建筑电气系统的接地与防雷

建筑电气系统的接地与防雷建筑电气系统的接地与防雷 随着社会经济的快速发展 科技的不断进步 出现了大量 的智能建筑 这对建筑的电气设计提出了更高的要求 其中接 地系统的设计是尤为重要的一个环节 对于建筑的弱电系统经 常出现故障造成严重的后果 根据有关部门的调查显示 其中 超过 25 的事故是由于雷电以及其它的电磁干扰引起的 保护 电气设备的安全 不要受到雷电以及浪涌电压的影响成为电气 接地系统设计的一个重要课题 电力系统的使用安全关系到建 筑的正常使用 以及使用的安全性和可靠性 对于建筑内的设 备和人员安全也是一个保证 为了更好的设计接地系统 就要 清楚建筑中接地系统的分类以及它们之间的关系 这样才可以 确保接地系统安全可靠 1 建筑接地系统的种类和作用建筑接地系统的种类和作用 对于建筑电气的接地系统从所起作用我们一般分为三种 分别是防雷接地 工作接地及保护接地 下面分别阐述 1 1 防雷接地 防雷接地对于建筑是较为重要的接地系统 当建筑遭到雷 击时可以有效的把电流导入大地 保护了建筑物以及其内部物 件和人员的安全 在雷击的瞬间雷电流是极为大的 可以达到 几十到几百千安培 以致瞬时的感应电压可以达到几十到几百 千伏 建筑物内的电子设备受到雷电反击以及感应过电压的严 重威胁 所以防雷接地系统的另一个重要作用是使建筑物内的 设备具有等电位 均压和多层屏蔽的安全防雷结构 对于建筑 物的接地系统设计中 防雷接地系统设计是最为重要的 以防 雷为基础 做好其他两方面的接地系统的设计 提高人们工作 生活环境的安全性 1 2 工作接地 工作接地主要针对建筑内部的各种电器设备 使其正常工 作需要的接地系统 一般分为直流和交流工作接地 民用建筑 的交流工作接地为交流配电系统中的电源变压器中性点或者把 建筑物引入的交流电源中性线直接接地 保证建筑内电器具有 220 380v 正常使用的稳定工作电压 直流工作接地的目的是让 建筑内部的电子设备信号放大 使信号传输和在各个电路的信 息传递过程有一个平稳的基准电位 保证建筑内电力系统可以 安全稳定正常的工作 1 3 保护接地 保护接地主要针对建筑内的人员安全 避免遭到间接的接 触电击及在出现接地故障的状况下免遭由于金属壳体之间存在 的电位差造成的打火而引发的火灾 在配电回路中出现接地故 障时会产生非常大的接地故障电流 导致配电回路保护开关快 速动作 及时切断故障回路的电源起到保护作用 对于不可以 快速切断故障回路电源的地方 保护接地使用等电位措施来保 护人员的安全 2 建筑防雷接地 工作接地 保护接地系统的设计建筑防雷接地 工作接地 保护接地系统的设计 2 1 防雷接地系统的设计 防雷接地在建筑接地系统设计中是极为重要的 一般把建 筑物的防雷保护分为三级 一类 二类和三类 民用建筑大多 采用二类防雷保护进行设计 对于建筑内存在爆炸危险环境的 建筑采用一类防雷保护设计 建筑的防雷接地系统一般是由引 下线 接闪器 均压环以及接地体等装置组成 其中接闪器可 以使用避雷带 避雷针或者针带组合接闪器 其中避雷带要沿 房角 房脊 房檐等溶液受到雷击的地方敷设 建筑表面外露 的金属构件和管道要与避雷带相连接 建筑上的接闪器要同下 线焊接相连通 对于高层建筑物的引下线要尽量利用钢筋混凝 柱的钢筋作为引下线 选为当做引下线的柱内两根主钢筋的直 径一般不小于 12mm 其两者的连接一般使用焊接法或者绑扎 法均可 对于建筑物周围引下线的下部适当位置要设置几个测 量点 可以把人工接地体同等电位的连接板连接 对于外引连 接板同引下线的连接要使用焊接 引下线上端要同建筑的避雷 装置焊接 其下端要同接地体焊接 对于引下线的这种设计优 点很多 雷电流的泄漏点多 省材料 施工方便以及不损坏建 筑物外观 在接地系统设计中接地体的设计是另一个难点 接地体一 般是利用桩基内部钢筋作为自然接地体 此种设计优点是施工 方便 工程投资少 接地效果好 设计过程应注意以下几点 利用外圈桩基和基础梁内钢筋组成的闭环 如果没有基础地梁 钢筋时 一般用 40mm 4mm 的镀锌扁钢当做连接体 使建筑 的外沿敷设成闭合 环状 水平的接地体 尽量把所有桩基都 和闭环连接 对于作接地装置钢筋的直径如只有一根时要大于 10mm 一般可以利用基础梁的底部两个直径大于 12mm 的钢 筋当接地体 当使用基础内钢筋当接地体时 其周围地面的深 度要大于 0 5m 2 2 工作接地系统的设计 1 交流工作接地 建筑内的交流工作接地通常指交流配电系统中性点的接地 当建筑供电是由附近地区变电所提供时 那么工作接地就已经 在区域的变电所内完成了 