下面,我們接著分析一下智能化樓宇應(yīng)采取的各種接地措施。
1.防雷接地:為把雷電流迅速導(dǎo)入大地,以防止雷害為目的的接地叫作防雷接地。
智能化樓宇內(nèi)有大量的電子設(shè)備與布線系統(tǒng),如通信自動化系統(tǒng),火災(zāi)報(bào)警及消防聯(lián)動控制系統(tǒng),樓宇自動化系統(tǒng),保安監(jiān)控系統(tǒng),辦公自動化系統(tǒng),閉路電視系統(tǒng)等,以及他們相應(yīng)的布線系統(tǒng)。從已建成的大樓看,大樓的各層頂板,底板,側(cè)墻,吊頂內(nèi)幾乎被各種布線布滿。這些電子設(shè)備及布線系統(tǒng)一般均屬于耐壓等級低,防干擾要求高,最怕受到雷擊的部分。不管是直擊,串擊,反擊都會使電子設(shè)備受到不同程度的損壞或嚴(yán)重干擾。因此對智能化樓宇的防雷接地設(shè)計(jì)必須嚴(yán)密,可靠。智能化樓宇的所有功能接地,必須以防雷接地系統(tǒng)為基礎(chǔ),并建立嚴(yán)密,完整的防雷結(jié)構(gòu)。
智能建筑多屬于一級負(fù)荷,應(yīng)按一級防雷建筑物的保護(hù)措施設(shè)計(jì),接閃器采用針帶組合接閃器,避雷帶采用25×4(mm)鍍鋅扁鋼在屋頂組成≤10×10(m)的網(wǎng)格,該網(wǎng)格與屋面金屬構(gòu)件作電氣連接,與大樓柱頭鋼筋作電氣連接,引下線利用柱頭中鋼筋,圈梁鋼筋,樓層鋼筋與防雷系統(tǒng)連接,外墻面所有金屬構(gòu)件也應(yīng)與防雷系統(tǒng)連接,柱頭鋼筋與接地體連接,組成具有多層屏蔽的籠形防雷體系。這樣不僅可以有效防止雷擊損壞樓內(nèi)設(shè)備,而且還能防止外來的電磁干擾。
各類防雷接地裝置的工頻接地電阻,一般應(yīng)根據(jù)落雷時(shí)的反擊條件來確定。防雷裝置如與電氣設(shè)備的工作接地合用一個(gè)總的接地網(wǎng)時(shí),接地電阻應(yīng)符合其最小值要求。
2.交流工作接地:將電力系統(tǒng)中的某一點(diǎn),直接或經(jīng)特殊設(shè)備(如阻抗,電阻等)與大地作金屬連接,稱為工作接地。
工作接地主要指的是變壓器中性點(diǎn)或中性線(N線)接地。N線必須用銅芯絕緣線。在配電中存在輔助等電位接線端子,等電位接線端子一般均在箱柜內(nèi)。必須注意,該接線端子不能外露;不能與其它接地系統(tǒng),如直流接地,屏蔽接地,防靜電接地等混接;也不能與PE線連接。
在高壓系統(tǒng)里,采用中性點(diǎn)接地方式可使接地繼電保護(hù)準(zhǔn)確動作并消除單相電弧接地過電壓。中性點(diǎn)接地可以防止零序電壓偏移,保持三相電壓基本平衡,這對于低壓系統(tǒng)很有意義,可以方便使用單相電源。
3.安全保護(hù)接地:安全保護(hù)接地就是將電氣設(shè)備不帶電的金屬部分與接地體之間作良好的金屬連接。即將大樓內(nèi)的用電設(shè)備以及設(shè)備附近的一些金屬構(gòu)件,用PE線連接起來,但嚴(yán)禁將PE線與N線連接。
在智能化樓宇內(nèi),要求安全保護(hù)接地的設(shè)備非常多,有強(qiáng)電設(shè)備,弱電設(shè)備,以及一些非帶電導(dǎo)電設(shè)備與構(gòu)件,均必須采取安全保護(hù)接地措施。當(dāng)沒有做安全保護(hù)接地的電氣設(shè)備的絕緣損壞時(shí),其外殼有可能帶電。如果人體觸及此電氣設(shè)備的外殼就可能被電擊傷或造成生命危險(xiǎn)。如圖6所示。在中性點(diǎn)直接接地的電力系統(tǒng)中,接地短路電流經(jīng)人身,大地流回中性點(diǎn);在中性點(diǎn)非直接接地的電力系統(tǒng)中,接地電流經(jīng)人體流入大地,并經(jīng)線路對地電容構(gòu)成通路,這兩種情況都能造成人身觸電。
如果裝有接地裝置的電氣設(shè)備的絕緣損壞使外殼帶電時(shí),接地短路電流將同時(shí)沿著接地體和人體兩條通路流過,Id=Id'+I(xiàn)R,我們知道:在一個(gè)并聯(lián)電路中,通過每條支路的電流值與電阻的大小成反比,即,
式中:Id―接地回路中的電流總值
Id'―沿接地體流過的電流
IR―流經(jīng)人體的電流
rR―人體的電阻
rd―接地裝置的接地電阻
由上式可以看出,接地電阻越小,流經(jīng)人體的電流越小,通常人體電阻要比接地電阻大數(shù)百倍經(jīng)過人體的電流也比流過接地體的電流小數(shù)百倍。當(dāng)接地電阻極小時(shí),流過人體的電流幾乎等于零。即Id≈Id'。實(shí)際上,由于接地電阻很小,接地短路電流流過時(shí)所產(chǎn)生的壓降很小,所以設(shè)備外殼對大地的電壓是不高的。人站在大地上去碰觸設(shè)備的外殼時(shí),人體所承受的電壓很低,不會有危險(xiǎn)。
