智能弱电工程设计与应用(第2版)
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1.5.1 供电系统接地

1.系统接地

供电系统接地分为保护接地和工作点接地两类,保护接地是设备外壳接地,工作点接地是指零线接地。工作点接地和保护接地在配电室独立引出。在TN-S三相五线制系统中,零地(N)和保护接地(PE)不能合而为一,如图1-18所示。

重复接地:在TN-S(三相五线制)系统中,中性线N(零线)是不允许重复接地的。因为如果中性线N重复接地(用户处的中性线N再接地),那么三相五线制中的漏电保护检测就不能正常工作而无法起到保护作用了。因此,零线不允许重复接地。

2.联合接地

现代建筑物的面积和高度越来越大,功能性(工作点)接地与保护性接地的分离已越来越困难,使用多个接地系统必然在建筑物内引进不同的电位,导致设备出现功能故障或损坏。因此采用联合接地的等电位接地系统后,使信号接地不形成闭合回路,不易产生共模型态的杂讯,可有效减少静电和电磁干扰。共用接地系统已为国际标准,并已在我国国家标准中推广。

图1-18 TN-S系统中的零线不能重复接地

联合接地系统由接地体、接地引入、接地汇集线组成,如图1-19所示。接地体是由数根镀锌钢管或角铁,垂直打入土壤,构成垂直接地体,然后用扁钢连接。接地汇集线是指大楼内接地干线的分布设置;接地汇集线可分垂直接地总汇集线和水平接地分汇集线两种,前者是垂直贯穿于建筑体各层楼的接地用主干线,后者是各层通信设备的接地线与就近水平接地进行分汇集的互连线。接地线是各层需要进行接地的设备与水平接地分汇集线之间的连线。

图1-19 联合接地系统

联合接地方式在技术上使整个大楼内的所有接地系统组成低接地电阻值的均压网,具有下列优点。

1)地电位均衡,同层各地线系统的电位大体相等,消除危及设备的电位差。

2)联合接地母线为全局建立了基准零电位点。全局按一点接地原理而用一个接地系统,当发生地电位上升时,各处的地电位一齐上升,在任何时候,基本上不存在电位差。

3)消除了地线系统的干扰。通常依据各种不同电特性设计出多种地线系统,彼此间存在相互影响,而采用一个接地系统之后,使地线系统做到了无干扰。

4)电磁兼容性变好。由于强、弱电,髙频及低频电都等电位,又采用分屏蔽设备及分支地线等方法,所以提高了电磁兼容性。

3.接地电阻计算

接地电阻越小,抑制干扰和安全保护性能越好。联合接地体(共用接地)的接地电阻应小于1Ω;强电系统接地电阻或一个弱电系统独立接地电阻应小于4Ω。

接地电极的类型主要有单根垂直接地极、水平接地体和接地网等。基本计算公式为

式中 ρ——土壤电阻率,单位为Ω·m;

L——地极体的长度,单位为m;

S——地极体的截面面积,单位为m2

采用直径不小于50mm,长度不小于2.0m的单根镀锌钢管的垂直地极的接地电阻:

式中 ρ——土壤电阻率,单位为Ω·m;

L——地极插入地下的深度,单位为m;

d——钢管地极的外径,单位为m。

土壤电阻率ρ与土壤的含水率有明显的关系,含水率高(湿)的土壤比含水率低(干)的土壤的电阻率要低得多。因此采用合适的保湿材料,如绿化用的保湿颗粒、定期补水或盐水等,可较长时间保持土壤湿润。表1-3是土壤电阻率参考值。

表1-3 土壤电阻率参考值