【正文】 system mainly emphasizes the overload, short circuit protection, its purpose is to protect the electrical equipment, power supply circuit from being damaged, recently, has put forward the personal safety, fire safety point of view. So far, so the electrical design of intelligent building to consider personal safety and fire prevention in the first place. 【 Key words】 Electric potential reference， TN－ S， Unified grounding body， antistatic grounding，safety utilization of electric power 3 第一章 緒論 智能建筑 指通過(guò)將建筑物的結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)、服務(wù)和管理根據(jù)用戶的需求進(jìn)行最優(yōu)化組合，從而為用戶提供一個(gè)高效、舒適、便利的人性化建筑環(huán)境。智能建筑是集現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)之大成的產(chǎn)物。其技術(shù)基礎(chǔ)主要由現(xiàn)代建筑技術(shù)、現(xiàn)代電腦技術(shù)現(xiàn)代通訊技術(shù)和現(xiàn)代控制技術(shù)所組成。 在建筑物供配電設(shè)計(jì)中，接地系統(tǒng)設(shè)計(jì)占有重要的地位，因?yàn)樗P(guān)系到供電系統(tǒng)的可靠性，安全性。不管哪類建筑物，在供電設(shè)計(jì)中總包含有接地系統(tǒng)設(shè)計(jì)。而且，隨著建筑物的要求不同，各類設(shè)備的功能不同，接地系統(tǒng)也相應(yīng)不同。尤其進(jìn)入 90 年代后，大量的智能化樓宇的出現(xiàn)對(duì)接地系統(tǒng)設(shè)計(jì)提出了許多新的內(nèi)容。 供電 系統(tǒng)的安全可靠方面存在問(wèn)題很多問(wèn)題： 、短路保護(hù)，其目的是保護(hù)用電設(shè)備、供電線路不受損壞。 不采取可靠接地措施，或者《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》的要求作了接地，但在建筑電氣設(shè)計(jì)及施工過(guò)程中，還存在低壓配電系統(tǒng)接地形式混用的作法，電氣接地 的質(zhì)量不符合要求，對(duì)于重要的電子設(shè)備未做等電位連接，乃至發(fā)生了許多不該發(fā)生的觸電事故。 全有效地防止漏電 火災(zāi) 發(fā)生，導(dǎo)致高層建筑的頻繁火災(zāi)事故。 ，漏電保護(hù)器的應(yīng)用也日趨普及，漏電保護(hù)器是限時(shí)有效防止接地故障引起人身電擊和電氣火災(zāi)的保護(hù)電器，但漏電保護(hù)的選用不當(dāng)或接線不正確，使漏電保 護(hù)器不能發(fā)揮應(yīng)有的作用，降低供電系統(tǒng) 的可能性與安全性。 ，多年來(lái)一直存在一個(gè) 懸而未決的老難題，那就是當(dāng)下級(jí)配電回路發(fā)生大短路電流的短路故障時(shí)，即使其上級(jí)保護(hù)裝有帶短路延時(shí)的所謂三階段保護(hù)斷路器，也往往無(wú)選擇地越級(jí)跳閘，造成大面積停電，有時(shí)導(dǎo)致不應(yīng)有的巨額經(jīng)濟(jì)損失，由于技術(shù)問(wèn)題，國(guó)際上也長(zhǎng)期未解決這一問(wèn)題。 4 第 二 章 電氣設(shè)備接地和接零作用分析 保護(hù)接地的作用 1） 三相三線中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)中電氣設(shè)備 若沒(méi)有采取保護(hù)接地，當(dāng)電氣設(shè)備一 相絕緣損壞漏電使金屬外殼帶電時(shí)，操作人員誤觸及漏電設(shè)備， 故障電流將通過(guò)人體和線路對(duì)地絕緣阻抗構(gòu)成回路，如圖 11所示，絕緣阻抗是絕緣電阻和分布電容的并聯(lián)組合，其接地電阻的大小與線路絕緣的好壞、分布電容的大小及電網(wǎng)對(duì)地電壓的高低成正比。線路的絕緣越壞，對(duì)地分布電容越大，電壓越高，觸點(diǎn)的危險(xiǎn)性越大。