簡述低壓配電系統(tǒng)接地設(shè)計的幾個問題

咸秀超

【摘要】低壓配電系統(tǒng)接地設(shè)計是電氣設(shè)計的基本內(nèi)容之一，每一個電氣工程，不管其規(guī)模大小及屬性，都應(yīng)作好接地，接地設(shè)計看起來簡單。但截至目前為止，很多接地設(shè)計都不是很確切，概念不清，似是而非，有的不符合新的相關(guān)國際標(biāo)準及國家規(guī)范要求。

【關(guān)鍵詞】低壓配電系統(tǒng);接地設(shè)計;問題

一、關(guān)于“零線和接零”

現(xiàn)在還偶爾看到一些電氣設(shè)計文件中提及“零線和接零”，如“進戶處零線重復(fù)接地”，這里“零線”的說法不確切，應(yīng)停止使用，IEC標(biāo)準及現(xiàn)行規(guī)范標(biāo)準均無“零線”之說，它是從前蘇聯(lián)的接零系統(tǒng)術(shù)語中引來的。顧名思義，零線是指0電位的線，事實上，在配電系統(tǒng)導(dǎo)體中不可能存在0電位的線。保護導(dǎo)體PE不是“線”，若是指“N”線就更不正確了。還有的設(shè)計說明中提到“接零”、“工作零線”和“保護零線”，也都不確切，更有甚者，就連2015年頒布的“農(nóng)村住宅電氣工程技術(shù)規(guī)程”中都還出現(xiàn)了這些過時的術(shù)語，如此不與時俱進的陳舊觀念還不更改實屬不該。其實中國電工技術(shù)學(xué)會工業(yè)與建筑專業(yè)委員會早在1986.11.7“關(guān)于低壓電網(wǎng)防觸電設(shè)計問題的建議”中就提出過，“在涉及防觸電的名詞術(shù)語中今后應(yīng)統(tǒng)一采用IEC規(guī)定的名詞術(shù)語，如TN系統(tǒng)、TT系統(tǒng)、IT系統(tǒng)、N線、PE線、PEN線等，不再采用保護接零、工作接零、三相三線制、零線等術(shù)語。”

二、關(guān)于“共用接地系統(tǒng)”

2.1共用接地系統(tǒng)的內(nèi)容

共用接地系統(tǒng)應(yīng)包括哪些內(nèi)容？在國家規(guī)范GB/T50035-2011交流電氣裝置接地設(shè)計規(guī)范第7.2.11條中“建筑物的低壓系統(tǒng)電源中性點、電氣裝置的外露可導(dǎo)電部分的保護接地，保護等電位聯(lián)接的接地等可與建筑物防雷電保護接地共用一接地裝置，共用接地裝置的接地電阻，應(yīng)不大于各要求值中的最小值。”明顯該條文中共用接地系統(tǒng)不包括弱電系統(tǒng)接地，與前述的現(xiàn)行做法不同。

2.2共用接地系統(tǒng)的接地電阻

①電源系統(tǒng)的中性點接地

對電源系統(tǒng)的中性點接地電阻，一般要求都是不大于4Ω，民規(guī)2008年版第12.4.2“低壓系統(tǒng)中，配電變壓器的中性點接地電阻不宜超過4Ω”，大部分供電部門也都是按此要求做的，這是為了保證人身和系統(tǒng)絕緣的安全，由于系統(tǒng)情況十分復(fù)雜，規(guī)定不宜超過4Ω是否確切也值得商榷，很多國家沒有這一接地電阻的明確規(guī)定，但他們實際工作中提出要求此電阻值不大于2Ω，一般都能保證安全，并留有一定的余量，在建筑物中利用總等電位聯(lián)結(jié)板的自然接地，小于2Ω的接地電阻值是很容易達到的，我國有的地區(qū)也規(guī)定電源系統(tǒng)的中性點接地電阻不大于2Ω（深圳），有的要求不大于3Ω（上海），筆者認為在設(shè)計中取2Ω較為妥當(dāng)。