当把配电线路从区域变电所引进建 筑前 中性线即 pen 线要重复接地 对于建筑设置有独立变电 所的情况 就可以在变电所内完成交流接地 就是把变压器的 中性线和中性点共同直接接地 在变电所内若有发电机组的情 况也要把发电机的中性点接地 交流工作接地使用独立的接地 体时 一般接地电阻都要小于 4 如使用共用接地体时其接地 电阻要小于 1 对于高层建筑一般都使用共用接地体 有些设 计是把变压器的中性点接地通过配电中性线 主要是利用低压 的配电屏对保护接地线进行接地保护 发电机和变压器的工作 接地要在设备上用最短线路并使用单独接地线直接和接地装置 进行连接 2 直流工作接地 一般在通信机房 计算机机房 监控中心 消防控制室 广播音响机房 电梯机房 ba 机房以及其它使用电子设备集中 的场所都需要设置直流工作接地 其接地电阻值一般不大于 4 有特殊要求的除外 当采用共同接地体时 接地电阻应小 于 1 一般供货商都要求在弱电系统设备要设置单独接地 与 建筑防雷系统分开时 其距离不应小于 20m 不然将会产生的 干扰 但现在城市中建筑密度都很高 很难满足两个接地系统 把电气真正分开 因此 经过多个工程的实践证明使用共接地 体可以较为有效的解决多个系统接地的复杂问题 2 3 保护接地系统的设计 1 保护接地系统方式 保护接地系统的方式选择是通过配电系统的保护线 pe 和中 性线 n 之间的配置分 tn c tn cs tn s tt it 五种情况 其中 tn s 系统就是三相五线制系统 这个系统被高层建筑 特 别是智能建筑普遍采用 此系统的保护线 pe 和中性线 n 只在电 源变压器的中性点外一处共同接地 在其他地方两线严格分开 没有任何电气连接 对于建筑内有变压器的建筑也常采用此接 地保护系统 因为 tn s 系统有很多有点 就是无论中性线 n 是 否带电 配电系统的三相负荷平衡与否 pe 线都不带电 可以 保证可靠安全的基准接地电位 2 tn s 保护接地系统的设计 对于建筑中 tn s 接地系统是由 pe 干线 p e 母排 各层 pe 端子排以及放射式接地引线和被保护的设备可导电构件连接所 组成 这个保护接地系统一般是同工作接地和防雷接地共用接 地体 其接地电阻一般要求小于 1 3 电力系统接地和防雷故障及防护问题电力系统接地和防雷故障及防护问题 3 1 接地故障及防护 主要是相线同电气装置的外露部分和地面间的短路问题 导致外露导电部分带有故障电压 这个电压对接地金属打火及 建立电弧 引起一处或者多处起火 如 某商场现场工地在做 停电安全全面检查时 工作人员不小心把一个砂轮切割机的保 护地线移走 导致裸露的线头正好碰到金属埋件 打出的火花 引燃了套丝机所漏出的油 造成了一场火灾 停电了 怎么还 能打火呢 经过有关人员分析 因工地的线路混乱 电压系统 的外部电源是沿着保护地线引入的 所以配电室以及总箱应重 复接地之外 在配电线路的中间及末端处保护地线也要做重复 接地 要求工地的临电设多点保护 并合理选择漏电保护的类 型 3 2 防雷故障及防护 过去的雷害问题是以直击雷的形式对地面上的人和物进行 击毁 现在已发展为通过金属导体传播的雷电波对建筑 事物 人员造成伤害 防雷方法也发生了很大的变化 由原来简单的 避雷针和避雷带防护转为现在的 adbsgp 方法 现在雷电波的 侵入指感应雷或直击雷通过通信电缆 无线电天线 输电线等 金属引到建筑物内发生闪击造成的雷击事故 这种情况的事故 发生率较高 且情况都较为严重 现代的防雷装置 电涌保护器 是通过抑制旁路浪涌电流 和瞬间过电压来保护设备安全的装置 它可以在极短的时间内 把保护线路转入等电位的系统中 让设备各个端口电压达到等 电位 并把因雷击产生的脉冲能量通进大地 使设备各个端口 电位差降低 这样电路上的设备便得到了保护 电涌保护器应 用的方面可分为信息系统电涌保护器 电源系统电涌保护器 绝缘火化隙以及等电位连接 由电涌保护器的放电流通量分类 可分为过压保护器 避雷器 复合型 spd 针对设备或系统 在各个进出线缆上必须安装一定的电涌保护器 当线缆上遭直 接雷击或者感应到过电压 通过电涌保护器的作用 系统设备 的各个端口电压可以大体上达到相等水平也就是等电位 这样 设备系统就可以尽量免遭破坏 4 结结 论论 随着我国经济的快速发展 人们对生命财产安全的重视度 越来越高 对于电气系统的安全问题也更加关注 接地是一中 传统而应用广泛的电气安全措施 为了保证接地系统的高效正 常运行 对于一些经常出现的故障如接地线与接地体的选择和 安装 接地电弧性短路等问题要特别注意 对于存在爆炸危险