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1、附录A智能楼宇的电气保护与接地本文通过对几种保护接地系统的概括介绍，提出适合作为智能楼宇的保护接地系统方法，并对其所应采取的各类接地措施作了较为详尽的说明与分析。1、最小的电力系统能源可以是煤、油或天然气，他们在锅炉炉膛内燃烧，将水加热成蒸汽；也可以是核反应堆中可裂变的核燃料；也可以是高于发电厂的池塘中的水，或是在内燃机中燃烧的油或天然气。原动机可以是汽轮机、水轮机、水车或内燃机。无论是哪一种原动机，都是将蒸汽的热能、落水的势能或燃料燃烧发出的能量转变成了传动轴的传动，从而驱动发电机。电力负载则可能是单一的灯、电机、加热器以及其它用电器或是它们的组合。当然随着需求的变化，负载会不时地变化。控制
2、系统的作用是，在负载有可能变化的情况下仍能保持机器的稳定，并将电压控制在规定的范围内。为了适应符合的变化，有必要改变燃料的投入量和原动机的输入以及从原动机到发电机的传动轴的力矩，以便使发电机保持匀速运转。此外，须调节发电机的磁场电流，以使输出的电压恒定。控制系统可能会包括一位派守在电厂的值班员，该值班员观察发电机输出终端的一套仪表，并做出一些必要的手动调整。在一个现代化的发电厂，控制系统实际上是一个能表明输出的情况，自动对能量输入及磁场电流进行必要调节，以便使电力输出满足技术指标的伺服机构。2、较复杂的电力系统在大多数情况下，负载并不是直接接在发电机终端的，而可能是在远离发电机的地方，这就需要
3、有输电线路与之相连。理想情况下，应该使负载供电满足规定要求。然而控制则往往在发电机附近进行，可能在几英里以外的另一座楼里。倘若发电机距离负载有相当长的距离，最理想的方法是在发电机和负载端安装变压器，并采用高压线路输电。电压越高则电流越小，对相同线径的导线来说损耗越小，电压则越稳定。有些情况下不宜采用架空线，此外采用埋地电缆则更为有利。采用上述电力系统时，当系统中任何部件因检修或其它原因必须从系统中切除的话，就得对其用户断电。当此发电机无法满足系统新增加负荷时，可增加一台变压器及相应的变压器和高压线路。3、供电系统的主结线电力的输送与分配，必须由母线、开关、配电线路、变压器等组成一定的供电电路，
4、这个电路就是供电系统的一次结线，即主结线。智能化建筑由于功能上的需要，一般都采用双电源进线，即要求有两个独立电源，常用的供电方案如图1-1所示。a)b)图1-1 常用的高压供电方案a)一备一用 b)同时供电图1-1a为两路高压电源，正常时一用一备，即当正常工作电源事故停电时，另一路备用电源自动投入。此方案可以减少中间母线联络柜和一个电压互感器柜，对节省投资和减小高压配电室建筑面积均有利。这种结线要求两路都能保证100%的负荷用电。当清扫母线或母线故障时，将会造成全部停电。因此，这种接线方式常用在大楼负荷较小，供电可靠性要求相对较低的建筑中。图1-1b为两路电源同时工作，当其中一路故障时，由母线
5、联络柜开关对故障回路供电。该方案由于增加了母线联络柜和电压互感器柜，变电所的面积也就要增大。这种接线方式是商用性楼宇、高级宾馆、大型办公楼宇常用的供电方案。当大楼的安装容量大，变压器台数多时，尤其适宜采用这种方案，因为它能保证较高的供电可靠性。4、低压配电方式低压配电方式是指低压干线的配线方式。低压配出干线一般是指从变电所低压配电屏分路开关至各大型用电设备或楼层配电盘的线路。用电负荷分组配电系统是指负荷的分组组合系统。智能化建筑由于负荷的种类较多，低压配电系统的组织是否得当，将直接影响大楼用电的安全运行和经济管理。低压配电的结线方式可分为放射式和树干式两大类。放射式配电是一独立负荷或一集中负荷
