浅谈高层建筑电气接地技术

浅谈高层建筑电气接地技术规划 ·设计 l997．4《住宅科技》浅谈高层建筑电气接地技术』 I6，兰坠 2- 丁／v1 6 ‘ (中遥船舶I业总公司第七研究院西安市 71oo65) 摘要针对现代智能建筑电气接地技术的特点，论述7接地系统的内容及国内采用的两种方法，对于高层建筑一般采用结构钢筋作为防雷装置，掉荐利用等电位联结丹j成统一接地系统，并提出1应注意的问题。关键词闭合环路匀压环闪接器等电位屏蔽 1 前言离恳遣鹤吨纽，随着科学技术的发展．各种先进的测量、 ...

规划 ·设计 l997．4《住宅科技》浅谈高层建筑电气接地技术』 I6，兰坠 2- 丁／v1 6 ‘ (中遥船舶I业总公司第七研究院西安市 71oo65) 摘要针对现代智能建筑电气接地技术的特点，论述7接地系统的内容及国内采用的两种方法，对于高层建筑一般采用结构钢筋作为防雷装置，掉荐利用等电位联结丹j成统一接地系统，并提出1应注意的问题。关键词闭合环路匀压环闪接器等电位屏蔽 1 前言离恳遣鹤吨纽，随着科学技术的发展．各种先进的测量、保护、电信、计算机等产品正越米越多的应用于高层建筑中，这些微电子设备要求抗干扰性强的工作接地。而且，由于电子设备的绝缘性低，过电压承受力差，更需要一定的防雷、过电压保护措施。本文主要针对现代智能高层建筑工业的这些特点进行论述。 2 高层建筑电气接地技术 2．1 接地系统基本设计方法高层建筑中的电气接地系统包含：防雷接地、电气设备保护及变压器中性点接地、电气设备的工作接地三大类。国内普遍采用的设计方法可归纳为两种：①各种接地系统单独设置，互不干扰；@采用统一接地系统。方法一中，当建筑物受到雷击，雷电流经引下线时，会对附近金属物体或电气线路发生反击，故引下线与金屑物体或电气线路之间应保持一定距离：，^ 生。 IR I‘ d ⋯ 一 T 式中，一雷电流幅值； R 一接地装置冲击电阻； E 一电阻电压降空气击穿强度； zo一引下线单位长度电感； ^一引下线某点距接地装置的高度； l4 一雷电流陡度； ‘ E 一电感电压降空气击穿强度。各种接地系统在地下部分必须满足一定的距离．否则会出现强烈干扰，造成各系统不能正常工作。试验证明．当使用单根接地板时，20米远处才能看成零电位。在接地装置为多根接地体或环网状接地体时，以上距离仍偏小，但在实际工程中，20米远距离相互影响已十分徽弱，只要处理得当是可行的。对于高层建筑，由于结构复杂，占地面积小，要将各接地系统在地上地下真正分开，较难做到。所以，一般推荐使用统一接地系统。许多工程实际证明，采用统一接地系统是解决多系统接地的最佳方案，本文主要论述统一接地系统。 2．2 统一接地系统统一接地系统由接地装置、匀压环和引下线、闪接器三部分组成。 2．2．1 接地装置统一接地系统的接地装置应围绕建筑物敷设成闭合环路——环状接地网，其接地电阻＆<0．5n(根据《民用建筑电气设计规范》要求．R。规范》中的工程实例，北京某规划 ·设计工程中使用钢筋砼钢筋作为接地体，经测定约 8000m 的建筑，接地电阻夏季 0．2n～O． 4G，冬季 0．4n～0．6n，八年中基本稳定．因此，我们认为高层建筑基础内钢筋直接作为接地体是可行的，但需要注意两个问题：①虽然基础内钢筋贯通性较好，但仍必须要求钢筋通焊加强导电性；@若为独立基础．须增加环状接地体，形成环网状接地装置。 2．2．2 匀压环和引下线建筑物各层均应使用扁钢(或扁铜)，做成环状接地干线——匀压环．以加强金属物体之间的等电位联接，室内及墙面上的各种金属构件、门窗、穿线钢管、电缆金属外皮、结构内钢筋均要和匀压环多处连通(如图 2所示)。