关于建筑物接地技术的讨论

□□

(中铁城建集团 第一工程有限公司，山西 太原 030024)

引言

随着现代智能化建筑的广泛兴起，接地技术逐渐引起人们的高度重视，已被广泛应用于各个领域，并赋予了其很多新的概念，现在已经成为一门综合性的学科。尽管如此，很多群体建筑由于设计、施工招标分段过多，没有通盘考虑接地问题的“通盘手”，以至于在建筑、电力、通信及设备安全方面出现了设计空白，造成不同专业之间、不同单体之间不能相互衔接，致使安全接地出现漏洞。

建筑物的功能、设备不同，其接地系统也不同。接地系统在建筑物供配电及设备安全方面占有重要的地位，对现代建筑从业人员也提出了更高、更精的技术要求。

1 接地的概念

1.1 接地与接地系统

接地简单来讲就是电气回路或设备与大地之间的连接，是一个电流的回归路径。接地系统狭义地讲就是接地装置，是接地体与接地线的总和。任何电气回路或设备的接地最终都要纳入接地系统中。

事实上，一栋大楼从破土动工建设开始，就已经开始做接地了。接地体与接地干线的敷设是各种接地系统的“母体”。

1.2 零线与地线

我国一般采用中性点接地方式供电，即三相交流电力系统中性点N与大地连接，通常称其为“零线”，也称N线。地线就是与大地连接的导线。

地线称为PE线，其对地没有相对电位，电位差绝对等于零。零线从理论上讲应该是这样，但事实上并非如此。

零线是工作地线，是电流回路的一部分，三相平衡时零线中不产生电流，三相不平衡时零线中会产生电流。地线是用户端非带电部分与大地的连接，不构成输电回路，正常情况下是没有电流的。

1.3 接地保护与接零保护

为防止人身触电事故的发生，保证电气设备的正常运行，应采取接地保护、接零保护措施。

接地保护就是将发生漏电的部位用接地线连接到大地，或采取漏电保护措施，即限制漏电设备的对地泄露电流大小，当泄露电流超过一定的数值时自动切断电源。

接零保护就是将发生漏电的部位用接地线连接到工作零线上，促使保护装置切断电源。因零线中存在电流，其可靠性就比较差，最好不采用这种保护方式。

1.4 接地分类

按照接地作用的不同，可将接地分为：安全接地、防雷接地、工作接地、屏蔽接地、信号接地等5类。

(1)安全接地。也称保护接地，是将漏电点与大地连接，发生漏电事故时不至于发生危险，常用的有建筑PE线。

(2)防雷接地。当建筑物遭受雷击时，通过避雷网、引下线、接地体将雷击电流引入大地，确保建筑物、设备及人身的安全。

(3)工作接地。供电运行必须进行的接地，如变压器中性点接地。

(4)屏蔽接地。为防止电磁感应而采取的保护接地。

(5)信号接地。非常特殊的接地，在一般建筑不会出现。

2 供配电接地系统

低压配电接地系统主要分为IT、TT、TN三大类。

2.1 IT系统

IT系统就是三相三线制系统，变压器中性点不接地或通过1 kV阻抗接地，没有N线，只有线电压，PE保护线各自独立。该系统单相线接地时，设备外壳故障电流不大，对供电系统影响不大。该系统相线接地或与设备金属外壳相碰，因为中性点不接地或通过阻抗接地，相线无法通过金属外壳与电源构成回路，不会出现故障电流。

2.2 TT系统

公共电网的配电单位多采用TT系统，N线与PE线均独自接地，但严格分开。公共电网的供电电源质量不高，很难满足智能化设备对高质量电源的要求，现多用于农村地区。

TT系统的电源中性点直接接地，且引出中性线，属于三相四线制系统。其电气外露可导电部分经各自的保护线(PE)分别直接接地。

2.3 TN系统

TN系统分为TN-C、TN-S和TN-C-S等3类。

(1)TN-C系统：即三相四线制系统，该系统N线与PE线合二为一，称为PEN线，该系统变压器中性点直接接地，接地故障灵敏度较高，线路简单、经济，对于三相负荷平衡的场所比较理想。当三相负荷不平衡时，PEN线上的电流会传到设备金属外壳或套管上。另外，通过漏电开关的零线只能作为工作零线，不能作为保护零线，一般只适合于三相负载基本平衡且无220 V负载的情况。

