浅谈实验楼电气线路设计及相关接地系统

　　摘要：供配电系统的可靠，直接关系到人身安全、任何事故都将造成难以估计的经济损失，因此，供配电系统的安全性在电气设计时是成为重要的一环。本文阐述了某大学实验楼配电线路设计及接地系统的特点，说明了在建筑电气设计过程中应注意的问题。望引起相关人员的重视,以期找出一种较理想的建筑电气设计方案。

　　关键词：建筑电气、供配电、线路设计、接地系统

　　Abstract: the reliable power supply system, and directly related to personal safety, any accident will cause that it is difficult to estimate the economic loss, therefore, the safety of the power supply system in the electrical design is to become the important part. This paper expounds the experiment building a university distribution circuit design and grounding the characteristics of the system, indicates that in building electrical design problems in the process. Drawing the attention of the relevant personnel, so as to find out a more ideal building electrical design scheme.

　　Keywords: electrical building, power supply line design, grounding system

　　中图分类号： TM726.4 文献标识码：A 文章编号：

　　一 配电线路设计

　　1.1布线合理避免相互干扰

　　实验楼内有多种布线系统,包括有供电线路布线系统、通信自动化系统、火灾报警及消防联动系统、保安监控系统、办公自动化系统、 闭路电视系统等。在其中,有些是强电系统,有些是弱电系统,而弱电线路易受强电线路的电磁干扰,造成信号模糊、噪声大,甚至不能正确使用。因此,在布线过程中应注意将信号线与电源线分开敷设,不能敷设在同一个桥架中,强电桥架与弱电桥架隔开一定距离布置，对一些重要的弱电线路采用屏蔽措施。

　　1.2区分负载性质采用分路供电及控制

　　实验楼内负载种类多,且各种负载对电源及接地要求各不相同,设计时应考虑分路供电。照明线路中的荧光灯等一些非线性负荷,产生的谐波会影响电子设备的正常工作,因此,计算机房及精密电子设备的供电,应设计独立的供电回路,并且在回路内最好加设交流不间断电源,以防意外停电对设备的影响;又如实验设备用电线路、照明线路与火灾报警及消防联动系统、防盗报警系统用电线路因功能不同,应该分路供电,以便在放假期间,关闭其他系统电源但仍保证防火与防盗系统的供电。实验楼应设置专门的配电室,实现对上述电路的集中控制,配电室位置应靠近用电量大的区域,以减少线路的电能损耗。

　　1.3保证三相负载平衡

　　三相负载不平衡,会造成中性线电位偏移,使单相电压出现较大偏差,其上用电器不能正常工作,这个问题也是电气设计过程中必须考虑的问题。在实验楼内,由于单相用电设备较多,设计时不注意,往往会造成三相的不平衡。因此,在设计时,先计算各种用电器额定功率 PN 及同时需要系数Kd,再根据下式计算实际功率 Pf:

　　Pf=∑PN×Kd

　　Kd 值根据用电器的使用的同时性、负荷效率及平均效率确定,一般在0.4~0.7之间。根据Pf值来分配各相上的负荷,这样,可减少三相不平衡度。

　　1.4保护元件的选用

　　电气保护主要有过载保护、短路保护及漏电保护。因楼内各实验室负荷大小不一,仪器设备过载能力不一,所需的保护要求不一,为了起可靠的保护,应采用上下级有级差的电气保护系统,即在配电室、各楼层、各室均装设保护元件。为了便于维护,在各室要装设增带漏电保护的空气开关,发生脱扣时,一般人员就可恢复,如采用熔断器,烧毁时要由专业电工进行更换;但在各楼层、配电室及有大功率用电器的实验室,因负载大,电流大,当发生大电流短路时,应注意空气开关其极限分断能力应大于线路的最大短路电流。保护元件在选用上除额定电压、额定电流应与所保护电路匹配外,动作时间也要满足被保护电路或设备的要求。

　　1.5导线的选用

　　导线的选用参数主要是材质与截面积二项。材质一般有铜和铝二种,室内布线一般采用铜导线,因为铜导线具有较高的过载余量,虽然其价格比铝导线高,但在安全用电方面,铜导线具有绝对的优势。在确定导线截面积时,不能根据各相用电器的额定功率PN计算,而要根据实际功率Pf计算,这样可以减小导线截面积,节约投资。

