探究实验楼电气线路设计及相关接地系统

探究实验楼电气线路设计及相关接地系统

李潇

中国林业科学研究院林产化学工业研究所 江苏省南京市 210042

摘 要：供电系统的可靠运行，对人类生命财产的安全起着决定性的作用，一旦发生意外，就会导致巨大的经济损失，因而供电安全是电力设计中一个非常关键的环节。本文结合实验楼的电气线路设计，及相关接地系统要点。希望能对相关人员有所关注，寻求一种较为合理的电气系统设计方案。

关键词：建筑电气；供配电；线路设计；接地系统

实验楼是用来进行实际的教育和研究的，其中有许多的仪器设备，既有三相用电设备，也有单相供电设备，还有一些精细的电子设备，所以在电力供应的可靠性、安全和电力品质方面，都有很高的需求。在实践中，经常会出现一些由于电路设计不当而导致试验设备无法运行或试验结果不精确的情况。举个例子，一台电脑在工作时，由于过高的电压引起的直流电压震荡，电脑就会发生“0”向“1”的跳跃，从而引起“奇偶性”的故障，从而降低了系统的工作稳定性；再有就是由于三相供电负载不对称，致使一相供电电压偏小，从而导致这一向的用电设备无法正常工作。

1配电线路设计

1.1布线合理避免相互干扰

实验大楼采用了电力线路配线系统，通信自动化系统，消防报警及消防联动系统，保安监控系统，办公自动化系统，闭路电视系统等。而弱电线路容易受到强电信号的影响，导致信号模糊，噪声大，严重时无法正常工作。所以，要小心把信号线和电力线隔离开来，并且不能在同一桥架处进行铺设；强电桥架和弱电桥架之间应保持适当的距离，并在某些关键的弱电线路上进行了屏蔽处理。

1.2区分负载性质采用分路供电及控制

在实验楼中，负荷类型繁多，不同负荷的供电方式和对地面的需求也不尽一致，因此在进行配电时要注意分区供电。由于灯具中的某些非线性负载，如日光灯，会引起各种谐波，从而对电子装置的运行造成一定的干扰，所以，对于计算机室和其他精密的电子装置，都应该采用单独的供电电路，并在回路中加装 AC不间断电源，防止突发断电对装置造成冲击；实验设备、照明线路以及消防报警和消防联动系统、防盗报警系统所用的电力线路，因为它们的作用各不相同，所以它们必须是分开的，这样，在假期里，其他系统的电力都会被切断，而消防和防盗系统仍然能够正常工作。为便于对以上各回路进行统一管理，在试验建筑内设有专用的配电间。为降低线损，配电房选址宜接近用电负荷较大的地区。

1.3保证三相负载平衡

由于三相负荷的不均衡，使得电网中的相线电势发生了变化，使得电网的单相电压发生了很大的变化，从而导致电网上的用电设备无法运行。在试验建筑中，因单相电气装置数目众多，如果在设计中稍有疏忽，就可能引起三相不对称。所以，在进行设计的时候，首先要算出各个用电设备的额定功率 P，以及所需的系数 K₄，然后按照下面的公式来算出， P= EP× K。Kd是由用电设备的同步利用、负载效率和平均效率决定的，通常在0.4-0.7之间。按 Pf的大小对每一相负载进行合理的分布，从而减小了三相的不对称。

2建筑电气设计中的接地系统

2.1接地系统选择

（1）TN-C系统

TN-C是一种新型的三相四线制供电方式。在此体系中， N直线和 PE直线共线，称为 PEN直线，将装置暴露在外的可传导部件连接到其上，同时也是一种单相电气装置的工作接地方式。因此被普遍用于低压配电网。

（2）TN-S系统

本装置的 N线路与 PN线路分隔开，电气装置的暴露部位与公用 PE线路连接。本发明具有以下优点：通常， PE线上没有任何电流流过，不会对于 PE线上的装置造成电磁干扰，而且 N线的断裂对 PE线上其他装置的防止间接电击的安全性没有任何影响，具有较高的可靠性；此外，还要确保每条接地线均从接地点引出来，并选取合适的接地电阻，让所有的电器都能共用一个等值参考点，这样才能符合高精度的电器工作需要。

（3）TT系统

对配变的中性点宜采用与 PE线路完全隔离的方式进行。本系统在试验大楼由城市公用电网提供电力时，经常使用。本发明的主要优点在于：当电网 N带电时，无论三相负载是否均衡， PE线路均不带电；所有的装置都通过 PE线路或共用的接地网进行接地，彼此之间不会产生任何的干扰。但是，在装置壳体没有接地的情况下，如果出现了器件的泄漏，其短路电流很小，无法引起漏电保护装置的正常工作，从而使得装置的壳体长期处于带电状态，从而增大了操作人员的人身安全风险；所以，本装置必须安装高灵敏的电击保护装置。

2.2接地类型

（1）工作接地

为了使电网及装置能顺利运行，所采取的一种接地方式被称为工作接地。这种方式的接地方式包括：在试验建筑内安装了特殊的变压器或者是在低压电网入口的地方安装了这样的接地装置。需要指出的是： N导线要选用铜芯线，截面有充分的截面，其接地电阻 R小于4欧且不变；配电网中的等电位终端不得暴露，通常安装在专门等势盒中，不得与其他接地方式（例如：直流接地、屏蔽接地、静电接地）混合。

（2）直流接地

在进行信息的输入输出，信息的传输，能量的转换，信号的放大，逻辑的操作等的过程中，这些装置需要通过网络来完成。所以，在保证测量精度和测量精度的同时，还要求有一个稳定的参考电压。

（3）防雷接地

雷击接地是指将闪电快速引向地面，达到预防雷害的一种方法。在这栋建筑中，各种电气和电缆线路非常多，这些都是低压、抗电磁干扰、抗雷电能力较强的地方。无论是直接雷，串雷，还是反击雷，都能对电气装置造成一定的损害，或造成较大的影响。所以，在试验建筑中进行防雷和接地设计是十分必要的。高校试验大楼因其重要程度，应按《建筑物防雷设计规范》进行防雷、接地电阻 R小于10欧姆的规定，并对强电和弱电进户线采取电浪防护，提出了以下几点：第一，当与防雷接地设备共享或连接时，“I”等级的浪涌保护设备必须安装在主配电箱上，用于低电压供电。第二，当电气设备的户外导线为金属导线时，其引出的端子箱必须装设D1级高能测试型浪涌防护装置。第三，如果在电子系统的户外线路中使用电缆，则在没有将电缆从该建筑中引向该建筑的其他具有自身地线的设备时，可以设置B2级的缓升比测试型浪涌保护装置，该电缆接入的端子箱的电线一侧。

结束语：

综上所述，高校实验大楼中的贵重设备种类繁多，数字化和自动化程度较高，因此，合理地布线和接地是十分必要的。良好的系统结构可以确保各类装置在运行时的可靠性、稳定性和安全性，并且不会产生相互影响，从而获得精确的、科学的试验结果。

参考文献

[1]李甲云.浅谈实验楼电气线路设计及相关接地系统[J].智能建筑与城市信息, 2022(09):88-90.

[2]夏晗.建筑电气低压配电设计接地系统的相关探究[J].中国高新区,2020(05):351-353.

[3]李甲云.浅谈实验楼电气线路设计及相关接地系统[J].智能建筑与城市信息, 2022(09):452-454.