②負荷端的保護接地

負荷端的保護接地也就是電氣裝置外露可導(dǎo)電部分的接地，這是為了保護人身安全而做的，我們前面提到，各項工程一定做好總等電位聯(lián)結(jié)，既然如此，電氣裝置外露可導(dǎo)電部分與地已經(jīng)是同一電位。由于等電位聯(lián)結(jié)都是采用金屬體直接相連的，包括與接地裝置的連接，已形成一近似金屬等電位法拉第電籠，從保護角度來看，應(yīng)不存在接地電阻的問題。

電源系統(tǒng)的中性點和負荷端都是通過總等電位聯(lián)結(jié)的地下部分實現(xiàn)了自然接大地，主要目的是為了泄放低壓系統(tǒng)內(nèi)可能出現(xiàn)的雷電流、靜電荷等，以避免可能發(fā)生的電氣事故，它對接地電阻值的要求不高，總等電位聯(lián)結(jié)的自然接地一般可滿足要求。對接地電阻值要求不大于1Ω只是白白浪費大量人力和物力。

現(xiàn)在還有不少人認為所謂接地只是指在大地里打人工接地極，有人工接地裝置才放心，按IEC標(biāo)準與作為參考電位的某一導(dǎo)體相連接同樣也是接地，有時甚至是效果更好的接地。為降低接地電阻而設(shè)置人工接地裝置即打人工接地極的作法，由于其電阻值過大，效果并不理想，而且接地極埋于地下，受到各種腐蝕，如果需要的話，不多年就要重新設(shè)置，周而復(fù)始，長期浪費人力物力。采用建筑物內(nèi)的鋼筋作為自然接地體，既經(jīng)濟又簡單，效果非常理想，何樂不為。因此設(shè)計說明中“如若不能滿足要求，則需另外增設(shè)戶外人工接地裝置”這句話完全沒有必要，可以劃掉。

③防雷接地電阻值

首先，我們要明確，防雷保護接地采用的是沖擊電阻值，而前面所說的關(guān)于共用接地系統(tǒng)的電阻值是工頻電阻，二者不完全相同，有一定的差異。就防雷接地的電阻而言，其要求值可遠大于1Ω，建筑物防雷設(shè)計規(guī)范GB50057-2010第4.2.1.8條一類防雷建筑獨立接閃桿、架空接閃線或架空接閃網(wǎng)應(yīng)設(shè)獨立的接地裝置，每一根引下線的沖擊接地電阻應(yīng)≤10Ω。第4.2.2.3條防閃電感應(yīng)的接地裝置應(yīng)與電氣電子系統(tǒng)的接地裝置共用，其工頻接地電阻應(yīng)≤10Ω。第4.3.6條二類防雷建筑每根引下線的沖擊接地電阻應(yīng)應(yīng)≤10Ω。第4.4.6條三類防雷建筑每根引下線的沖擊接地電阻應(yīng)應(yīng)≤30Ω。可見，而且雷電流本是高頻電流，用工頻電阻來要求更不妥當(dāng)。