6、均由一单独的配电线路供电，它一般用在下列低压配电场所：1)供电可靠性高的场所2)单台设备容量较大的场所3)容量比较集中的地方对于大型消防泵、生活水泵和中央空调的冷冻机组，一是供电可靠性要求高，二是单台机组容量较大，因此考虑以放射式专线供电。对于楼宇用电量较大的大厦，有的也采用一回路供一层楼的放射式供电方案。树干式配电是一独立负荷或一集中负荷按它所处的位置依次连接到某一条配电干线上。树干式配电所需配电设备及有色金属消耗量较少，系统灵活性好，但干线故障时影响范围大，一般适用于用电设备比较均匀，容量不大，又无特殊要求的场合。在高层住宅中，住户配电箱多采用单极塑料小型开关：一种自动开关组装的组合配电箱
7、。对一般照明及小容量插座采用树干式接线，即住户配电箱中每一分路开关带几盏灯或几个小容量插座；而对电热水器、窗式空调器等大宗用电量的家电设备，则采用放射式供电。5、供配电系统监测供配电系统是智能大楼的命脉，因此电力设备的监控和管理是至关重要的。由监控系统对供配电设备的运行状况进行监测，并对各参量进行测量，如电流、电压、频率，有功功率、功率因数、用电量、开关动作状态、变压器的油温等等。管理中心根据测量所得的数据进行统计、分析，以查找供电异常状况、预告维护保养，并进行用电负荷控制及自动计费管理。电网的供电状况随时受到监视，一旦发现电网全部断电的情况，控制系统作出相应的停电控制措施，应急发电机将自动投
8、入，确保消防、安保、电梯及各通道应急照明的用电，而类似空调、洗衣房等非必要用电负荷可暂时不与供电。同样，复电时控制系统也将有相应的复电控制措施。供配电系统监测有如下内容：各自动开关、断路器状态监测；三相电压电流检测；有功、无功功率及功率因数检测；电网频率、谐波检测；变压器温度检测及故障状态报警；用电量(kwh)检测。1)高、低压端电压及电流自动检测低压端(380/220V)的电压及电流测量方法与高压侧基本相同，只不过是电压互感器和电流互感器的电压等级不同。2)功率、功率因数的检测通过测量电压与电流的相差可测得功率因数，有了功率因数、电压、电流数值即可求得有功功率和无功功率。因此，可以先测量功率
9、因数，然后间接得出功率数据，这是一种间接的测量功率的方法。比较精确的测量功率方法是采用模拟乘法器，或者用数字化测量的方法(高速采样电压、电流数据，再对数字信号进行处理)，直接测量功率数据。在建筑物供配电设计中，接地系统设计占有重要的地位，因为它关系到供电系统的可靠性，安全性。不管哪类建筑物，在供电设计中总包含有接地系统设计。而且，随着建筑物的要求不同，各类设备的功能不同，接地系统也相应不同。尤其进入90年代后，大量的智能化楼宇的出现对接地系统设计提出了许多新的内容。在常用的几种接地方式中，哪一种能够适合智能化楼宇呢？我们不妨分析一下下面几种接地系统：1)TNC系统TNC系统被称之为三相四线系统
10、，该系统中性线N与保护接地PE合二为一，通称PEN线。这种接地系统虽对接地故障灵敏度高，线路经济简单，但它只适合用于三相负荷较平衡的场所。智能化大楼内，单相负荷所占比重较大，难以实现三相负荷平衡，PEN线的不平衡电流加上线路中存在着的由于荧光灯、晶闸管（可控硅）等设备引起的高次谐波电流，在非故障情况下，会在中性线N上叠加，使中性线N电压波动，且电流时大时小极不稳定，造成中性点接地电位不稳定漂移。不但会使设备外壳（与PEN线连接）带电，对人身造成不安全，而且也无法取到一个合适的电位基准点，精密电子设备无法准确可靠运行。因此TNC接地系统不能作为智能化建筑的接地系统。2)TNCS系统TNCS系统由
11、两个接地系统组成，第一部分是TNC系统，第二部分是TNS系统，分界面在N线与PE线的连接点。该系统一般用在建筑物的供电由区域变电所引来的场所，进户之前采用TNC系统，进户处做重复接地，进户后变成TNS系统。TNC系统前面已做分析。TNS系统的特点是：中性线N与保护接地线PE在进户时共同接地后，不能再有任何电气连接。该系统中，中性线N常会带电，保护接地线PE没有电的来源。PE线连接的设备外壳及金属构件在系统正常运行时,始终不会带电.因此TNS接地系统明显提高了人及物的安全性.同时只要我们采取接地引线,各自都从接地体一点引出,及选择正确的接地电阻值使电子设备共同获得一个等电位基准点等措施,那么TN