(2)TN-S系统：即三相五线制系统，该系统N线和PE线接地体可以共用，也可以分设，共用时仅限于在变压器中性点位置，除此之外N线与PE线应严格分离。N线带电，PE线从不带电，明显提高了人及物的安全性，非常适用于有独立变配电所的建筑及智能化建筑。

(3)TN-C-S系统：即四线半制系统，入户前采用TN-C，入户后采用TN-S，分界面在N线与PE线的连接点，即PEN线重复接地那一点。TN-C-S系统集合了TN-C及TN-S两种系统的优点，安全、经济、可靠，多用于供电由区域变电所引来的建筑物。

TN-C-S系统指电气设备的中性线和保护线一部分合、一部分分开的供电系统，N线和PE线分开后不能再连接。

3 防雷接地与等电位连接

3.1 防雷接地

防雷接地严格地讲包括两个概念：第一是防雷，第二是接地。

防雷属于雷电防护的范畴，为雷电提供一条释放到大地的路径，保护建筑物免遭雷击而损害。接地主要是说接地体，是建筑物与大地联通的重要载体和平台，其性能好坏直接关系到建筑物及电气设备的使用安全。建筑物防雷包括避雷网(针)、引下线、均压环、接地体、户外接地网。防雷系统是独立的，一般是利用建筑物结构体系把建筑物封闭成笼式保护网。

门窗、金属突出物等的等电位连接一般是与防雷接地连接在一起的，构成建筑物的防雷系统。

3.2 等电位连接

等电位连接是指为保护人及设备不存在电位差而采取的连接。

电气事故是由于电位差引起的。在等电位连接完整、正确的情况下，建筑物内的人和设备是安全的。但由于等电位连接点松动、锈蚀、连接延续性差、焊接有缺陷等原因，容易使建筑与大地产生电位差，当电位超过50 V时，就有触电的危险。金属管道及构件的等电位，根据需要可采用总等电位连接箱MEB、局部等电位连接箱LEB、外露易导电物件辅助等电位连接SEB等形式。

对于电梯机房、电脑机房、配电箱柜外壳、弱电机房、消防控制室、配电间等智能化程度要求较高的部位和设备，必须设立专用的等电位连接。

专用等电位连接与防雷接地系统“共地不共线”，即除了共用一个接地体外，其余均不相连。智能化程度要求较高的部位和设备单独用镀锌扁钢在建筑物内安装到接地体上，与防雷部分的引下线构成两个不同部分，这有点类似于TN-C-S接地系统中“PEN线”、“PE线”、“N线”的共地不共线。其目的是要尽量使专用设备避免受其他外来电位的影响而产生信号干扰。

3.3 联系与区别

等电位连接和防雷接地都要与接地体相连接，“共地不共线”，均属于接地的范畴。

等电位连接是把所有的金属构件、突出物、可能造成触电的全部连接在一起，每个构件不一定全部接地，只要求各构件处于同一个电位上，目的是消除电位差。

防雷接地是指建筑物与大地连通，当遭受雷击时，雷电所产生的电流可以尽快地直接导入大地，不会破坏建筑物。

接地装置的接地电阻值越小越好。

4 低压配电系统接地

4.1 接地线

低压配电系统的地线要采用专用地线，用电器具、配电箱、低压柜、接地装置中间不需要与其他相连。

4.2 变压器接地

变压器要有独立的接地系统，一般情况下不与建筑物的接地系统共用。根据国外相关文献，两个接地体之间的间隔距离应≮10 m。事实上，只有两个接地体之间的间隔距离>20 m时，两个接地体的电位才相互不影响。所以，对存在高低压供电的建筑物来说就比较困难。

4.3 重复接地

在三相四线制供电系统中，PEN线的一处或多处与接地装置连接，干线每隔1 km做一次。PEN线或N线的终端或接入用户处也应与接地装置连接，这种做法叫做重复接地。三相四线制中PEN线或N线的重复接地在供电系统中具有相当重要的作用。当发生故障时，重复接地能缩短持续时间，减轻相、零线反接的危险性。

