摘要：在市政工程的设计当中,随处可以看到与电气相关的一些设备,这也是在日常生活当中人们离不开的一些设备。由于市政电气一般是和电有着一定的联系,相关的一些设施在运行过程当中,其安全性就显得非常重要,也是人们一直关注的问题。在电力工作当中,接地是安全防护的一项基本工作,它主要是通过把电讯等一些设备接在地线上,从而防止触电的发生。所以,市政工程在设计电气接地的过程时,会因为没有全面掌控规范标准从而导致安全事故的发生,也因忽略了一些正确的做法和自身存在的问题,造成工程的隐患。在电气设计当中的接地工程,主要是它的安全问题,因此,这也是设计有效性的一个关键因素。此外,在进行设计时,也会因为设计者没有安全规范的意识,从而导致安全隐患的发生,所以在进行设计时,就必须要按照设计要求,理解设计的实际性,全面达到设计的规范化以及有效性。
关键词：市政电气设计；接地；防雷；配变电
市政电气工程有关的设施处处可见，电气设施已经成为人们的日常生活中不可或缺的设施，然而，由于市政电气设施是与电直接相关的设施，其在为人民服务过程中安全性和可靠性尤其值得关注。接地是一项立足于安全防护而进行的电气设计工作，其将相关设备的外表面和地线相联接，充分地利用大地的回流作用来避免触电等安全事故的发生。在人们进行电气接地设计时，常常因为对现存的规范和标准没有充分且全面的掌握和了解，或者因为规范自身的不足，而产生一些不当甚至错误的做法，本文就接地设计中所存在的一些问题进行了探讨。
一、对机械设备安装电气接地保护的必要性
电力机械设备自身具有区别于其他事物的独特性，并且电力机械设备的用电特点也有着独有的特性。因此，非专业人员在使用电力机械设备的过程中，往往会因为操作错误而发生触电事故，造成一定的损失和伤亡。而触电事故大多以间接触电事故为主。所谓的间接触电就是指由于电力机械内部的绝缘体发生损坏或故障，从而导致电力机械设备的可导电外部结构带有电压，当人与可导电的带有一定电压得机械设备外壳发生接触时，就会发生触电事故，轻者损坏机械设备，重则可能造成人员伤亡。
随着我国工业社会的快速发展，电力机械设备已经在社会工作和生活中的各个领域被广泛的应用，然而，操作这些具有一定危险性的机械的人员多为缺乏对电力机械设备了解的非专业新人员，由于缺乏相关的知识，他们不仅不能及时的发现机械设备的故障，还可能成为造成机械设备发生故障的诱因。在外部人员缺乏相关保护进入机械设备区，并与漏电的设备发生接触后，就极易导致电力机械设备事故的发生。
除此之外，机械设备单相接地故障的长期存在也会通过导致电力机械设备局部或者全部的温度不断升高而引发电力火灾事故的发生。所有这一切电力机械设备事故的出现都会在不同程度上给企业或个人的生命财产安全带来威胁和损失，因此，为电力机械设备安装电气接地保护和漏电保护器的做法是十分重要而且必要的。
二、市政电气接地设计中存在的问题
2.1建筑物防雷接地问题
建筑物防雷接地设计是基础性的安全设计，由于防雷设计规范性的缺失，往往造成构建物的范围确定受限，这就不利于进行实际性的设计，而参照性规范的缺失，只能让设计者根据自身的经验对构建物进行确定，如高架桥、水处理厂等属于构建物，在其设计中，对污水处理厂进行电气设计，依据《建筑物防雷规范》将污水处理厂的氧化沟进行雷击次数计算，并根据计算数值设置相应的防御措施。在高架桥上，进行防雷分类与计算等，这具有一定的正确性。但是，从其具体做法来看，往往具有一定不规范性。如接闪器网格尺寸、防雷引下线的间距等不能满足实际要求，也不能达到《建筑物防雷规范》标准，这就造成其设计的准确性降低，进而引起相关性的安全问题。
2.2道路照明配电接地系统的存在的问题
在建筑物内采用TN—S及TN—C—S方式比较多.在大部分市政道路照明配电接地系统也采用了TN—S方式，但根据使用单位反映.部分道路照明路灯经常出现跳闸现象，误动作太多。其实，处于室外环境的道路照明，条件不尽相同，使用TN—S不一定能完全保证安全，其中一个重要因素是室内环境要求作等电位联结，作为防电击的重要措施之一；而处于室外环境的道路照明则难以作等电位联结。这是TN—S广泛应用于建筑物内，而不适宜于室外的主要原因。在已经有较完善的剩余电流动作保护器的今天，有条件采用TT几方式，对于道路照明更符合安全要求。
2.3水处理构筑物装置的接地问题
