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公共建筑物中强电系统的接地问题及改进措施探讨叶公樵

发表时间：2020/8/24 来源：《基层建设》2020年第10期作者：叶公樵

[导读] 摘要：伴随着社会经济的不断发展，我国城市化进程发展速度惊人。

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        摘要：伴随着社会经济的不断发展，我国城市化进程发展速度惊人。城市化进程使得大型公共建筑数量愈发增多，因强电系统如操纵不当可能引发较大的安全隐患，所以关于公共建筑中强电系统的接地技术的研究收到了诸多关注。公共建筑用电主要分为强电和弱电两个类型，其中强电因为其高电压、高电流的特性往往最受重视。论文就我国公共建筑物中的强电系统接地问题进行了研究分析，希望可以对相关专业施工和发展提供一定的借鉴。
        关键词：公共建筑物；强电系统；接地问题
        一、引言
        一般的大型建筑物中，电力系统会划分为强电和弱电系统。强电系统是电压强度在10KV以下的变电站和配电设备；电脑以及相关的网络相关配套设备属于弱电系统。强电系统和弱电系统虽然都属于电力系统，但两者的工作状态和工作形式存在较大的差距，所以其在接地保护措施上也不尽相同[1]。公共建筑中的强电系统不同于普通家庭中的强电系统，由于系统自身以及所处环境的复杂性，接地系统成为强电系统的重要组成部分，而且强电接地系统自身又具备专业性强、覆盖面大、施工强度高等特点，更突显了其在整个公共建筑强电系统中的重要性。
        二、强电和接地的概念
        强电通常为电压在220V以上的高压电，而弱电是36V以下的直流电。在我国的电力系统中，将36V作为强电和弱电的分界线，电压强度高于36V则成为强电，低于36V则为弱电。如果从电力系统专业角度来划分的话，强电为电压强度在220V-750V之间的交流电，弱电则属于低压直流电[2]。例如，家庭用电中的冰箱、电视以及照明用电属于强电，而电话、网络和有线电视的用电则属于弱电。在电力工程系统中，因为强电具备高电压、高电流的属性，其危险性很大，熟练掌握强电的使用技巧以及接地措施不仅可以为日常用电带来方便，还可以保护居民的人身安全。
        所谓的接地系统是利用导体将设备的外部与大地进行连接，将不利于设备的电流引导至大地的系统。接地系统能够有效的防治触电情况的发生，还可以对设备进行有效的保护。
        在强电接地下同中，需要坚持一定的技术原则才能保证接地系统的有效性。首先，对于用途和电压不尽相同的设备，通常需要设置一个总的接地导体；根据等电位连接的要求，建筑物的金属构件、管道等要与总接地体相连接。其次，人工的总接地体应设置在建筑物外部，接地电阻需尽可能的减少。第三，为了有效的保护周边人群和设备的安全，各类型的设备需要根据国家的相关技术规范要求进行接地处理。
        三、公共建筑物中强电接地系统的分类
        公共建筑物强电系统接地分为霹雷针接地系统和大功率电器、设备的强电接地。两类强电接地都对强电系统的安全稳定运行具有关键作用，因此也受到了相关专业人士的高度关注。鉴于此，公共建筑物强电系统接地前需要将强电和弱电进行明确的确认，然后才能进行针对性的接地系统施工。例如在电梯的强电接地系统中，需要具备专业知识的人员，根据电梯位置、型号、配电线路走向以及电梯环境等进行针对性的施工，尤其是在电梯的强电电压方面，一旦接地施工出现任何失误，都有可能造成重大的事故，给民众生命财产造成不可挽回的损失。
        在建筑物的避雷针接地中，其关系到建筑物的防雷性能，整个建筑物的避雷接地系统分为了内部防雷接地和外部防雷接地。外部防雷接地涉及到了避雷针、避雷网、避雷带等设施的接地，这些设施会通过引线与接地装置连接在一起，从而实现避雷效果。内部防雷接地由屏蔽隔离、过电保护、等电位联系三个系统组成，相对于外部避雷系统，内部避雷系统的引线通常会使用建筑物的梁、柱、钢筋[3]。公共建筑物的防雷接地系统是一个规模庞大的系统性网络，其可以保证整个建筑物在雷雨天气中具备有效的防雷避雷性能。
        四、公共建筑物强弱电系统的接地方式
        （一）单点接地
        单点接地根据强弱电的工作频率来选择，通常情况下强弱电的工作频率低于1MHz时可使用单点接地的方式，其将整个电路系统中所有的设备都连接到单点上。为了防治两个接地具备同一个接地阻抗电路耦合，在单点接地上会设置安全接地螺丝。将多个单点接地方式进行串联和并联后，应需选择单点接地平行式低频电路来规避阻抗电路耦合情况的出现。为了应对工作频率和其他电流对信号地线产生影响和干扰，要对信号地线、功率地线以及机壳地线采取一定的绝缘保护措施。单点接地中地线的长度与截面之间的关系可用以下公式表述：地线截面>0.83ⅹ地线长度。
        （二）多点接地
        多点接地与单点接地相对应，当强弱电工作频率高于30MHz时采用多点接地。接地地线的长度与其自身的感抗、频率成正比例关系，地线越长感抗和频率越高。多点节点可以减少地线长度，从而降低地线的感抗和频率。在采用多点接地时，接地应选择在距离较近且阻值较低的接地面。