在TN-S系统中，N线是不允许重复接地的。如果N线重复接地，三相五线制的漏电开关就不能使用，也就是说漏电检测点后不能重复接地。

对于TN-C-S系统，PEN线未分开之前可以做重复接地，PEN线分开后N线就不允许做重复接地。电缆入户、低压配电柜等的PE线应做重复接地。

4.4 缺零的危害

在三相四线制供电系统中，当N线非正常因素断开时，由于三相负载的不平衡，导致各相电压不平衡，负载大、电压低，负载小、电压高，易造成照明器具瞬间烧毁、电动机使用寿命缩短。

5 群体建筑供电系统接地

5.1 常见问题

现代建筑以群体建筑出现的方式很多，如成片住宅小区、教学区、商业用房等。为了加快工程进度，建设方往往会招用几个设计院、施工单位或监理单位，再者由于供电等垄断行业或者专业性很强的安装公司的介入，使得各单体工程各设计各的，各施工各的。接地系统不相互融洽的现象比比皆是，再加上施工单位“各扫门前雪”，致使供电系统存在重大隐患。最为常见的问题如下：

单体建筑设计的是三相五线制供电系统，铜芯电缆，TN-S供电系统；其低压配电室电源由其他单体引入时采用的是三相四线制供电系统，铝合金电缆，TN-C供电系统。这样往往造成的麻烦是：低压配电柜已经订货安装完毕，外来电源入户时，两个接地系统不相容、电缆截面积不等、接地系统两个施工单位“各自为政”，结果导致供电系统存在隐患。

5.2 解决办法

很多人解决由三相四线制转为三相五线制时重复接地的做法是：进户电缆进入低压配电室的低压进线柜时，其PEN线与进线柜的N排及PE排同时连接，然后PE排与配电室接地母排相连。这样在出线柜以后就变为三相五线制，而出线柜以前是三相四线制，也是大家公认的TN-C-S供电系统。

在此，笔者提出一点不同看法，供大家讨论。

进户电缆进入低压配电室的低压进线柜前，其PEN线就进行重复接地，其与配电室接地母排及低压柜PE排同时连接。简单地说就是重复接地的那一点是在进线柜外面，而不是在进线柜里面。这两种做法有区别吗？第二种做法有必要吗？

个人的理解是：一般情况下，低压柜外壳、基础槽钢、PE排、配电室接地母排都是处于等电位的。在第一种重复接地的情况下，PEN线先与PE排连接，再与N排连接。如果先接中性线母排，后接PE排，当跨接线连接处导电不良时，所有接地设备都因PE线不导通而失去接地。低压柜的指示灯的N线相当于接在PEN排上，用户三相极不平衡或出现意外，PEN排会有电位存在，同时低压柜外壳也会有电位存在。当人站在地面上触摸低压柜外壳，柜子与人之间就会产生一个电位差，这时触摸柜子外壳就有触电的危险。也有人分析认为：配电室接地体的接地电阻一般情况下在1～10 Ω之间，或者更小，人体的电阻有1 000 Ω，根据欧姆定律，相同电压情况下，流向电阻较小的方向的电流会很大。1 Ω与1 000 Ω相比，流向人体的电流几乎可以忽略不计，从而得出对人体没有危险的结论。

虽然流向人体的电流很小或者几乎可以忽略不计，但毕竟是有电流通过人体。如果采用第二种重复接地的做法，低压柜内根本就不存在PEN线，PE线及N线进柜前就已分开，人体与低压柜壳体根本就不存在电位差，岂不是更加安全吗？

6 结语

现代建筑的智能化程度很高，群体建筑比较多，接地系统的设计及施工尤其重要。既要充分考虑不同单体之间接地的联系兼容性，同时也要考虑到特殊专业的接地要求。例如变压器、计算机房、CT室、X光拍片室等都需要做独立接地系统，当与建筑物的接地体无论如何也不能分开设置时，千万要注意其接地线的绝对独立。只有把接地系统做好、做全，才能保证人身安全、建筑物的安全和电器及设备的使用安全。