加裝保護(hù)接地裝置并且降低它的接地電阻,不僅是保障智能建筑電氣系統(tǒng)安全,有效運(yùn)行的有效措施,也是保障非智能建筑內(nèi)設(shè)備及人身安全的必要手段。
4.直流接地:在一幢智能化樓宇內(nèi),包含有大量的計(jì)算機(jī),通訊設(shè)備和帶有電腦的大樓自動化設(shè)備。在這些電子設(shè)備在進(jìn)行輸入信息,傳輸信息,轉(zhuǎn)換能量,放大信號,邏輯動作,輸出信息等一系列過程中都是通過微電位或微電流快速進(jìn)行,且設(shè)備之間常要通過互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行工作。因此為了使其準(zhǔn)確性高,穩(wěn)定性好,除了需有一個(gè)穩(wěn)定的供電電源外,還必須具備一個(gè)穩(wěn)定的基準(zhǔn)電位。可采用較大截面的絕緣銅芯線作為引線,一端直接與基準(zhǔn)電位連接,另一端供電子設(shè)備直流接地。該引線不宜與PE線連接,嚴(yán)禁與N線連接。
5.屏蔽接地與防靜電接地:在智能化樓宇內(nèi),電磁兼容設(shè)計(jì)是非常重要的,為了避免所用設(shè)備的機(jī)能障礙,避免甚至?xí)霈F(xiàn)的設(shè)備損壞,構(gòu)成布線系統(tǒng)的設(shè)備應(yīng)當(dāng)能夠防止內(nèi)部自身傳導(dǎo)和外來干擾。這些干擾的產(chǎn)生或者是因?yàn)閷?dǎo)線之間的耦合現(xiàn)象,或者是因?yàn)殡娙菪?yīng)或電感效應(yīng)。其主要來源是超高電壓,大功率幅射電磁場,自然雷擊和靜電放電。這些現(xiàn)象會對設(shè)計(jì)用來發(fā)送或接收很高傳輸頻率的設(shè)備產(chǎn)生很大的干擾。因此對這些設(shè)備及其布線必須采取保護(hù)措施,免受來自各種方面的干擾。屏蔽及其正確接地是防止電磁干擾的最佳保護(hù)方法。可將設(shè)備外殼與PE線連接;導(dǎo)線的屏蔽接地要求屏蔽管路兩端與PE線可靠連接;室內(nèi)屏蔽也應(yīng)多點(diǎn)與PE線可靠連接。防靜電干擾也很重要。在潔凈、干燥的房間內(nèi),人的走步、移動設(shè)備,各自磨擦均會產(chǎn)生大量靜電。例如在相對濕度10~20%的環(huán)境中人的走步可以積聚3.5萬伏的靜電電壓、如果沒有良好的接地,不僅僅會產(chǎn)生對電子設(shè)備的干擾,甚至?xí)⒃O(shè)備芯片擊壞。將帶靜電物體或有可能產(chǎn)生靜電的物體(非絕緣體)通過導(dǎo)靜電體與大地構(gòu)成電氣回路的接地叫防靜電接地。防靜電接地要求在潔靜干燥環(huán)境中,所有設(shè)備外殼及室內(nèi)(包括地坪)設(shè)施必須均與PE線多點(diǎn)可靠連接。
智能建筑的接地裝置的接地電阻越小越好,獨(dú)立的防雷保護(hù)接地電阻應(yīng)≤10Ω;獨(dú)立的安全保護(hù)接地電阻應(yīng)≤4Ω;獨(dú)立的交流工作接地電阻應(yīng)≤4Ω;獨(dú)立的直流工作接地電阻應(yīng)≤4Ω;防靜電接地電阻一般要求≤100Ω。
智能化樓宇的供電接地系統(tǒng)宜采用TN-S系統(tǒng),按規(guī)范宜采用一個(gè)總的共同接地裝置,即統(tǒng)一接地體。統(tǒng)一接地體為接地電位基準(zhǔn)點(diǎn),由此分別引出各種功能接地引線,利用總等電位和輔助等電位的方式組成一個(gè)完整的統(tǒng)一接地系統(tǒng)。通常情況下,統(tǒng)一接地系統(tǒng)可利用大樓的樁基鋼筋,并用40×4(mm)鍍鋅扁鋼將其連成一體,作為自然接地體。根據(jù)規(guī)范,該系統(tǒng)與防雷接地系統(tǒng)共用,其接地電阻應(yīng)≤1Ω。若達(dá)不到要求,必須增加人工接地體或采用化學(xué)降阻法,使接地電阻≤1Ω。在變配電所內(nèi)設(shè)置總等電位銅排,該銅排一端通過構(gòu)造柱或底板上的鋼筋與統(tǒng)一接地體連接,另一端通過不同的連接端子分別與交流工作接地系統(tǒng)中的中性線連接,與需要做安全保護(hù)接地的各設(shè)備連接,與防雷系統(tǒng)連接,與需做直流接地的電子設(shè)備的絕緣銅芯接地線連接。在智能大廈中,因?yàn)橄到y(tǒng)采用計(jì)算機(jī)參與管理或使用計(jì)算機(jī)作為工作工具,所以其接地系統(tǒng)宜采用單點(diǎn)接地并宜采取等電位措施。單點(diǎn)接地是指保護(hù)接地、工作接地、直流接地在設(shè)備上相互分開,各自成為獨(dú)立系統(tǒng)??蓮臋C(jī)柜引出三個(gè)相互絕緣的接地端子,再由引線引到總等電位銅排上共同接地。不允許把三種接地聯(lián)結(jié)在一起,再用引線接到總等電位銅排上。實(shí)際上這是混合接地,這種接法既不安全又會產(chǎn)生干擾,現(xiàn)在的規(guī)范是不允許的。