住宅电气接地设计的分析

刘海成 张 晶

摘要:随着人们生活水平的不断提高,家用电器的普及,住宅中用电安全问题更为突出。如何做好接地设计,是有效防止事故隐患的安全措施。

关键词:住宅;电气接地设计

1 住宅低压配电系统的接地型式

在我国,许多城市供电部门和国外大多数国家的供电公司都规定,由地方低压电网供电的用户必须用TT系统。但当建筑物内设有10/0.4KV配电变压器供电电源时,由于变压器中性点应接地,如果采用TT系统,在一幢建筑物内设多个接地装置,在技术上和经济上都不妥,应采用各种接地的共用接地装置,故全楼低压配电系统式应用TN-S系统。所以由室外低压电源供电时,住宅内低压配电系统的接地型式应用TT系统;;当住宅内设有10/0.4KV配电变压器作供电电源时,低压配电系统的接地型式应全部采用TN-S系统,不应采用TN-C系统或TT系统。

1.1 接地型式采用TT系统的住宅建筑,应设保护接地装置,在电源进线处将保护线(PE)线用接地线(E线)与保护接地装置的接地体连接起来(不得与N线相连接)。

1.2 接地电孤短路是常见多发的电气火灾起因。由于电弧短路电流小,一般的断路器不能及时切断电源,而具有漏电保护功能的断路器对电弧短路电流有很高的动作灵敏度,能及时切断电源,防止电气火灾的发生,保护人身和财产的安全。所以《规范》规定,每幢住宅的总电源进线断路器,应具有漏电保护功能;除空调插座外,其它电源插座电路应设置漏电保护装置。

1.3 采用漏电保护装置做接地故障保护,漏电断路器除首先应满足断电器的保护要求外,负载侧的中性线(N线)不得与其它回路共用。漏电保护装置的额定漏电动作电流,应不小于线路和设备的正常泄漏电流最大值的2倍。漏电保护装置的额定漏电动作电流可用下列经验数据计算;单项线路额定漏电动作电流应大于线路最大供电电流的1/2000;三相线路额定漏电动作电流应大于线路最大供电电流的1/1000。

1.4 漏电保护装置的额定漏电动作电流和动作时间应分级保护,一般分为两级。保护用电设备应采用快速动作的漏电保护装置;安装在电源侧应采用低灵敏度延时型的漏电保护装置。安装在电源侧的漏电保护装置是防止电气火灾的发生,额定漏电动作电流不应超过0.5A。额定漏电动作电流的动作时间,按《规范》执行。

2 接地装置

2.1 TT系统在负荷侧应设置和电源接地装置无电气联系的保护接地装置,各电气设备外露可导电部分应用PE线连接至保护接地装置上。TN系统在负荷侧一般应设重复接地装置,各电气设备外露可导电部分应接PE线和N线都与重复接地装置连接。保护接地装置和重复接地装置可单独设置。住宅建筑推荐将各种接地的接地线都接在建筑物的一个接地装置上,不同类型接地共用的接地装置称为共用接地装置。有条件时,应尽量利用建筑物基础作共同接地装置。

2.2 根据《规范》规定,功能性接地干线应用不小于25mm铜芯绝缘电线或电缆,并采用一点接地方式。接地干线宜穿硬质塑料管引至接地体;如穿金属管不得与功能性接地线有电气连接通路。接至各弱电主机设备的功能性接地支线,应用铜芯绝缘导线,其芯线截面不小于4mm。

2.3 当前,住宅中各种电子设备广泛使用,要求对电子设备加强过电压保护和设正常工作的功能性接地。《规范》规定,弱电系统的架空明线、架空电缆的避雷针、分线箱避雷器、用户终端避雷器都应设过电压保护的保护接地装置。

