用断路器作防电击设置时，不单单需要用单相短路电流值在断路器动作特性曲线上找出与之对应的切断电源时间来判断其灵敏度是否满足要求，还需要遵照国家标准规定的灵敏度系数不应小于1.3的标准，确保配电线路的安全性。此外为了安全的处理接地问题，应该需要选择低压断路器作为接地的重要保护设备，及时检查和测试灵敏度，从而保障设备的安全性。

2.4 水处理构筑物接地问题的解决

在水处理配电中接地保护和接零保护的过程中不能同时使用。在水厂配电设备建设开始前就得需要正确的选择以何种接地保护方式进行水厂配电接地保护，保障水厂配电和水厂稳定安全进行供水等水处理工作。何种接地保护方式是水厂建设的前提。水厂配电保护接地电阻数值的变化，直接影响漏电设备对地电压大小也就是其危害性的变化。接地保护电阻数值确定，才能进行正确有效后续工程。水处理厂配电保护接地在设计和装备接地装置时，首先应充分利用自然接地体，可以有效节约投资。如果自然接地体电阻数值能够满足需求和稳定条件，那么就可以不需要再加装人工接地装置。如果自然接地体电阻数值不能够满足需求和稳定条件，就必须安装人工接地装置。人工接地装置一般采用镀锌角钢、镀锌钢管或镀锌扁钢为接地体，镀锌角钢和镀锌钢管有较强的强度，适用垂直打入地下的接地体，另外相等面积下镀锌角钢和镀锌钢管其接地电阻小，接地效果较好，特别是镀锌钢管比镀锌角钢更适合于打击，更适合于接地装置工程施工。水厂配电保护接地装置的效果不仅和接地体本身有关，接地体埋设点及周边的土壤电阻值的大小更是直接影响到接地保护电阻值的大小。通常情况下，接地体埋设点土壤富含水分，矿物质及密度大的土壤电阻较小，接地保护工程施工时应尽量选择这些地方。水厂配电接地保护工程施工完成后，需要进行接地电阻测试仪精确测量，确定是否达到了设计要求的接地保护电阻值。如果达不到，可增加接地体数量，改变土壤电阻值直到达到设计要求为止。如果水厂配电有专用变压器，水厂配电一律采用TN-S接地保护，接零保护配电实行三相五线制(三根相线加一根地线一根零线)。水厂同一电路配电系统中严禁同时存在接零保护和接地保护两种保护接地装置。

2.5 市政路灯系统问题的解决

由于户外道路系统缺乏等电位连接，利用TT接地方式，能够使路灯系统更加稳定安全。当出现路灯线路过长的问题时，这样的接地方式只存在较小的故障电流，因此不会导致大规模的线路故障。

电气设计对市政建设项目非常重要，是市政建设完整性的体现，在电气设计中接地问题是市政建设的重中之重，是项目安全性的体现，因此在电气设计过程中，设计人员应该对这些常见的问题进行深入的研究和讨论并根据实际情况提出相应的解决方法，从而解决市政电气设计中的接地问题。

3 结语

市政电气设计是一项非常复杂并且难度非常高的工作。详细分析了市政电气设计中五种常见的接地问题，并分别针对各自的问题提出了相应的解决办法，从而保证市政电气设计的稳定运行。