在市政电气设计中，往往将每个工艺构建物进行人工接地极设置，通常称之为“重复接地”或是“等电位接地”，而一些建筑物往往将竭力与配变电所的接地通过镀锌扁钢进行连接，这突出反映了很多工作者对接电与电位联结的认识并不清楚，并没有很好处理两者之间的关系。认为要进行电位联结必须进行接地设置，或是将两者完全同等化，这就造成设计中问题的存在。
2.410千伏配变电应注意的问题
目前在我国，10千伏配电网运用的是中性点不接地系统，其优势主要体现在在单相接地后不会马上断电，在有问题的同时可持续运转40多个小时，这样便加强了供电可靠性。在我国大多数城市中，10千伏网络电缆相比以前有了进一步的增加，对地电容电流远远地大于20A的极限数值。由于电弧能量的加强而导致其自熄的概率极低，出现单相接地问题时转变为相问短路，这样往往就会加大了事故，导致原来的优势无法体现。所以，目前许多城市电网在根据电网电缆持续增加的同时开始转变10千伏不接地系统，进而采用经低电阻接地的系统，这种情形的出现，有力的解决了系统单相接地时降低异常过电压，从而改良了电气设备运行，但问题在于此系统接地故障时的接地电流太过于高，直接影响到了10/0.4千伏配变电所的设计问题。因为没有引起足够的重视对于10千伏系统经低电阻接地后发生那种现象，在工程设计中，根本注意不到供电电源的10千伏系统是运用的哪种接地方式。
10千伏配电系统的电气设计，在中性点经低电阻接地后，往往出现的接地故障信号不仅作用于信号还作用于跳闸；采用零序电流来保护接地故障，而且，因为接地故障电流关联不到故障点的位置，只是关系到接地点的过渡电阻、线路的分布电容和中性点接地电阻等，所以，仅仅可采取带阶梯时限的零序电流保护来保证上、下级保护动作的选择性；电压互感器的接线改为V―V接线，原因在于不用去检测零序电压作用于信号；经低电阻接地后，10千伏系统可以减小谐振过电压的幅值并可阻止r弧光接地过电压。继而，可迅速切断电源，从而有效地降低了系统元件的绝缘水平，例如，电力电缆的电压等级U可由选择6/10千伏替代8.7/10千伏等，因此，一、二次线的设计都需要有变动。对于低压系统的防范主要是体现在10千伏侧接地故障过电压对人身和设备的损害。在变电所高压侧出现接地问题的时候，接地故障电流Id在变电所接地电阻R上产生的故障电压，随着Id的加强而变大，在TN系统中，因为高压保护接地与低压系统中性点接地同时使用同一R接地极．高达上千伏的故障电压U，直接沿着PE（PEN）线传送到低压系统，从而促使过电压导致人身触电的发生。
2.5线路保护和线路安全问题
在市政电气设计中，往往会因不规范操作及技能缺失，引起接地故障。在应用过流电保护时，因缺乏对最大配电距离与出现保护灵敏度检测等，引起线路安全危机。如在道路、高架桥等线路电气设计中，其照明系统与检修电源干线回路多设计为带状，地下水等链接式配电干线则设计为分散装或点状。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆在进行配电距离设计工作时，应综合考虑过电流保护灵敏度与电压损失等要求，但进行电流灵敏度检验等过程较为繁琐且成本较高，在市政电气设计中多将其搁置，引起线路安全性问题。
2.6 屏蔽接地的问题
屏蔽接地，就是对金属的外皮或者电缆的屏蔽进行接地处理，从而满足电磁的适应性需求。为了达到减少设备的机能故障的目的，构建布线系统时，应该考虑使其具备预防内部的自身传导或外来干扰的功能，形成这些干扰的主要原因是导线之间发生的耦合现象，或电容电感等形成的电效应。这一问题主要来源于超高电压、静电放电、自然雷击或大功率的辐射电磁场等。这些现实问题的存在，对于屏蔽接地设计都将产生很大的影响。所以，在对这些设备进行布线的时候，为了有效地避免电磁干扰的问题，应需采取防范保护措施，以减少各个方面干扰的可能性。
三、解决以上问题的针对性措施
3.1建筑物防雷接地问题的解决
《建筑物防雷规范》中建筑物的不明确性是造成其问题存在的原因，而实际上，防雷规范并不能简单地应用到桥梁以及污水处理厂中。而其实现，则要做好低阻接地以及等电位联接问题的处理，只有如此才能实现接地安全性。在污水处理厂设计中，由于其氧化沟的占地面积较大，结构基础主要是钢筋，这就为电位联接和低电阻提供了先天性的条件，因此，并不需要进行过多的处理；建筑物上的路线，应当在金属桥架内设置，并要求钢管和桥架接地，促使其屏蔽作用的发挥；而对于导线外露部分，则要求进行局部性的电位连接，以实现防护效能；在仪表信号线路设计时，则要求经过仪表内的电涌保护器后进行接地电位联结。在高架桥设计时，也要进行同样要求的设计，将桥墩内的引下线设置的钢筋与桥面的钢筋和基础钢筋进行联结；路灯路线要穿过钢管后接地；桥下箱式变的装置要和防雷引下线装置同用一个接地装置，以实现对人身安全的保护性。
