建筑电气低压设计中的接地和等电位联结的研究

接地（earthing）接地指电力系统和电气装置的中性点、电气设备的外露导电部分和装置外导电部分经由导体与大地相连。可以分为工作接地、防雷接地和保护接地。等电位联结是接地技术的一种延伸，是将建筑物中各电气装置和其它装置外露的金属及可导电部分与人工或自然接地体用导体连接起来，以减少电位差。现代建筑中接地和等电位联结应用广泛，加以分析十分必要。

1　建筑电气低压设计中的接地和等电位联结优势

1.1　提升安全性

建筑电气低压设计的要求较多，鉴于电气工程以及其产品较大的应用范围，首先需要考虑的是安全性，结合当前工作资料，可以发现接地和等电位联结能够实现安全性的提升。这种提升涵盖两个层面，一是消除自建筑物外经电气线路和各种金属管道引入的危险、故障、危害，二是降低由较大电阻导致的慢性危害。电气线路、金属管道本身具备较好的导电性，当建筑外围富集了大量带电粒子后，可能通过上述线路和管道进入建筑中，接地和等电位连接则可以直接将其导入地下，避免人员触电。电阻差的危害一般不会快速暴露（排除差值过大的情况），其危害在于，持续存在的电阻导致线路发热、绝缘皮老化造成的漏电事故，等电位连接可以消除这一情况，提升安全性。

1.2　控制电位差

电位差在旧式用电器、用电系统中较为多见，其不利影响包括增加电能消耗、导致电能散失、增加线损等。接地和等电位连接技术，可降低建筑物内间接接触电击的电压，也能控制不同金属部件、设备间的电位差，使上述问题得到避免。现代电气工程不同用电设备的连接系统显然存在差异，在电位差的控制上，需要利用等电位联结，通过进线配电箱近旁的接地母排将公用设施的金属管道（包括给排水、燃气等金属制管道）和建筑物金属结构、接地极引线、进线配电箱的PE（PEN）母排连成一个系统，消除电位差、阻值，提升电能使用效率和安全性。

2　建筑电气低压设计中的接地和等电位联结的应用2.1　应用方式

2.1.1　建筑电气低压设计中的接地技术。接地技术包括工作接地、防雷接地和保护接地三种，等电位联结与工作接地的联系不大，属于保护接地和防雷接地的延伸，在接地技术中，TN 系统和TT 系统较为多见。TN 系统一般是将保护线和工作线进行组合，如建筑中的保护零线和工作零线，在施工应用时，要求通过金属设备或者其他工作将保护零线和工作零线加工成一个整体，与TN 系统的电源实现有效连接，将其中性点直接接地，当存在带电粒子富集、侵入或者其他异常时，电能可以通过金属外壳直接被引入地下。TT 系统利用了接地极，也属于中性点接地，一般应用于精密电子设备中，其PE 线是独立的，一方面避免高压电蔓延，另一方面避免电磁干扰导致设备数据无法辨识和读取。

2.1.2　建筑电气低压设计中的等电位联结技术。建筑电气低压设计中，等电位连接强调系统的覆盖范围，要求将电气设备和导电设备纳入联结范围内，部分电子装置和接地系统也应同步处于联结系统中，在此基础上，按范围做好划分和联结。

如常见的垂直式金属架构，电位差往往较大，甚至接近10kV量级，在应用时必要考虑安全性，要求能够随时收集静电电荷并将富集的带电粒子及时导至地下，消除安全隐患，如果条件允许可以在供电端做好联结，在建筑段，还应做好设备外壳的导电工作，并保证屏蔽效果，使电位差被控制在合理的范围内（普通建筑要求在5％以内），避免外部电流侵入，也能预防电磁干扰对设备造成的影响。

2.2　应用效果分析

2.2.1　模拟分析。2017 年9 月蚌埠市某地进行建筑建设，为提升安全性和用电效率，要求在建筑电气低压设计中应用接地和等电位联结技术。设计人员对建筑基本数据进行了收集，并以数据为基础构建了分析模型，利用计算机进行模拟分析。

为尽快获取实验结果，采用人工控制参数、调整其大小的办法，模拟系统常规工作态势，观察安全事故发生率以及电能利用效率。

2.2.2　模拟过程与结果。实验过程中的可调参数包括带电粒子富集情况、系统工作时间，安全事故发生率以“年”作为时间基数，电能利用率以（供电量- 损失量）*％表达。模拟共两组，一组为模拟组（应用接地和等电位联结技术），另一组为参照组（不应用应用接地和等电位联结技术），均通过计算机模拟表达。了解带电粒子富集情况不变时，系统工作时间1 年、5 年时的观察指标；再分析系统工作时间不变的情况下爱，带电粒子常规、富集的观察指标，所获结果如表1 所示。

表 1　实验结果

指标安全事故发生率（％ / 年）/ 电能利用率（％）组别常规富集1 年5 年

模拟组0.02/97.3 0.05/96.2 0.03/96.9 0.08/90.7参照组0.03/87.3 0.08/85.9 0.04/88.4 0.12/82.4结果表明，建筑电气低压设计中的接地和等电位联结技术可以强化安全性和电能利用率。

3　结语

通古分析建筑电气低压设计中的接地和等电位联结，获取了相关理论。建筑电气工程能够保证建筑基本性能，并提升其宜居性和使用价值，接地和等电位联结则在现有基础上提升了建筑的安全性，同时通过电位差控制实现节能。在应用上，二者均带有模式化特点，要求根据具体情况选取，模拟分析则对上述理论进行了证明，后续工作中，也可以进一步优化低压设计中的接地和等电位联结。

参考文献：

[1] 王寅辉,季盛,伍锐.等电位接地在空泡水洞测试系统中的应用[J].

上海船舶运输科学研究所学报,2017,40(04):20-23.

[2] 王兴春.浅谈等电位联结的作用与质量控制要点[J].城市建设理论研究(电子版),2017(23):151.

作者简介：蔡伟伟（1985.02- ），女，安徽省蚌埠人，本科，中级工程师，从事建筑电气设计工作。