【摘 要】:大规模集成电路和智能化在通信设备中的广泛应用,使得各种先进通信设备对过电压的要求也就越来越高。因此,必须采取适当的保护措施以避免因过电压及其所产生的过电流对传输线路、通信设备和人员造成的危害。本文通过对几种供电接地系统的概括介绍,筛选出适合作为智能通信大楼的供电接地系统,并对其所应采取的各类接地措施作了较为详尽的说明与分析。
【关键词】:负荷平衡 电位基准点 TN-S 单点接地 防静电接地 统一接地体 通信设施 防雷接地 直流接地接地系统主要有以下几种:
1. TN-C系统
TN-C系统被称之为三相四线系统,该系统中性线N与保护接地PE合二为一,通称PEN线。这种接地系统虽对接地故障灵敏度高,线路经济简单,但它只适合用于三相负荷较平衡的场所。
2. TN-C-S系统
TN-C-S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。该系统中,中性线N常会带电,保护接地线PE没有电的来源。PE线连接的设备外壳及金属构件在系统正常运行时,始终不会带电。TN-C-S系统可以作为智能型建筑物的一种接地系统。
3. TN-S系统
TN-S是一个三相四线加PE线的接地系统。通常,建筑物内设有独立变配电所时进线采用该系统。TN-S系统的特点是,中性线N与保护接地线PE除在变压器中性点共同接地外,两线不再有任何的电气连接。中性线N是带电的,而PE线不带电。该接地系统完全具备安全和可靠的基准电位。TN-S系统可以用作智能建筑物的接地系统。
4. TT系统
通常称TT系统为三相四线接地系统。TT系统的特点是中性线N与保护接地线PE无一点电气连接,即中性点接地与PE线接地是分开的。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线不会带电。只有单相接地故障时,由于保护接地灵敏度低,故障不能及时切断,设备外壳才可能带电。
5. IT系统
IT系统是三相三线式接地系统,该系统变压器中性点不接地或经阻抗接地,无中性线N,只有线电压(380V),无相压压(220V),保护接地线PE各自独立接地。该系统的优点是当一相接地时,不会使外壳带有较大的故障电流,系统可以照常运行;缺点是不能配出中性线N。因此,它是不适用于拥有大量单相设备的智能化大楼的。
下面,笔者着重分析智能通信大楼应采取的接地措施。
一、防雷接地
智能建筑多属于一级负荷,接闪器采用针带组合接闪器,避雷带采用25×4(mm)镀锌扁钢在屋顶组成≤10×10(m)的网格,该网格与屋面金属构件作电气连接,与大楼柱头钢筋作电气连接,引下线利用柱头中钢筋,圈梁钢筋,楼层钢筋与防雷系统连接,外墙面所有金属构件也应与防雷系统连接,柱头钢筋与接地体连接,组成具有多层屏蔽的笼形防雷体系。
(一)外部防护
外部防护主要采用避雷针和接地装置来加以防护。引导雷电向避雷针放电,再通过接地引下线、接地装置将雷电流引入大地,从而使被保护物免受雷击,避雷针应选择提前放电主动式的防雷装置,并且应该从30°、45°、60°等不同角度考虑,以做到对各种雷击的防护。
(二)内部防护
首先是电源部分的防护,因为线路是雷电侵入的主要通道之一。对于高压部分,供电部门有专用的高压避雷装置,而线对线的过压则无法控制。因此,对380V低压线路应进行过电压保护,在高压变压器后端到通信局(站)配电机房总配电盘的电缆内芯线两端对地加装避雷器,作为一级保护;在楼宇总配电盘至楼层配电箱间电缆内芯线两端对地加装避雷器,作为二级保护;在所有重要的、精密的设备以及UPS的前端对地加装避雷器,作为三级保护。。
二、交流工作接地
工作接地主要指的是变压器中性点或中性线(N线)接地。N线必须用铜芯绝缘线。在配电中存在辅助等电位接线端子,等电位接线端子一般均在箱柜内。必须注意,该接线端子不能外露;不能与其他接地系统,如直流接地、屏蔽接地、防静电接地等混接;也不能与PE线连接。在高压系统里,采用中性点接地方式可使接地继电保护准确动作并消除单相电弧接地过电压。中性点接地可以防止零序电压偏移,保持三相电压基本平衡,这对于低压系统很有意义,可以方便使用单相电源。
三、安全保护接地
安全保护接地就是将电气设备不带电的金属部分与接地体之间作良好的金属连接。即将大楼内的用电设备以及设备附近的一些金属构件,用PE线连接起来,但严禁将PE线与N线连接。如果装有接地装置的电气设备的绝缘损坏使外壳带电时,接地短路电流将同时沿着接地体和人体两条通路流过,由于接地电阻很小,接地短路电流流过时所产生的压降很小,所以设备外壳对大地的电压是不高的。人站在大地上去碰触设备的外壳时,人体所承受的电压很低,不会有危险。
四、直流接地
在智能通信大楼内,包含有大量的计算机,通讯设备和带有电脑的大楼自动化设备。设备在运行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。可采用较大截面的绝缘铜芯线作为引线,一端直接与基准电位连接,另一端供电子设备直流接地。该引线不宜与PE线连接,严禁与N线连接。
五、屏蔽接地与防静电接地
在智能通信大楼内,电磁兼容设计是非常重要的,为了避免所用设备的机能障碍,避免甚至会出现的设备损坏,构成布线系统的设备应当能够防止内部自身传导和外来干扰。其主要来源是超高电压,大功率辐射电磁场,自然雷击和静电放电。这些现象会对设计用来发送或接收很高传输频率的设备产生很大的干扰。因此可将设备外壳与PE线连接;导线的屏蔽接地要求屏蔽管路两端与PE线可靠连接;室内屏蔽也应多点与PE线可靠连接。防静电干扰也很重要,将带静电物体或有可能产生静电的物体(非绝缘体)通过导静电体与大地构成电气回路的接地叫防静电接地。
总之,智能化楼宇的供电接地系统宜采用TN-S系统,按规范宜采用一个总的共同接地装置,即统一接地体。统一接地体为接地电位基准点,由此分别引出各种功能接地引线,利用总等电位和辅助等电位的方式组成一个完整的统一接地系统。