　　二 建筑电气设计中的接地系统

　　在任何的建筑电气设计中,接地系统都相当关键,因其不仅关系到供电系统的可靠性,也关系到用电的安全性。一个完善、科学的接地系统是保证实验楼内各类用电器正常运行及操作者安全的必须条件,尤其对于计算机、精密检测仪器等电子仪器,为保证其运行的准确性高,稳定性好,应有一个稳定的基准电位,并且避免相互之间的电磁干扰,这也由接地系统来保证。

　　2.1 接地系统选择

　　2.1.1 TN- C系统

　　又称三相四线制系统。该系统中的N线与PE线共线, 统称PEN线,设备的外露可导电部分与之相连,并作为单相用电设备工作接地。该系统对接地故障也较为敏感,又节约导线材料,在低压配电系统中应用较为广泛。

　　2.1.2 TN- S系统

　　该系统N线与PN线分开,用电设备外露可导电部分与公共PE线相连。其特点是:正常情况下,PE线上无电流通过,不会对连接PE线上的设备产生电磁干扰,并且,N线断线也不会影响到PE线上其它设备的防间接触电的安全,安全可靠性能高;另外,保证各接地线都从接地体一点引出,选择正确的接地电阻值,使电子设备共同获得一个等电位基准点,可满足精密电子设备工作的要求。

　　2.1.3 TN- S- C系统

　　该系统由两个接地系统组成,第一部分是TN-C系统,第二部分是 TN-S系统,分界面在N线与PE线的连接点。该系统适合用于实验楼无变压器,电源由校区公共电网供电的情况。

　　2.1.4 TT 系统

　　配电变压器中性点应直接接地,与PE线接地是完全分开的。该系统常用于实验楼供电来自市区公共电网的情况。其特点是:该系统在正常运行时,不管三相负荷平衡不平衡,在中性线N带电情况下,PE线都不会带电,各设备经各自的 PE 线接地或经公共接地网接地,相互间无电磁干扰。但当设备外壳未接地而发生设备漏电故障时,故障电流可能很小,不能导致漏电保护器动作,使设备外壳长时间带电,增加操作者的触电危险。因此,该系统应装设灵敏度高的触电保护器。

　　2.2 接地类型

　　在一栋实验楼中,存在多种的接地类型,各自功用不一,但相互关联。对于普通的机电设备,其所需的接地类型有工作接地、保护接地用重复接地;对于精密电子设备,还应设置直流接地、屏蔽接地和防静电接地;对于整栋实验楼来说,还必须布设防雷接地系统。

　　2.2.1 工作接地

　　为保证电力系统和设备达到正常工作要求而进行的接地叫工作接地。主要是指变压器中性点直接或经消弧线圈接地及中性线( N线) 接地,实验楼设有专用变压器或低压电网进户处应设置此类接地。应注意的是N线必须采用铜芯绝缘线并有足够的截面积,接地电阻R≤4Ω并保持恒定;配电中的等电位接线端子不能外露,一般设在专用等电位箱内,且不能与其它接地系统,如直流接地、屏蔽接地、防静电接地等混接。

　　2.2.2屏蔽接地

　　在一个用电环境中,电磁干扰现象是不可忽视的。电磁噪声的来源很广泛,比如交流线路的瞬态电涌脉冲,高频设备及非线性设备的运行都会产生大量的高频谐波,自然雷击和静电放电、高电压及大功率辐射电磁场、导体间的耦合,都会产生电磁噪声。电磁噪声对数字信号及模拟信号的传输有极大的干扰作用,会影响电子设备的正常工作,严重的会导致设备的损坏。因此,实验楼电气系统中,电磁兼容设计是非常重要的,对楼内的电子设备及信号传输线应实行屏蔽接地的保护措施,以消除内部自身传导和外来的干扰。

