对民用建筑电力系统中接地设计的几点思考

对民用建筑电力系统中接地设计的几点思考

摘要：本文民用建筑电力系统中的中性接地方式、民用建筑接地设计、接地设计应注意的问题的几个问题进行了思考分析，具有较强的实用性和价值性，供借鉴参考。

关键词：民用建筑；中性点；电力系统；接地设计；问题

一、电力系统中性点接地方式

1.1中性点直接接地

中性点的电位在电网的任何工作状态下均保持为零。在这种系统中，当发生一相接地时，这一相直接经过接地点和接地的中性点短路，一相接地短路电流的数值最大，因而应立即使继电保护动作，将故障部分切除。

中性点直接接地或经过电抗器接地系统，在发生一相接地故障时，故障的送电线被切断，因而使用户的供电中断。运行经验表明，在1000V以上的电网中，大多数的一相接地故障，尤其是架空送电线路的一相接地故障，具有瞬时的性质，在故障部分切除以后，接地处的绝缘可能迅速恢复，而送电线可以立即恢复工作。目前在中性点直接接地的电网内，为了提高供电可靠性，均装设自动重合闸装置，在系统一相接地线路切除后，立即自动重合，再试送一次，如为瞬时故障，送电即可恢复。

中性点直接接地的主要优点是它在发生一相接地故障时，非故障相地对电压不会增高，因而各相对地绝缘即可按相对地电压考虑。电网的电压愈高，经济效果愈大;而且在中性点不接地或经消弧线圈接地的系统中，单相接地电流往往比正常负荷电流小得多，因而要实现有选择性的接地保护就比较困难，但在中性点直接接地系统中，实现就比较容易，由于接地电流较大，继电保护一般都能迅速而准确地切除故障线路，且保护装置简单，工作可靠。

1.2中性点不接地

当中性点不接地的系统中发生一相接地时，接在相间电压上的受电器的供电并未遭到破坏，它们可以继续运行，但是这种电网长期在一相接地的状态下运行，也是不能允许的，因为这时非故障相电压升高，绝缘薄弱点很可能被击穿，而引起两相接地短路，将严重地损坏电气设备。所以，在中性点不接地电网中，必须设专门的监察装置，以便使运行人员及时地发现一相接地故障，从而切除电网中的故障部分。

在中性点不接地系统中，当接地的电容电流较大时，在接地处引起的电弧就很难自行熄灭。在接地处还可能出现所谓间隙电弧，即周期地熄灭与重燃的电弧。由于电网是一个具有电感和电容的振荡回路，间歇电弧将引起相对地的过电压，其数值可达(2.5-3 )Ux。这种过电压会传输到与接地点有直接电连接的整个电网上，更容易引起另一相对地击穿，而形成两相接地短路。

在电压为3-l0kV的电力网中，一相接地时的电容电流不允许大于 30A，否则，电弧不能自行熄灭。在20-60kV电压级的电力网中，间歇电弧所引起的过电压，数值更大，对于设备绝缘更为危险，而且由于电压较高，电弧更难自行熄灭。因此，在这些电网中，规定一相接地电流不得大于10A。

1.3中性点经消弧线圈接地系统

当一相接地电容电流超过了上述的允许值时，可以用中性点经消弧线圈接地的方法来解决，该系统即称为中性点经消弧线圈接地系统。

二、民用建筑的接地设计

民用建筑包括住宅、公共建筑等，按高度可分为高层建筑和低层建筑。它们具体的接地方式是不完全一样的。以高层建筑为例：首先是要建立安全的法拉第笼，因为高层建筑每层的建筑面积不太大，而且主要是钢筋混凝土或金属结构。只要将建筑物的基础、梁、柱内的钢筋通过焊接或绑扎，就能形成各个闭合的电气通路，从而形成一个完善的法拉第笼。这是最好的防雷措施。因为当雷电直接击到建筑物上的接闪器时，冲击电流经过建筑物外围柱内的钢筋或金属柱向下流入大地，并在建筑物表面形成电气屏幕。当冲击电流流向建筑物中心时，被电气屏幕在闭合金属导电框架中产生的感应电流所抑制。电气屏幕所产生的感应电压降将产生出一个围绕整个建筑物结构的磁场，因此，电气屏幕上任何一个垂直导体与建筑物内部的垂直导体之间的电位差很小。其次是采用共同接地。在高层建筑中，除了防雷接地外，还有电力照明系统、电话系统、电视监控系统、来客对话系统、背景音乐及紧急广播系统、卫星电视及公用天线系统、楼宇管理及磁卡进出系统、火灾报警系统、双向无线电通信系统等。这些系统都需要接地，其中有些是精密的电子设备，都希望有较低接地电阻值的接地。如果这些系统的接地极互相独立，彼此不受影响，它们最少应相距40m。这在实际工作中几乎是不可能的。另外在高层建筑物中，地下金属构件很多，各种金属管道纵横交叉，即使采用单独接地，也无法作到彼此完全不受影响，因此，只有采用共同接地。再次就是要建立完善的等电位联结。

三、接地设计应注意的问题

在整个接地设计过程中最主要的是两个问题：即接地范围的确定及接地电阻值的确定。由于并非所有的电力系统及通信系统都需要接地，如高压的不接地系统和低压的工厂系统就不需要直接接地。保护接地则根据电气设备和线路的安全要求以及所采用的电气安全措施确定。所以不同的建筑分类及防雷分类都有不同的接地范围。接地电阻是量化接地效果的具体依据。由于不同的电力接地系统对

工频接地电阻的要求是不一样的，而不同地区的冲击电阻也是不同的。另外还有很多外界干扰会对电信设备产生影响，这些电信设备所要求的接地电阻也是不同的，因此，在确定接地电阻时应先了解确定接地电阻的各种条件，明确接地电阻的性质，包括工频接地电阻和冲击接地电阻。由于有些接地装置不仅作为工作接地，又作为保护接地，所以必须选用其中最小值作为该接地装置的电阻。民用建筑中常利用建筑物或构筑物基础中的钢筋作为自然接地极，这是最有效、最节约的方法。由于在地下的混凝土有从土壤中吸收水份和保持水份的能力，因此具有导电性能。混凝土的导电性由混凝土本身及从土壤吸取水份中有许多溶解混合物，形成的电解液所决定。影响混凝土电阻率的主要因素很多，例如：混凝土中所含的硅酸钙的比例、环境的温度、电流密度等。在一般情况下混凝土的电阻率是不大于当地土壤电阻率的，特别是在土壤电阻率很高的地区，利用建筑物基础中的钢筋作为主要接地极，另外再埋设人工辅助接地极，这是非常合理的方式。

四、结语

接地采用的材料常常是最普通的材料，但它的保护作用却是巨大的，正确使用接地技术是保证民用建筑电力系统安全的基本要素。

参考文献：

【1】毛盾. 无尘室厂房电气工程中的接地设计分析[J]. 机电信息,2011(36)

【2】郤婉洁, 杨永福. 水电站接地设计问题分析[J]. 云南水力发电,2011(05)

【3】郑仕群. 山地别墅群防雷接地设计[J]. 现代建筑电气,2012(016)

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