由于结构钢筋的贯通性较好，如果施工中加强连接点处理，焊成一体．便可使用结构内钢筋作为匀压环。各层匀压环多处经柱中图2 高层建筑接地系统示意图过电惺器) l5 维普资讯 http://www.cqvip.com 规划 ·设计通焊的结构主筋作为引下线相连．并且上连屋面闪接器，下和接地装置导通。底层地面如果不是钢筋砼板，要求在地下敷设和接地系统相连的钢筋网片．以保证该层的等电位联接效果，避免在雷电作用下出现接角电压和跨步电压。高层建筑的高、低压配电间一般设在最底层，变压器中性点接地直接引自共用接地网，高压进线端、低压出线端其相线均加装避雷器或过电压保护器．低压电线须穿钢管敷设或使用锴装电缆，电缆金属外皮和钢管均须接地。为防止雷击电流经金属设备管道，电缆侵入建筑物内，在入口处，电缆金属外皮、金属管道均要和接地网相连其他进出建筑物的弱电信号电缆金属外皮(或屏蔽层)也须同样处理，井加装避雷器或过电压保护器电子信号接地要求采用专用屏蔽电缆，其屏蔽层接地。屋面的共用天线支架、金属构件必须和防雷系统相连，电视信号电缆要求采用专用屏蔽电缆，屏蔽层接地。并且要求使用避雷器或过电压保护器。 2．2．3 闪接器高层建筑使用避雷网、避雷带，局部使用避雷针。墙面利用结构钢筋、金属门窗等作为闪接器，防止雷电对建筑物的直击和侧击。这种闪接器的防雷效果较好，经受了很长时间的考验，其完善性已成定论。现在国内市场出现一种半导体少长针消雷器。其研制者认为，该设备在雷云电场作用下，产生强烈的电晕放电。借助布满空中的空间电荷产生屏蔽作用．井中和雷云电荷，且利用半导体材料非线性电阻改变雷电发展过程．延长放电时间，减少雷电流峰值陡度．提高保护效果。这种闪接器应用于上海东方明珠建筑塔、上海商务中心等处，使用至今安然无恙。由于这种产品使用历史短．人们对其认识较浅，其防雷效果存在不同评价，还有待今后加强运行观察，积累经验，逐步改进。 2．3 统一接地系统工作状态分析 l 6 1 997．4《住宅科技》 (1)当建筑物受到雷击时，由于接地系统电位升高，各种过电压保护器、避雷器均导通，再加上接地系统的等电位联接作用，建筑物内金属物导线均处于等电位状态，其电压可认为是接地装置电压降，即： U 一 IR。 (4) 式中卜一雷电流幅值； R 一接地装置冲击电阻值。由于存在雷电感应．建筑物一些部位出现电感电压降，即： u 一， (5) 式中，一电感：，，寻一雷电流陡度。 “ ‘ 由于同层金属物体多处和匀压环连接，使等电位状态良好所以，电感电压降较小，持续时间短，不会引起反击现象。金属穿线管、锴装电缆中的导线．由于屏蔽作用、集肤效应，感应电流均从金属管及金属外皮流人大地，导线内部无感应电流因此，对于建筑物内的人、电气设备，不会出现跨步电压、接触电压、过电压的危害，电子设备同样不会受到影响。 (2)建筑物未受雷击时，电子信号电路由于其信号取自统一接地系统，虽然信号电路中各接地点会随着共用接地系统电位波动同时上下浮动，但是不可能避免出现电路零点飘移，这时干扰信号电压等于接地装置电压降 u。。如公式 3所示。一般 J<10mA，R。= 0．5n时，U。<5mV，可知远远小于信号电路电压(一般信号电路电压为 l5V)，因此信号电路中，有用的信号基本上能被区分出来．当然，对信号质量要求更高的电子信号电路，可以再采取增加屏蔽措施的方法，提高其抗干扰性。过电压时，由于过电压保护器及等电位联接作用，建筑物内的人、电子设备、电气设备均不会受到危害 3 总结随着高层建筑技术的发(下转第23万) 维普资讯 http://www.cqvip.com ‘住宅科技}1997，4 座位置。