④弱電系統(tǒng)接地電阻值

前面已經(jīng)提出，弱電系統(tǒng)接地不宜納入共用接地系統(tǒng)，但實際工程中很難將其分開，形成了事實的共用接地系統(tǒng)，但不應(yīng)按工頻電阻來要求。恰恰是一些舊有規(guī)范的要求導(dǎo)致了共用接地系統(tǒng)電阻值應(yīng)不大于1Ω概念的產(chǎn)生。如民規(guī)JGJ16-2008第12.7.1.3條電子設(shè)備接地宜與防雷接地系統(tǒng)高壓接地網(wǎng)，接地電阻應(yīng)不大于1Ω。又如在《YD5042-97中明確規(guī)定，電子信息系統(tǒng)（即弱電系統(tǒng)）的接地電阻值不應(yīng)大于1Ω，大家總以為弱電系統(tǒng)接地要求很高它不應(yīng)大于1Ω是對的，因此共用接地系統(tǒng)接地電阻應(yīng)不大于1Ω，現(xiàn)在看來這個規(guī)定是不妥當(dāng)?shù)摹Ｈ蹼娤到y(tǒng)的功能性接地實際是指要求一個系統(tǒng)內(nèi)的所有IT設(shè)備應(yīng)工作在同一電平下，一般都是在其工作室內(nèi)地下做一銅排網(wǎng)格，所有IT設(shè)備應(yīng)與之妥善相連，至于再將銅排網(wǎng)格與接地裝置連接已不屬于弱電系統(tǒng)接地本身的要求，而是保護接地的范疇。

我們前面所提到的都是功能性接地，其接地電阻為工頻接地電阻，而電子信息系統(tǒng)的功能性接地是要流過直流至高頻的電流。在高頻條件下，接地阻抗大大增加，注意這里指的是阻抗，而不是電阻。例如一長61m的水平接地體，在小于10kHz頻率下的阻抗為6Ω～7Ω，當(dāng)頻率增大到1MHz時，其阻抗將加大到52Ω。長10m的水平接地體，在頻率為10MHz時的阻抗為628Ω。頻率越高，阻抗越大，在此情況下阻抗中起作用的主要是感抗，而不是電阻，即使把電阻降至0.1Ω，也不會將系統(tǒng)高頻阻抗減下來。現(xiàn)在電子信息系統(tǒng)的工作頻率越來越高，可達幾十至幾百MHz，在這里電阻的影響甚至是可以忽略不計的，所以對工作在高頻狀態(tài)下的電子信息系統(tǒng)的功能性接地電阻要求很低是完全沒有必要的，將其要求小于1Ω，甚至零點幾Ω毫無意義，只是浪費了人力物力。

⑤小型建筑接地電阻

很多人不管建筑物體量大小，在提到共用接地系統(tǒng)接地電阻是也是千篇一律要求不大于1Ω;大型建筑物體量大，其自然接地體的接地電阻一般都會是很小的，盡管提出接地電阻不大于1Ω不太合理，但很容易滿足，不會出什么問題。而小型建筑物的自然接地體的接地電阻往往會大于1Ω，只有按設(shè)計要求增設(shè)人工接地極了，而這在前面已經(jīng)說明了，是沒有必要，若不這樣做，又不滿足設(shè)計要求，真是為難。

還有經(jīng)計算，本來達不到三類防雷數(shù)據(jù)，也要求按三類防雷建筑設(shè)置防雷措施，但由于建筑物體量小，自然引下線很可能少于10根，按規(guī)范要求，三類防雷建筑為防簡接電擊和跨步電壓，就得采取其他措施，實際上這也是完全沒有必要的，這不是自找麻煩嘛。所以，對于小型建筑物一律提出共用接地系統(tǒng)接地電阻要求不大于1Ω和按三類防雷建筑設(shè)防完全是自找麻煩。

⑥共用接地系統(tǒng)接地電阻不大于2Ω

按“共用接地裝置的接地電阻，應(yīng)不大于各要求值中的最小值”的原則，綜上所述，共用接地系統(tǒng)的接地電阻以不大于2Ω為宜，而這一阻值在一般工民建中，利用其自然接地體建筑物內(nèi)的鋼筋、埋地金屬管道等是能滿足要求的，這比提出要小于1Ω經(jīng)濟實用，省事得多，何樂不為。

參考文獻

[1]葛大麟.數(shù)據(jù)中心低壓配電系統(tǒng)設(shè)計有關(guān)問題[J].電氣應(yīng)用，2011，30（19）：28-30.

[2]韓娜蓮.民宅低壓供配電系統(tǒng)的防雷設(shè)計相關(guān)問題探討[J].電子制作，2013（11）：231-231.