12、CS系统可以作为智能型建筑物的一种接地系统。3)TNS系统TNS是一个三相四线加PE线的接地系统。通常建筑物内设有独立变配电所时进线采用该系统。TNS系统的特点是，中性线N与保护接地线PE除在变压器中性点共同接地外，两线不再有任何的电气连接。中性线N是带电的，而PE线不带电。该接地系统完全具备安全和可靠的基准电位。只要象TNCS接地系统，采取同样的技术措施，TNS系统可以用作智能建筑物的接地系统。如果计算机等电子设备没有特殊的要求时，一般都采用这种接地系统。4)TT系统通常称TT系统为三相四线接地系统。该系统常用于建筑物供电来自公共电网的地方。TT系统的特点是中性线N与保护接地线PE无一点电气
13、连接，即中性点接地与PE线接地是分开的。该系统在正常运行时，不管三相负荷平衡不平衡，在中性线N带电情况下，PE线不会带电。只有单相接地故障时，由于保护接地灵敏度低，故障不能及时切断，设备外壳才可能带电。正常运行时的TT系统类似于TNS系统，也能获得人与物的安全性和取得合格的基准接地电位。随着大容量的漏电保护器的出现，该系统也会越来越作为智能型建筑物的接地系统。从目前的情况来看，由于公共电网的电源质量不高，难以满足智能化设备的要求，所以TT系统很少被智能化大楼采用。5)IT系统IT系统是三相三线式接地系统，该系统变压器中性点不接地或经阻抗接地，无中性线N，只有线电压（380V），无相压压（220
14、V），保护接地线PE各自独立接地。该系统的优点是当一相接地时，不会使外壳带有较大的故障电流，系统可以照常运行。缺点是不能配出中性线N。因此它是不适用于拥有大量单相设备的智能化大楼的。在智能化楼宇内，要求保护接地的设备非常多，有强电设备，弱电设备，以及一些正常情况下不带电的导电设备与构件，均必须采用有效的保护接地。如果采用TNC系统，将TNC系统中的N线同时用做接地线；或者在TNS系统中将N线与PE线接在一起，再连接到底板上去；再或不设置电子设备的直流接地引线，而将直流接地直接接到PE线上；有的干脆把N线、PE线、直流接地线混接在一起。以上这些做法都是不符合接地要求的，且是错误的。前面已经分析过
15、，在智能化大楼内，单相用电设备较多，单相负荷比重较大，三相负荷通常是不平衡的，因此在中性线N中带有随机电流。另外，由于大量采用荧光灯照明，其所产生的三次谐波叠加在N线上，加大了N线上的电流量，如果将N线接到设备外壳上，会造成电击或火灾事故；如果在TNS系统中将N线与PE线连在一起再接到设备外壳上，那么危险更大，凡是接到PE线上的设备，外壳均带电；会扩大电击事故的范围；如果将N线、PE线、直流接地线均接在一起除会发生上述的危险外，电子设备将会受到干扰而无法工作。因此智能建筑应设置电子设备的直流接地，交流工作接地，安全保护接地，及普通建筑也应具备的防雷保护接地。下面，我们接着分析一下智能化楼宇应采
16、取的各种接地措施。1)防雷接地：为把雷电流迅速导入大地，以防止雷害为目的的接地叫作防雷接地。智能化楼宇内有大量的电子设备与布线系统，如通信自动化系统，火灾报警及消防联动控制系统，楼宇自动化系统，保安监控系统，办公自动化系统，闭路电视系统等，以及他们相应的布线系统。从已建成的大楼看，大楼的各层顶板，底板，侧墙，吊顶内几乎被各种布线布满。这些电子设备及布线系统一般均属于耐压等级低，防干扰要求高，最怕受到雷击的部分。不管是直击，串击，反击都会使电子设备受到不同程度的损坏或严重干扰。因此对智能化楼宇的防雷接地设计必须严密，可靠。智能化楼宇的所有功能接地，必须以防雷接地系统为基础，并建立严密，完整的防雷结构。智能建筑多属于一级负荷，应按一级防雷建筑物的保护措施设计，接闪器采用针带组合接闪器，避雷带采用254（mm）镀锌扁
