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摘要:接地是建筑电气系统重要的安全保障措施,影响到电气系统运行的安全可靠,是建筑电气设计不可或缺的部分。但由于接地仅起防患于未然的作用,正常情况下不影响人民的平常使用,人民对其的重视程度并不足够,有必要对其进行研究宣传。
关键词:建筑电气;保护接地;接地干线;等电位联结
引言
建筑电气接地涉及到的规范多,有些规范要求不明确,甚至不一致,导致思路混乱,给部分建设工程留下安全隐患。本文结合不同的规范条文要求,国家设计图集内容,对建筑电气设计常见的接地问题进行分析,以期提供有益的参考,避免安全隐患。
一、保护接地要不要专设导线
《民用建筑电气设计标准》 GB 51348-2019第12.4.8条第2项规定:与带电导体共用外护物绝缘的或裸露的导体可作为保护接地导体。明确了只要满足动、热稳定及电气连续性要求,金属电缆护套可以作保护接地导体。其他规范也有相同的规定,如GB 16895.3-2004第543.2.1条,GB∕T 50065-2011第8.2.2条。矿物绝缘电缆采用铝或铜作为护套,其导电性强截面积大,厂家宣传亦专门备注可采用护套作保护接地线,为节约造价成本,常见四芯矿物绝缘电缆利用金属护套作三相五线制的保护接地线,四芯母线槽采用铝合金外壳作保护接地线。
然而,《电气装置安装工程接地装置施工及验收规范》GB 50169-2016第4.1.8条强制性条文规定:“严禁利用金属软管、管道保温层的金属外皮或金属网、低压照明网络的导线铅皮以及电缆金属护层作为接地线”。一时间,出现了不能利用矿物电缆金属护套、母线槽铝合金外壳作保护接地线的声音。这里混淆了接地线与保护接地线的概念,GB 50169-2016第2.0.4条与2.0.10条有相应的阐述,国家图集09DX001采用的符号也不一致,保护接地线为PE,接地线为E。所以,不能依据GB 50169-2016第4.1.8条来否定四芯导线加金属外壳作三相五线制导线的做法。后期更新的国家规范标准佐证了这个结论,2017年7月31日发布,2018年2月1日实施的,低压电气装置 第5-54部分:电气设备的选择和安装 接地装置和保护导体》GB 16895.3-2017第543.2.1条明确规定可以采用电缆的金属护套等作保护接地导体。由此可见,保护接地不需专设导线。
二、接地干线的截面要求
《民用建筑电气设计标准》 GB51348-2019第2.1.10条:接地干线为“与总接地母线(端子)、接地极或接地网直接连接的保护导体”。常见沿电缆桥架通长敷设一根镀锌扁铁,但规格不尽相同,有的采用40x4,有的采用25x4。查阅规范,并无接地干线规格的相关明确要求,仅有保护接地线与等电位联结线要求,如接地干线作接地保护线用,其截面积应与PE线相同,要求的截面积较大,40x4镀锌扁钢的也无法满足要求。《住宅建筑电气设计规范》JGJ242-2011第10.3.3条规定:“接地干线可选用镀锌扁钢或铜导体,接地干线可兼作等电位联结干线”。接地干线作用只传递电位不通电流,形式上从总接地母线(端子)沿电缆桥架通长敷设,并与金属桥架、设备金属外壳连接,可以理解为总等电位联结箱端子板的延长线,实质为等电位联结线。
根据规范要求,总等电位联结线一般值为不小于配电线路最大保护导体截面积的1/2;最小值铜导体为6mm2、铝导体为16mm2,钢导体为50mm2;最大值为25mm2铜导体或按载流量与其相同的铝或钢导体。大部分规范图集均未明确钢导体的截面积要求,仅《住宅建筑电气设计规范》JGJ 242-2011第10.2.3条明确了总等电位联结线钢导体的最大值为100mm2,可见,25x4镀锌扁钢作为接地干线满足最大值的要求。
三、保护接地与等电位联结的区别
根据《低压配电设计规范》GB 50054-2011第2.0.18条:等电位联结为“多个可导电部分间为达到等电位进行的联结”。等电位联结按作用分为保护等电联结和功能等电位联结,这里主要分析保护等电位联结,保护等电位联结按范围分为总等电位联结、辅助等电位联结和局部等电位联结。总等电位联结是指在全建筑范围内将不同金属部件用导体连通,辅助等电位联结是指导电部分间用导体直接连通,局部等电位联结可理解为局部的“总等电位联结”,其区别是在建筑内的特定小范围做等电位联结。等电位联结作用是传递电位而不是传递电流,目的是为了消除特定范围内点位差或减小电位差,降低接触电压,提高电气安全水平。
《民用建筑电气设计标准》 GB51348-2019第2.1.18条:保护接地“为了电气安全,将一个系统、装置或设备的外露可导电部分接到接地导体上”。实则将正常情况下不带电,而在绝缘材料损坏后或其他情况下可能带电的金属部分,用导线与接地体可靠连接起来的一种保护接线方式,避免人体触及故障情况下带电的设备外壳,产生触电事故。保护接地根据系统形式分为保护接地与保护接零,保护接零就是保护导线与系统零线有效连接,在设备外壳绝缘击穿时形成故障回路,电阻很小,与单相短路基本相同,产生的电流很大,使保护装置迅速切断电源,消除触电的危险。保护接地是保护导线与接地极相连,故障回路电阻较大,短路电流较小,保护装置额定电流稍微大点就不能动作,无法达到避免触电危险的作用,所以保护接地系统还需设置剩余电流保护器。保护接地是在设备故障时,为故障电压形成回路,产生故障电流,使保护装置动作切断电源,避免触电事故。
四、等电位联结要不要接地
由上述可知,等电位联结与接地是两种完全不同的做法,但由于建筑内等电位联结往往与地板结构钢筋连接,形成了有效的接地,导致容易产生等电位联结必须接地误解。等电位联结是将特定范围内不同金属部件用导体连接起来,实现电位相等或基本相等,与建筑内地板结构钢筋连接是因为该钢筋是特定范围的金属部件,并非为了接地才设置的连接。
等电位联结并非必须接地才能起到应有的作用,有的情况特意与接地线连接反而产生负面效果,国家建筑标准设计图集《等电位联结安装》15D502第18页备注3专门说明:“浴室内的等电位联结不得与浴室外的PE线相连,以防故障时引入危险电位”。可见特定范围外的接地线是不允许与等电位联结箱连接的,连接了反而有引入危险电位,产生触电事故可能。设有淋浴或浴盆的卫生间要求设置局部等电位联结,有的设计为了良好接地,局部等电位箱设置导体与均压环或防雷引下线相连,不仅浪费了导体材料,还产生了风险。均压环与防雷引下线是将接闪器接收到的雷电引向接地装置的导体,若局部等电位箱与均压环或防雷引下线连接,提供了雷电流引入卫生间的直接通道,雷电电流非常大,可能产生非常高的电位,增加不必要的风险。所以,等电位箱不仅不需要刻意与接地线连接,还须避开与此无关导线,尤其连接大电流高电压的防雷引下线。
结束语
随着社会的发展,建筑产品应该不断地提高品质,电气设计更应该树立“安全第一”的细想。通过系统研究学习国家各种规范,关注规范更新,积极与同行业人员交流学习,提高设计效果,保证产品安全,使人民的生命和财产得以保障。
参考文献:
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[4]中国机械工业联合会.GB 50054-2011 低压配电设计规范[S].北京:中国计划出版社,2012.
[5]中国建筑标准设计研究院组织编制.15D502 等电位联结安装[M].北京:中国计划出版社,2016.