芻議建筑電氣設備的接地保護技術

田宏杰

摘 要 在建筑電氣設備相當普遍的當今，建筑電氣設備接地保護技術也日益被重視，電氣設備接地是為了維系設備正常安全地運行，以及保護建筑物安全和人身安全。接地設備的安裝過程，必須考慮復雜土壤成分對接地系統的影響，土壤的電阻率的測量要參考多個變量，同時也會影響基地電阻的測量。本文將由弱電機房的接地保護安裝施工的例子展開，對目前的接地保護技術進行分析和探討并做一定的比較。

關鍵詞 建筑電氣 電氣設備 接地保護 電涌防護

中圖分類號：TU74 文獻標識碼：A

1接地系統及實例分析

在安裝電氣設備時，接地系統是為了給雷電感應和故障電流提供流向大地的通道，良好的接地系統則可以提供阻抗較低的通道。這樣一來，當出現運行問題或者是受到雷電災害時，電氣設備能得到最大限度的保護。正確地安裝接地系統有著嚴格要求，不僅需要了解相關的標準，還要掌握正確的連接方式，選擇恰當的材料來做導體，不同的土壤條件也是要考慮的重要因素。因為土壤電阻率的變化會影響接地電阻的阻值。

目前所廣泛采用的接地系統有三類：一是TN系統：電源端通過某一點直接接地，通過保護中性導體或保護導體，電氣裝置的外露可導電部分連接到此接地點。TN系統又分為三種方式：TN-S、TN-C-S以及TN-C。二是TT系統；三是IT系統。弱電機房中采用的是TN-S系統。TN-S系統適用于危險性較大的場所，如爆炸、火災等；也適用于對安全方面要求高，需要連續供電的場所，如科研院所、計算機中心等。TN-S系統在正常工作時，其外露可導電部分和保護導體都表現為零電位，是一種安全性十分可靠的系統。共用接地是一般弱電機房采用的接地方式，其接地電阻應以三種接地裝置中最小一種作為根據，一般來說，阻值不超過十歐姆。這樣的方法不僅做到技術上的合理化，也能做到經濟合算。因為一旦統一接地后，各系統的參考電平將是相對穩定的，縱使有其他因素干擾，其參考電平也隨之變化以保持穩定。這是當今最受推崇的一種方案，能一次解決很多問題。但并不代表著設備的電涌系統不受外部干擾，能保持良好的電路系統。計算機設備和精密電子儀器的正常運行都要求機房接地。機房接地的主要目的是為了防止機房中機器運轉時所產生的靜電，保障人員和機器的安全，另外，還有一些儀器要求在機房接地后才能正常地運行。所以機房接地設備并不是為了避雷，想要防雷還必須安裝電涌防護器。

2土壤特性影響電氣設備接地保護的問題分析

2.1土壤特性對電氣設備影響方面的問題

（1）在測得土壤的電阻率后，時常會發現土壤的電阻率不符合要求，這時，應考慮如何降低其電阻率。

（2）為了保證電力系統安全可靠地運行，裝置的接地電阻須盡量減低。

2.2在三大系統的存在問題

（1）TT系統中的電源某一點和電氣裝置的外露可導電部分都是直接接地，此接地點在電氣上是獨立于電源端的接地點，通常情況下這樣是不安全的。

（2）每一個系統并不是普遍適用的，須根據具體設備選擇的系統。對于弱電機房中而言，內部的接地設備并不足以解決問題，弱電機房還需要外部安裝防雷設施。

3土壤特性影響電氣設備接地保護的問題解決策略

3.1目前可供選擇的降低土壤的電阻率的方法有

（1）在土壤中添加某些無機鹽，例如氯化鈉、氯化鎂等。這種方法的優點是成本低，然而，鹽類在土壤中會被雨水沖洗掉，之后土壤又會恢復未添加無機鹽之前的狀態，所以此方法要經常給土壤補充無機鹽，比較消耗人力，長久下去會造成土地鹽堿化。

（2）增加土壤中的水含量，給土壤進行大面積灑水，但這種方法耗時耗力且資源耗費嚴重，并不容易實現。

（3）對土壤使用接地增效劑，接地增效劑的優點是其效能穩定，不需要持續投入人工進行維護，并且還能改善土壤的接地性能。通常使用的接地增效劑有：膨潤土、導電水泥和碳粉，其中導電水泥是最為理想的增效劑，它不僅可以在濕潤狀態下使用，在干燥狀態下也能使用。干態時，它會從四周的泥土中吸收水分并鎖在其內部以保持水分。

3.2降低接地電阻常見的方法有

（1）外引接地。外引接地是指在變主接地網區域之外的某一土壤電阻率較低區域鋪設接地裝置相連通的方法，來降低接地電阻阻值，不過此方法的限制條件也很明顯。

（2）擴大接地網面積。在理想的條件下，增加接地網的面積，能使接地電阻值降低。然而通過擴大接地面積的方法來降低接地電阻要考慮實際情況是否允許。對于建在山區的和市區的變電站，因地形和其他因素的影響，不能做到無限制地擴大接地網面積。

（3）將接地網埋得更深。在三大接地系統中，IT系統和TN系統不能一同安裝。TN系統的三種方式適用范圍也各有不同。TN-C-S系統能用于對供電要求高，安全性能穩定的廠房及民用樓房等。TN-C系統則比較適合電線路簡單，安全條件也比較好，不易發生爆炸、火災等狀況的較簡單的場所。弱電機房的防雷設施在時要劃分出防雷區域，依據就是雷擊在不同區域的電磁脈沖強度，并且在不同的區域的界面上要進行等電位連接。進行等電位連接時有些金屬物可以直接相連，另一些不能直接連接的如：通信線路和電力線路之類，則要依據劃分出的不同等級的防雷區域，選取相適應的設備防雷，也使后續被保護設備保證安全，最后還必須實施等電位連接。這種被保護設備受防雷設備保護，并進行等電位連接的防護方式經過實踐證明是有效的。

3.3電涌防護器的安裝中應該注意以下要點

（1）安裝過程中要注意盡量使接地線長度布置得最短最直。因為接地線越長，總阻抗越大，電涌防護器的正常動作會受到高阻抗產生的大電壓降阻礙。而且，高頻瞬時電壓引起的諧振加上過大的總阻抗會導致裝置的接地效果形同開路。

（2）電涌防護器的接地線必須要跟屏蔽護套電線電纜隔離安裝。

（3）選擇接地線時最好采用雙股或多股絞線，盡量不要使用單股銅線，因為雙股或多股絞線表面積更大，阻抗就比較小，安全性也較之更好。

（4）接地線的安裝時不要讓裝置的接地線貼著拐角處轉直彎。經過一系列實驗證明：拐直彎的連接方式下線路鉗制電壓與無直彎相比增加了幾倍。

4結語

在我國建筑電氣設備接地規程中只考慮了均勻土壤條件下接地網的接地電阻的計算，可是在實際情景中，幾乎不可能存在理想的均勻土壤。大部分區域的土壤結構成分都比較復雜。因而，在建筑電氣設備接地系統時，必須考慮對接地層的土壤結構進行詳細研究和分析。目前建筑電氣工程時大多是按照雙層土壤情形對多層土壤中接地的電氣特性進行分析的。endprint