3.2道路照明配电接地问题的解决
解决目前一般道路照明配电体统TN-S接地方式所导致的安全问题，主要措施是在已经有较完善的剩余电流动作保护器的今天，采用对于道路照明更符合安全要求的TT方式。其优势在于：TT方式的接地故障电流比TN方式更小，使用熔断器或断路器更不能满足规范要求，所以应选用剩余电流动作保护器，这种保护器的动作电流仅为几十、以至几百毫安，最大达几安培，容易使之动作，更能保证安全。附加一个好处，是TN方式，不设PE线，比TN—S方式省了一条线，对三相配电线路，选用四芯电缆（或架空线）即可。TT方式要求灯杆接地，由于多数使用金属灯杆，有良好接地条件，使用钢筋混凝土杆，接地条件也较好。TT方式的接地电阻要求不高，比之TN方式要求重复接地，并不会增加费用。
3.3水处理构筑物装置的接地问题的解决
针对于水处理构筑物装置的接地问题，必须全面认识接地与电位联结的差异性和联系。进行规范性接地。在接地设计中，要将TN系统充分利用，在电气装置与低压系统电源接地点的距离超出50米时，要采用PE进行重复接地，以实现重复接地后的对地电位降低功能，进而刺激接触电压的降低，实现安全保护；对于三相四线供电路线的重复接地，则会增强其设备保护的功能，防止设备烧坏或是烧毁；由于其功能的存在，往往将其运用到水处理构筑物设计上，若不进行重复接地，那么漏电设备和人体之间就不会存在电位差，也就不会发生人身电击危险。
出于市政电气设计的经济效益和安全效益方面的考虑，在现在的接地规范中，往往要求采用自然界地为接地极，这不仅能够有效节省施工量，降低钢材、石料等的使用，而且可有效利用大地线路传导的作用，实现降低电阻和延长使用寿命的作用。而在构筑物中运用结构钢筋进行电位联结，可有效实现重复接地的目的，这既能实现接地的安全性能，也有效推动了市政电气设计经济效益的实现。而就电击防护来看，进行电位联结的目的在于实现导电部位的电位等同，这可有效降低电击危险，进而实现人生安全的保证。
3.410kV配变电问题的解决
解决10千伏配变电问题的方法，要从以下两个方面进行具体的分析：
第一方面，当变电所和低电压用户不在同一个建筑内时，低电压用户所用的电力系统的接地电源与配电变压器的接地电源相距一定的距离，而且低电压用户所用的电力系统的接地电源的接地电阻的阻值要小于4欧姆。建筑物的外部如果无法实施等电位联结工程，建筑物内的电气设备则需要改建系统，统一使用TT系统（TT系统的最高可用电压为1200伏），这种改进措施可以提升电气系统的安全性能，降低安全事故的发生概率。
第二方面，当变电所和低电压用户处在同一个建筑时，变电所和低电压用户要使用同一个接地设备，这样既节省了空间，又不影响低电压和变电所的用电情况（由于变电所和低电压用户处在同一处，其总电位是相同的，所以可以共同使用同一个接地设备）。
3.5线路保护和线路安全问题的解决
当出现接地故障以过电流进行防护时，要将出现电缆末端的电流值进行精确性算出，其要根据变压器和低压侧母线值进行定位，以实现对低压断路器可靠性的判断。在进行单相短路计算时，要明确电阻温度取值，可采用绝缘材料稳定性计算和最高工作温度计算实现；当采用低压断路器进行接地保障时，要进行保护灵敏度验算，以实现对其灵敏度检测，提升线路的安全性。
3.6屏蔽接地的问题的解决
屏蔽地是为避免电磁感应而对建筑物金属屏蔽网#视频线和音频线的屏蔽金属外皮以及电气设备的金属外壳和屏蔽罩进行接地的一种防护办法。在所有接地之中，屏蔽地是最为复杂的。屏蔽本身就能够防止外界干扰，还可以通过屏蔽对外界构成一定程度的干扰，而在设备内部的各个元器件之间也必须防电磁干扰，比如比较常见的电子管屏蔽罩以及中周外壳就是例子。
结语
市政电气设计中的接地问题，关系到电气设计安全性，也是实现市政设计有效性的重点。在设计过程中，由于设计者对相关规范认识模糊，往往会引起一些问题，这就要求在设计中，根据电气设计要求，进行规范性和实际性设计，以实现设计的有效性。
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论文作者:杨树峰
论文发表刊物:《基层建设》2018年第11期
论文发表时间:2018/6/4
标签：电位论文; 系统论文; 电气设计论文; 电流论文; 建筑物论文; 故障论文; 屏蔽论文; 《基层建设》2018年第11期论文;