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        （三）混合接地
        在工作频率界定上，混合接地位于单点接地和多点接地之间，当工作频率大于1MHz而小于30MHz时可选择混合接地方式。当接地线的长度不足工作信号波长的5%时可以选择单点接地，超过5%则选择多点接地的方式。
        （四）浮地式接地
        浮地式接地没有底线连接，该种方式下的接地系统中，电路不会受到地面电性能影响；但电路容易受寄生电容的影响从而导致地点为变相，或是对模拟电路干扰增加。而且浮地式接地没有地线作为导体，容易产生静电，当静电积累到一定程度可能会产生静电击。鉴于此，浮地式接地的效果受绝缘电阻和寄生电容大小的影响较大。
        五、公共建筑物中强电接地系统在连接时应注意的问题
        在公共建筑物的强电系统中，接地系统属于最为关键和重要的部分。强电接地系统的质量对于建筑物的正常使用有直接的影响。从一定意义上讲，高质量的强电接地系统可以有效的延长建筑物的使用寿命，提升建筑物的功能性。为了保证强电系统的质量，需要重点关注一下几方面的问题。
        （一）避雷设备的连接
        公共建筑物避雷设备需要通过地线与建筑物自身的梁、柱以及内部金属构件进行连接，同时需要将建筑物内部的钢筋等金属构件作为接地装置。利用地线将避雷设备和建筑物内部金属构建进行连接，可形成一个大的避雷胸，提高整个建筑物的避雷效果。通常情况下，公共建筑物与普通的民用建筑物相比规模更大，内部的金属构件更多，利用地线将避雷设备与建筑物内部金融构件进行捆绑连接，能够提高建筑物对电流的疏导作用，降低电力系统运行过程中的电阻，减少设备故障的发生。为了使整个建筑物形成一个大型的避雷系统，除上述操作外还需要将建筑物中圈梁内部的钢筋、内部钢结构用金属物进行连接，对于施工过程中切断的地基中的钢筋，也需要采用一定的措施进行连接，最终保证整个公共建筑物形成一个各部分、位置电压相等的网络，使建筑物内电压、电位分布更加的均匀，从而保证建筑物的安全性能得以实现[4]。
        一般的公共建筑物强电系统的避雷措施会选择避雷针、避雷带等设备，在安装避雷设备中通常会出现避雷设备接地装置焊接长度不符合标准，避雷带接地脚架间距不达标的情况。为了避免这种情况的发生，在避雷设备安装时应选择搭接焊的方式，其中扁钢的搭接长度应不小于其宽度的两倍，并进行三面焊接；圆钢的搭接长度不小于自身直径的六倍，并进行双面焊接；如果是圆钢与扁钢搭接，搭接长度为不小于圆钢直径六倍，并进行双面焊接；扁钢与圆钢或角钢进行搭接焊时，需要让扁钢与圆钢四分之三表面或与角钢外侧两面紧贴，焊接时上下两侧均要进行有效焊接，保证焊接面的完整。为了避免因时间过长加之环境污染造成管线表面出现生锈腐蚀的情况，要对管线进行防腐处理。
        （二）动力用电设备强电系统的接地系统
        用电设备自身用电情况以及其工作环境等对于强电接地系统有直接的影响，相同环境下的不同用电设备、不同环境下的同类型用电设备强电接地系统会有所不同，为了保证接地系统能够充分发挥效果，施工前需要根据设备情况以及所处换进，对接地系统进行全面的统筹规划，以保证整个接地系统的稳定。公共建筑物中的动力用电设备以电梯和其他电气设备为主，用地线将动力用电设备进行整体性的连接，才能使建筑物动力用电设备形成一个完整的接地系统。公共建筑物在整体规模上较大，内部结构也相对比较复杂，这使得其对供电系统的整体安全性和稳定性要求比较高。例如电气设备、电梯等动力设备以及消防控制系统的布线需要和整个建筑物的接地系统进行关联，从整体上规划设计。
        在公共建筑动力用电设备强电接地系统中，接地电阻的控制和选择是一项非常重要的工作。通常要将接地电阻尽可能的降低，避免流经设备的电流形成电压。电压的形成会形成电子感染，而且会影响到接地电阻变大，威胁强电设备使用者的安全。大型公共建筑物种，接地电阻的控制有严格的要求，以综合性商场为例，其接地电阻不可以高于10Ω，基于电线长度以及直径对电阻的影响，所以一般而定大型商场在动力用电设备的接地线通常选择股薄电线，以便于可以有效的控制接地电阻。
        六、结束语
        总而言之，公共建筑物抢点接地是一项非常关键和复杂的系统性工作，需要从整个建筑物的整体结构以及后期的运行使用进行综合考虑并进行规划设计方可保证接地系统的稳定高效。在公共建筑物强电接地中，自然强电系统接地与认为的强电动力系统接地都至关重要，施工人员要提高对两个类型接地系统的重视程度，在施工过程中对两种类型的接地系统进行统筹规划。将公共建筑物中强电系统的接地施工，建设成为一个安全、可靠的电力施工项目，为公共建筑物中的居住者带来一个安全的环境
        参考文献：
        [1]王科耀.高层建筑防雷接地系统及施工中应注意的问题[J].陕西建筑，2009（10）.
        [2]陈国新.大型建筑中强弱电系统的接地问题[J].电气时代，2001（02）.
        [3]陈亚洲，高兴勇，张承伟.浅析现代防雷技术措施[A].中国物理学会第九届静电学术年会论文集[C].2000.
        [4]佛晓光.建筑电气接地安全措施研究[J].建材与装饰，2018（20）：215.