　　2.2.3 重复接地

　　在TN系统中,如PE线(或PEN线)出现断线,保护接地功能损失,也会发生触电事故。因此,对一些关键设备及关键部位进行重复接地, 以保证人身安全。

　　2.2.4保护接地

　　为保障人身安全、防止间接触电而将设备的外露可导电部分进行接地叫保护接地,其连接线即为 PE 线。实验楼内设备多种多样,而且也存在一些非带电导电设备与构件,如果设备的绝缘破损,会使设备外壳带电,人体触及外壳,相线电流就会流经人体经大地返回中性点,发生触电事故。因此,容易漏电设备的外壳和一些外设导电构件应用 PE 线连接并接地,并严禁 PE线与 N 线连接,其上也不能安装开关和熔断器。保护接地的接地电阻 R≤4Ω,其值越小,对人体的触电保护功能越好。

　　2.2.5直流接地

　　电子设备在进行输入信息,传输信息,转换能量,放大信号,逻辑动作,输出信息等一系列过程中都是通过微电位或微电流快速进行,且设备之间常要通过互联网络进行工作。因此为了使其准确性高,稳定性好,除了需有一个稳定的供电电源外,还必须具备一个稳定的基准电位。

　　2.2.6防雷接地

　　把雷电电流迅速导入大地,以防止雷害为目的的接地称为防雷接地。实验楼内有大量的电子设备与布线系统,这些电子设备及布线系统耐压等级低,防干扰要求高,最怕受到雷击。不管是直击,串击,反击都会使电子设备受到不同程度的损坏或严重干扰。因此对实验楼的防雷接地设计必须严密、可靠。大学实验楼根据其重要性,按照现行的《建筑物防雷设计规范》设计防雷接地措施,接地电阻 R≤10Ω，同时对强电、弱电进户线作电涌保护,要求如下:

　　1.在电气接地装置与防雷接地装置共用或相连的情况下，应在低压电源线路引入的总配电箱处装设”I”级试验的电涌保护器。

　　2.在电子系统的室外线路采用金属线时,其引入的终端箱处应安装D1类高能量试验类型的电涌保护器。

　　3. 在电子系统的室外线路采用光缆时,其引入的终端箱处的电气线路侧,当无金属线路引出本建筑物至其他有自己接地装置的设备时可安装B2类慢上升率试验类型的电涌保护器。

　　2.2.7防静电接地

　　在实际中,静电所造成的危害与损失的例子不可胜数。静电不仅会导致计算机等精密电子设备运行出现随机故障,而且还会造成某些元器件。并且其产生很频繁,很难消除。在实验楼内,精密电子设备及其辅助设施如地板、工作台等,甚至工作人员的穿着都要采取防静电措施,最简单的措施就是将这些物品进行接地,使产生的静电流入大地,这种接地叫防静电接地。接地时,应将所有设备外壳及室内(包括地板)设施必须均与PE线多点可靠连接,一般接地电阻R≤100Ω。特别在计算机房,由于设备密度高,使用时间长,人员多,极易产生静电,必须采取防静电措施。

　　单点接地是指保护接地、工作接地、直流接地在设备上相互分开,各自成为独立系统,再各自连接到本楼层或本机房的局部等电位接地端子板上，等电位铜排另一端与统一接地体或总等电位接地端子板连接。局部等电位接地端子板应与预留的楼层主钢筋接地端子连接。统一接地体为接地电位基准点,其一般与大楼的桩基钢筋连成一体,形成自然接地体网。该系统与防雷接地系统共用,根据规范规定,保护性接地和功能性接地共用一组接地装置，其接地电阻应按其中最小值确定，选其接地电阻R≤1Ω。若达不到要求,必须增加人工接地体或采用化学降阻法,使接地电阻 R≤1Ω。

　　三 结束语

　　目前, 大学实验楼内有各种不同贵重设备, 数字化、自动化程度高，正确的电气线路设计及接地系统设计及其重要。一个好的设计能保证各种设备运行的可靠性、 稳定性及安全性, 避免相互之间的干扰,并能得到准确的、科学实验数据。

期刊VIP网，您身边的高端学术顾问

文章名称： 浅谈实验楼电气线路设计及相关接地系统

文章地址： http://www.qikanvip.com/jianzhusheji/4680.html