若漏電設(shè)備已采取保護(hù)接地措施時(shí)，故障電流將會(huì)通過(guò)接地體流散，流過(guò)人體的電流僅是全部接地電流的一部分，如 圖 11所示 無(wú)保護(hù)接地 有保護(hù)接地 圖 21 保護(hù)接地原理 在兩條通道中，電流的分配關(guān)系為 ????/????=????/???? （ 21） ???? = ????′ + ???? （ 22） 式中 ????—— 流經(jīng)人體的電流 ； ????′—— 流經(jīng)接地 體 的電流 ； ????—— 接地電阻； ????—— 人體電阻； ????—— 接地電流 。 從式中可看出，接地電阻 R 越小，流經(jīng)人體電流 ????就越小。 因此，只要控制接地電阻值在一定范圍內(nèi)，就能減輕人身觸點(diǎn)危險(xiǎn)。 所以，保證最小的接地電阻是很重要的，在電氣設(shè)備施工和運(yùn)行期間，均應(yīng)保證接地電阻不大于設(shè)定或規(guī)程所定的接地電阻值，否則是不能充分起到保護(hù)作用的。 2） 三相四線制中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)中的電氣設(shè)備 如不采取保護(hù)接地或接零措施，電氣設(shè)備漏電時(shí)，人體觸及漏電設(shè)備外殼，加在人體的電壓為相電壓 220V，接地短路電流通過(guò)人體電阻 ????與變壓器工作接地電阻 ????組成串聯(lián)電路，通過(guò)人體的接地電流為 ????= ??????:???? （ 23） 式中 ????—— 流經(jīng)人體電流； U—— 漏電設(shè)備外殼對(duì)地電壓 220V； ????—— 人體電阻； 5 ????—— 變壓器中性點(diǎn)接地電阻。 變壓器中性點(diǎn)的工作接地電阻，一般規(guī)定在 4Ω 以下。 若漏電設(shè)備已采用保護(hù)接地時(shí)，則人體電阻和保護(hù)接地電阻并聯(lián)。由于人體電阻比保護(hù)接地電阻大得多，接地短路電流絕大部分從接地電阻上通過(guò)，減輕了對(duì)人體觸電傷害程度，如圖 22 所示?，F(xiàn)假設(shè)工作接地電阻 ???? 和保護(hù)電阻 ???? 都為 4Ω ，電氣設(shè)備一相絕緣被破壞，接地短路電流為 ???? = ?????? :????????????+????= 2204: = A （ 24） 通過(guò)人體電流為 ??r = 220。41700 A = = （ 25） 圖 22 中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)采用保護(hù)接地時(shí)人體 觸 及漏電設(shè)備外殼示意 上述分析可知，中性點(diǎn)直接接地的電網(wǎng)采用保護(hù)接地雖比沒(méi)有保護(hù)接地時(shí)觸電危險(xiǎn)性有所減小，但通過(guò)人體的接地短路電流仍有可能致命，因此，在三相四線制中性點(diǎn)直接接地的低壓配電系統(tǒng)中，電氣設(shè)備如采用保護(hù)接地，根據(jù)國(guó)際IEC 標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)裝有漏電保護(hù)器。 保護(hù)接零作用 采用保護(hù)接零時(shí)，電氣設(shè)備的金屬外殼直接與低壓配電系統(tǒng)的零線連在一起。當(dāng)其中任何一相絕緣損壞而使外殼帶電時(shí)，形成相線和零線短路。由于相零回路阻抗很小，所以短路電流很大，是線路上的保護(hù)裝置（斷路器、熔斷器等）迅速動(dòng)作，切除故障設(shè)備的電源，從而起到防止人身觸電的保護(hù)作用，并減少設(shè)備損壞的機(jī)會(huì)。 在 1000V以下電源中性點(diǎn)接地的三相四線制供電系統(tǒng)中應(yīng)采用保護(hù)接零的方法，如圖 14 所示 圖 23 保護(hù)接零 6 重復(fù)接地的作用 1） 減輕零線斷線時(shí)的觸電危險(xiǎn) 如零線沒(méi)有采用重復(fù)接地時(shí)發(fā)生零線斷線，而且在斷線后面的某一電氣設(shè)備又發(fā)生一相碰殼接地短路故障，故障電流通過(guò)觸及漏電設(shè)備的人體和變壓器的工作接地構(gòu)成回路。因?yàn)槿梭w電阻比工作接地電阻 ????大得多，所以人體幾乎承受了全部相電壓，造成嚴(yán)重的觸電危險(xiǎn)。 當(dāng)零線采用了重復(fù)接地后，這時(shí)接地短路電流通過(guò)重復(fù)接地電阻 ????和 ????形成回路。在零線斷線后，電氣設(shè)備外殼對(duì)地電壓為 ???? = ????????；在斷線前，電氣設(shè)備外殼對(duì)地電壓為 ????′ = ????????。由于 ????和 ????′都小于相電壓，所以降低了觸電危險(xiǎn) 程度。 