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【技术文章】关于智能建筑的电气接地与电气安全防护的分析

 我—— 2017-04-22

摘 要:随着科学技术的高速发展,城市化进程的快速推进,人们生活水平的全面提高以及智能建筑的逐渐普及,对于智能建筑电气的安全性的要求也越来越高,智能建筑电气施工是一个复杂的工程。在施工中要把握工程要点,控制施工的质量和采用相应的措施至关重要。该文对智能建筑电气施工中的技术要点和安全防护措施进行了分析和探讨。
关键词:智能建筑;电气接地;电气防护;安全防护措施
 
  一、智能建筑电气保护接地具体应用
  1.接地系统分类
  (1)三相四线系统
  三相四线系统又被称作TN-C系统,该系统的特点为中性线与保护接地PE实为一体,称作PEN线(某些工程中成为“笔线”)。这种线路有着灵敏度高、经济实用等优点,但是其应用具有很大的局限性,只限于在三相负荷平衡的条件下应用。若在不平衡电流的环境中,PEN自身电流会与其他用电器互相作用,产生叠加电流,致使电流不稳定,进而产生设备的金属外壳通电等高危情形,对使用者造成安全威胁。所以,在智能建筑中,PEN线不能作为保护接地系统中的接线方式。
  (2)TN-C-S系统
  TN - C - S 系统,是有一部分三相四线系统以及TN-S系统组成。其是为了将PE与N分离而设计的接地系统。其特点是将PE线与N线接地后,不再有其他电气进行连接,避免上述叠加电流的产生,有效保护使用者安全。在具体使用中,由于N线带电,而PE线不带电,只要正确将两线接地,并且在N线接地时选择适合的电阻值,就完全符合智能建筑保护接地条件。
  (3)PE接地系统
  在建筑物内设有独立变电所的情况下,该系统一般作为变电所的进线系统。其特点是中性线N与接地线PE在接地的过程中,除变压器外不接触任何电气设备。因此该系统在使用中完全可靠。由于其可以提供稳定的电压以及电流,对电气设备的物理损伤较小,在智能建筑的通信系统以及办公系统中,使用者没有特殊要求且使用环境正常时,通常使用该保护接地系统。
  (4)三相四线接地系统
  该系统通常作为连接智能建筑与公共电网的中间环节。三相四线接地系统的特点与上述几点系统相类似,在接地的过程中N线与PE线不接触任何用电器,且N线与PE线是分别接地的。也就是说,在任何情况下,PE线是不带电的。此外,该系统只有在PE线出现故障之后,设备外壳才可能带电。设计者可以通过对PE线接入电阻块的方式进行处理。由于系统存在不稳定性,所以在智能建筑的内部结构中,很少使用该系统。
  (5)三相三线系统
  在三相三线接地系统中,变压器中性点不接地,系统无N线设计,只有线电压与无相电压,保护接地线PE独立接地,不与任何其他设备连接。系统优点十分明显,当其中一相接地时,设备不会产生较大的无相电流,可以正常使用,并且可以保证使用者的安全。但同时该系统也存在其缺点,即没有中性线N,这样在大量使用独立单相设备的智能建筑中,就不适用于该系统。
  智能建筑中,几乎所有用电设备都有保护接地的需求,所以在智能建筑的电气保护接地问题上,一定要根据电气特点以及保护接地系统特点进行合理设计。有的设计者或是施工单位,没有认识到保护接地的重要性,在施工中为了简便将中性线与用电器相连接,或是将N线与PE线并入一处接地,这些方法都是不科学的,可能在实际使用中产生严重的安全问题。除此之外,建筑物中一般会设有小型变电站、网络终端以及其他要求防静电的区域,在设计中要综合考虑,制定出合理的施工设计方案。
  2.电气保护接地部分
  (1)防雷设计
  防雷保护接地的设计目的是将作用于建筑物雷电导入地下,避免雷电对建筑物的伤害。由于智能建筑多为高层居民住宅,且在智能建筑中有很多电子设备与智能系统,遭受雷击的概率比普通建筑高,而雷击会对楼内的各智能系统产生严重的影响,可能导致智能系统的误报警或是误操作,因此防雷设计在智能建筑中的应用是具有现实意义的。智能建筑属于一级负荷,在设计的标准上应该按照以及防雷的标准进行。一般设计采用避雷针与避雷带结合的方式。避雷针可以采用常用标准住宅用型号,避雷带要使用10欧姆镀锌钢圈,在建筑物顶端组成100