2.4 保护线接至各电气设备金属外壳及各弱电系统中需要设保护接地的线路、分线设备、终端设备的金属外壳和过电压保护器的接地端,保护线的选择按《规范》要求选取。

2.5 共同接地装置的接地电阻取值,按《规范》的规定,功能性接地与其它包括有防雷接地的共用接地,共用接地装置的接地电阻不大于1Ω。功能性接地与其它无防雷接地的共用接地,共用接地装置的接地电阻应符合其中最小值的要求。为了防止不同类型接地的接地线之间的干扰和反击,不同类型接地的接地线引至共用接地装置的接地点应分开,相互之间间距应不小于5m,当受到地方条件限制时可适当减小,但也不得小于3m。

3 接地范围的确定

接地是保障电气安全所必须采用的重要措施之一。但并不是所有的电力、通信系统、电力和通信设备以及线路都需要接地。电力系统及通信系统的工作接地是根据系统要求决定的,例如高压的不接地系统和低压的IT 系统就不能直接接地。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所决定的。例如采用不接地的局部等电位联结作为安全保护措施,就严禁。通过外露导电部分和外部导电部分接地而引入地电位以致造成危险,在有些情况下,没有必要或没有可能进行接地,例如具有双重绝缘或加强绝缘的Ⅰ类电气设备,已有充分电气安全条件,不必进行接地,而且在很多情况下,整个设备为绝缘所覆盖,也无法进行接地,如破坏绝缘进行接地,反而导致危险。又如在伸臂范围以外的电气设备,在正常条件下,人不可能触及,也毋需接地。但在非常潮湿环境内,其它电气安全措施均难以适用,接地和等电位联结措施就显得非常重要了。从电气安全要求看,确定接地范围具有重大意义。在进行接地设计时,首先必须根据不同的接地系统、不同的电力和通信设备、不同的建筑物环境及防雷分类,确定接地范围。

4 接地电阻值的确定

确定接地电阻的作用是使接地设计工作简化。因为工作接地电阻值的决定,要考虑系统的稳定运行,系统免受外界干扰和防止对电气参数敏感设备的干扰,还要考虑到系统保护的可靠性。保护接地电阻值的决定,要确保接触电压和跨步电压在安全范围以内或者能在规定时间内自动切断电源。防雷用的接地电阻值要能使设备或建筑免受直击雷、感应雷和引入雷造成危险。其它如防静电的接地电阻值、防止电磁干扰的接地电阻值都要能满足静电或电磁防护要求。如按以上要求,一一进行计算,则非常繁琐。因此很多国家的规程对接地电阻值进行规定,这些接地电阻值是根据经常遇到的条件,考虑到有关的情况确定下来的,因此只要能满足规程中的接地电阻值,在正常情况下就能满足相应的保护要求,这样可以减少设计工作量。但对于一些特殊情况或特殊要求的,以及规程上未能确定的部分,还必须根据要求进行计算。

5 等电位联结

等电位联结是使各个外露可导电部分及装置外导电部分的电位作实质上相等的电气连接。克服各电气装置之间的电位差,是在发生电气故障时,保护人身和财产安全的重要措施之一。

5.1 每个建筑物都应在电源进线处,将PE干线、接地干线、金属管道、金属部件和建筑物金属结构等相互作电气连接,实现总等电位联结。

5.2 住宅的卫生间比较潮湿,人们在洗浴时,人体在皮肤潮湿阻抗下降,较小的电压即可引起电击伤亡事故。卫生间的使用设备很大一部分是电气设备,电气设备有发生人员触电的危险,应做局部等电位联结。

5.3 卫生间局部等电位联结的方法是:使用有电源的洗浴设备,用PE线将洗浴设备及附件的金属管道、部件相互连接起来;靠近防雷引下线的卫生间,洗浴设备虽未接电源,也应将洗浴部位及附近的金属管道、金属部件互相作电气通路的连接。

5.4 高层住宅的外墙框、门框及金属构件,应和建筑物防雷引下线作等电位联结。

6 结语

住宅电气接地设计,是现行规范强制要求执行的。为了居住者的人身和财产安全,广大设计者和施工人员,一定要提高认识,防止不安全事故的发生。