不在淋浴区设插座；洗衣机放卫生间内时其插座应距地 1．5m，且加防溅盖板。厨房插座应距地 1 8～2m。厅及卧室插座可距地 0．3m，但应为安全型。(3)将防雷接地、工作零线入户重复接地及 PE线连为一体，形成整栋搂综合接地体，这种安全可靠，旖工也易做。(4)卫生间由过去多用的裸灯头改为带覃吸顶灯，以防止灯泡遇水汽炸裂。在厅里灯具旁也不设吊扇了．(5)除电视、电话系统采用铜管穿线外，强电系统大量采用阻燃塑料管，特别是厨、卫部分，以增强绝缘可靠性。 8 用电负荷标准提高过去住宅每户负荷标准为 l～1 5kw，近年来升为 2～2．5kW，但据最新统计，户用电器容量和已达 7．5～16．5kW，扣除各种因素，于是小康住宅理想用电标准定为 4kW／户。这反映在用电终端上，便是插座数量增多。如卧室由 l～2个增为 2～3个。为了安全，卫生间过去尽量不设插座，现在也设 1～ 2个，厨房内的插座增为 2个。与此相适应，每户出线回路由 1～2条增为 3～4条．即照明、电炊、空调及普通插座。导线截面以铜芯线为例，除照明 1．5ram。外，插座回路增为 2．5mm 。对于有人参照国外提出的每户 l0 回路系统，看来尚不合乎国情，至少眼下对安居工程不宜。 9 配电形式有改变过去单元电源多用单相 220V配电，较经济合理。现在安居工程土地利用强度提高，每单元电流负荷大大高于 30A，且单相配电也易造成三相负荷的不平衡，所以根据具体情况，单元采用三相电源已相当多见。另一方面，为减少楼间配电箱，往往采用合并方式，或二级放射式改为一级放射式系统配电。 10 电表更趋集中除了个别局部的包干制之外．“一户一表”是住宅用电收费基本方式。经过电表出户到梯间与配电箱合井的变化后，安居工程中有的将电表集中于首层梯间，有的集中设于二层梯间，高层住宅则按层设于电气竖井内。规划 ·设计由于电子预付费多功能电表出现，用户先给自己的电钥匙买电然后用电，从而有望实现电能预售的新体系，这将大大改变目前的电表收费管理方式。 l1 户外供电设施多样化安居工程多为小区形式，因前述的有关持点，小区变配电设施形式不仅有杆上变压器，户内型变电站，还出现了箱式变电站，地下变电站。为了满足发展需要，对主要进出线开关，电缆放大一级选型，争取一次投资建成，而对变压器，则是适当选小，以避免初装机时期。大马拉小车”现象，节约初投资费，但要留下日后增容余地为宜。这样做的原因是近年建设的住宅小区中，变压器负荷率俯低的现象较多。练上所述，作为住宅建设中的专项工程，安居工程有其一定的代表性和示范性。上述电气设计特点的出现以及最近有关住宅智能化的话题，显示住宅电气设计依然在发展变化中，说明今天的住宅电气设计绝非以往有人认为的那样，是“小菜一碟”．要符合国家有关要求，满足住户的安全可靠、舒适、实用等需要，合理地采用新技术、新产品，不断提高住宅电气设计水平，仍将是摆在我们面前的重要任务。 (收稿日期：1997—0l一10) (上接第16页)展，微电子设备的普遍应用，防雷接地和其他系统接地相结合，在建筑物体内形成了多系统接地共存的局面本文所提出的观点仅是解决这一问题的基本思路，设计人员在具体工程中，应针对不同情况具体分析，严格执行国家规范。现代高层建筑中，一般采用结构钢筋作为防雷装置．井利用等电位联结原理形成统一接地系统，这应成为高层建筑接地的基本要求之一高层建筑接地工程是一项系统工程，只有以系统方法为指导，才能达到理想状态。 (收稿日期：1 997—02—16) 23 维普资讯 http://www.cqvip.com

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