的防雷网格。用铜线连接网格,使之行程中整体,并将该网格系统与大楼顶部的裸露钢筋相连,通过建筑物的钢筋结构形成多层防雷系统,并且由于建筑物的钢筋结构实质为相互联系的整体,使建筑物除具备防雷性能外,还可以使建筑物内部的用电器等免受外界的电磁干扰。在防雷系统接地时,要对接地部分使用盐碱水浇灌、水泥浇筑以及电阻接入等方式,确保防雷系统的有效性。
  (2)交流接地
  智能建筑中的电力系统中,用其中的N线接地,称之为交流接地,又称交流工作接地。在智能建筑的电气设备中,箱柜内一般存在等电位接线端子,端子在安装时不能外露,且不能够与其他接地系统等相连接,否则可能造成系统整体电压不稳或是断路的现象。此外,要注意N线也不能够与PE线混接。
  (3)安全保护接地
  安全保护接地是最常见的保护接地方式之一,其作用原理是将智能建筑中的电气设备不带电的金属部分,如电气外壳、电气底角等,与导电性能良好的金属线一端相连,金属线另一端接地,目的是防止由于保护接地故障而使电气外壳带电,继而产生的触电事故。具体做法为,将电气设备的外壳与周围一些金属连接,以后将其全部与PE线相连,PE线接地。但是在此过程中,严禁PE线与N线相连接。
  二、智能建筑电气施工的安全防护措施
  智能化建筑不同于一般的建筑,建筑中线缆密布、系统设备繁多,微电子装备复杂,而且防护能力薄弱,如果不能保证对系统的安全防护,会极大程度上影响智能建筑智能化系统的运行。为了保证智能化系统和电气设备安全正常运行,必须要采取专门、特殊的安全防护措施加以保护,智能建筑安全防护措施主要有防雷、接地、抗干扰三种保护手段。
  三、防雷保护措施
  要设置天线防雷措施,将天线装置建筑物顶部,必须与防雷接地装置连接在一起,而且连接点一定不要少于两处,如果天线的突出部分超过了大楼的防雷范围,要装设独立的避雷针,避雷针要与天线避雷接地装置进行可靠连接。为综合防雷,天线宜装高天线馈线系统避雷器。此外,进出建筑物的备种金属管、电缆、引入线应在进出处与大楼防雷接地装置相连;电缆进出线应在进出口处,将电源金属外皮、钢套管等与电气设备接地相连。如电缆转换成架空线,应在转换装置避雷器;对于信息系统和电源系统应该针对具体情况分级别保护。
  此外,分析雷电脉冲LEMP袭击电子设备的不同途径来采取相应的综合防治措施。可采取的措施有:对系统设备实行等电位联结;实行穿金属敷线,加强屏蔽、减少感应效应;实行设备屏蔽、机房屏蔽、建筑物屏蔽;加装电子避雷器,限制侵入电子设备的雷电过电压的幅值。
  四、接地保护措施
  智能建筑的接地保护系统应该采用TN-S系统,该系统属于三相四线加PE线的接地系统。具体措施为:可采用独立接地,将防雷接地与直流接地和保护接地分开,主要目的是为了排除干扰源,为了安全起见,接地系统的距离一定要大于20m,而且它们的接地极与地线之间要保持绝缘,绝缘电阻应在2MΩ以上,接地电阻小于4Ω。或采取联合接地措施,将各种接地通过接地线将各种接地装置连接在一起。
  五、智能建筑抗干扰保护措施
  在建筑物建筑群以外的自然环境和建筑内部设备的环境中存在着大量的电磁干扰,电磁干扰将会使智能化系统设备产生误码、错码,产生误动作,使信号系统受到污染、产生噪声。强大的脉冲干扰还会导致电子器件、设备的损坏;在实际工作中,使设备性能下降、无法工作的理象时有发生,因此,必须净化建筑物电磁环境,防止杂散电磁波干扰以及提高建筑物内系统和设备的抗干扰能力。抗干扰成为建筑智能化系统必不可少的技术措施。常见的防干扰措施主要有主动治理和被动治理,主动治理是针对干扰源本身实施的措施,被动治理是通过外加滤波器达到抗干扰目的的措施。
  参考文献:
  [1] 马宏达,建筑物防雷的变与不变,建筑电气,2002,21(2):26一28
  [2] 苗静康,建筑防雷与电气安全技术,北京:中国建筑工业出版社,2003.1一5

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