2） 降低漏電設(shè)備外殼的對(duì)地電壓 當(dāng)沒(méi)有采用重復(fù)接地時(shí)，一旦發(fā)生設(shè)備漏電，設(shè)備外殼對(duì)地電壓 ????等于單相短路電流 ????在零線電阻上產(chǎn)生的降壓 ????，即 ???? = ????；當(dāng)采用了重復(fù)接地后，設(shè)備外殼對(duì)地電壓僅為零線壓降 ????的一部分；即 ???? ≈ ????????:???????? （ 26） 式中 ????—— 設(shè)備對(duì)地電壓； ????—— 重復(fù)接地電阻； ????—— 中性點(diǎn)接地電阻； ????—— 零線上電壓降。 3） 縮短故障持續(xù)時(shí)間 當(dāng)發(fā)生碰殼接地短路時(shí)，因?yàn)橹貜?fù)接地在短路電流返回的途徑上增加了一條并聯(lián)支路，使單相短路電流增大，加速了線路保護(hù)裝置動(dòng)作，縮短了故障持續(xù)時(shí)間。 4） 改善配電線路的防雷 架空線路零線上的重復(fù)接地，對(duì)雷電流具有分流作用，因此有利于防止雷電過(guò)電壓。 圖 24 重復(fù)接地 過(guò)電壓保護(hù)作用 對(duì)于直擊雷，避雷裝置雷云正電荷和地面感應(yīng)負(fù)電荷中和，以防止雷電的產(chǎn)生。對(duì)于靜電感應(yīng)雷，感應(yīng)產(chǎn)生的靜電荷，其作用是迅速地把它們導(dǎo)入地中，以防止靜電感應(yīng)過(guò)電壓。對(duì)于電磁感應(yīng)雷，防止感應(yīng)出非常高的電動(dòng)勢(shì)，避免產(chǎn)生火花放電或局部發(fā)熱，造成易燃或易爆物品燃燒爆炸的危險(xiǎn)。 防靜電接地作用 設(shè)備移動(dòng)或物體在管道中流動(dòng)，因摩擦產(chǎn)生靜電，它聚集在管道、容器和儲(chǔ)7 罐加工 設(shè)備上，形成很多電位，對(duì)人身安全及設(shè)備和建筑物都有危險(xiǎn)。作靜電接地后，一旦靜電產(chǎn)生就導(dǎo)入地中，以消除其聚集的可能。 工作接地的作用 在工作接地和事故情況下，保證電氣設(shè)備可靠運(yùn)行，降低人體的接觸電壓，迅速切斷故障設(shè)備。電氣系統(tǒng)中，電力變壓器中性點(diǎn)接地，避雷器組的引出線端接地等于工作接地。 隔離接地的作用 把干擾源產(chǎn)生的電場(chǎng)限制在全金屬屏蔽內(nèi)部，使外界免受金屬屏蔽器內(nèi)干擾源的干擾。也可以把防止干擾的電器設(shè)備用金屬接地屏蔽接地，任何外來(lái)干擾源所產(chǎn)生的電場(chǎng)不能穿進(jìn)機(jī)殼內(nèi)部，使屏蔽內(nèi)的設(shè)備不受外界干擾源的影響。 第 三 章 安全用電 觸電的原因與觸電的方式 1） 觸電原因及危害 造成觸電事故，往往是由于操作人員麻痹大意，違反電氣操作規(guī)程；或是電氣設(shè)備絕緣損壞、接地不良；或是進(jìn)入高壓線路的接地短路點(diǎn)以及遭雷擊等原因。 人體觸電的危險(xiǎn)性與通過(guò)體內(nèi)的電流強(qiáng)弱、時(shí)間長(zhǎng)短及電流的頻率等有關(guān)。 下表表示電流通過(guò)人體不同部位時(shí)，心臟內(nèi)流過(guò)的電流占人體觸電電流的百分率。 表 31 心臟內(nèi)流過(guò)的電流占人體觸電電流的百分率 觸電部位 兩腳觸電 兩手觸電 右手至右腳 左手至右腳 通過(guò)心臟的電流百分率 ％ ％ ％ ％ 2） 一般而言，工頻 30mA 電流，對(duì)人體是個(gè)臨界值，當(dāng)人體內(nèi)通過(guò) 30mA 以上的交流電，將引起呼吸困難，自己已不能擺脫電源，所以有生命危險(xiǎn)。于是，根據(jù) U＝ IRm＝ 3010 3 (800～ 1200）＝ 24～ 36V （ 31） 安全電壓是指人體不戴任何防護(hù)設(shè)備時(shí)，觸及帶電體而不受電擊或電傷，這個(gè)帶電體的電壓就是安全電壓。嚴(yán)格地講，安全電壓是因人而異的，與觸碰帶電體的時(shí)間長(zhǎng)短、與帶電體接觸的面積和壓力等均有關(guān)系。 3） 即人體的某一部位接觸電氣設(shè)備的帶電導(dǎo)體，而另一部位與大地接觸引起的觸電，或同時(shí)接觸到兩相不同的導(dǎo)體。 8 圖 31 直接觸電 人體接觸到故障狀態(tài)帶電導(dǎo)體，而正常情況下該導(dǎo)體是不帶電的。減少接觸電壓的有效方法就是在后面將講述的等電位聯(lián)接。 當(dāng)有電流流入電網(wǎng)接地點(diǎn)或防雷接地點(diǎn)時(shí)，電流在接地點(diǎn)周圍土壤中產(chǎn)生電壓降，接地點(diǎn)的電位往往很高，距接地點(diǎn)越遠(yuǎn)，則電位逐漸下降越陡。 通常把地面上 的兩處的電位差叫做跨步電壓，用 Uk表示，如圖 32所