陳萬禎

(張家口市氣象局,河北張家口075000)

隨著經(jīng)濟的發(fā)展和科學技術的進步,雷電作為一種自然現(xiàn)象,與人們?nèi)粘Ｉa(chǎn)和生活息息相關并產(chǎn)生重要影響,雷電的巨大能量和破壞力給人類生命和財產(chǎn)造成的損失也是慘重的.據(jù)不完全統(tǒng)計,中國每年有1 000多人因雷擊傷亡,雷擊造成的直接經(jīng)濟損失達數(shù)十億元,雷電災害已成為僅次于暴雨洪澇、氣象地質災害的第三大氣象災害.如何對建筑內(nèi)的設備和人身安全進行有效的防護也就成為人們?nèi)找嬷匾暤膯栴},在國際電工標準IEC和 《建筑物防雷設計規(guī)范》GB 50057—94(2000年版)、《低壓配電設計規(guī)范》GB 50054—95、《供配電系統(tǒng)設計規(guī)范》GB 50052—95、《民用建筑電氣設計規(guī)范》JGJ/T 16—92等都將把等電位連接規(guī)定為電氣安全的基本要求[1-3].

1 等電位連接的概念和幾種常見類型

根據(jù)國際電工標準IEC61024-1規(guī)定,等電位連接 (EB)就是在內(nèi)部防雷裝置中,能減小有雷電流引起的電位差的那一部分.具體某一建筑物而言,也就是將建筑物中各電氣裝置和其它裝置外露的金屬及可導電部分、人工或自然接地體用導體連接起來.它的作用在于降低或減少建筑物內(nèi)間接接觸電壓和不同金屬部件間的電位差,并消除自建筑物外經(jīng)電氣線路和各種金屬管道引入的危險故障電壓的危害,實現(xiàn)電位均衡.

按照國際通行規(guī)則,總等電位連接 (MEB)主要在建筑物雷電防護區(qū)LPZ0區(qū)和LPZ1區(qū)界面處,通過進線配電箱近旁的總等電位聯(lián)結端子板 (接地母排)將下列導電部分互相連通;局部等電位連接(LEB)在建筑物內(nèi)的局部范圍內(nèi)按總等電位連接的要求再做一次等電位連接;輔助等電位連接 (SEB)在伸臂范圍內(nèi)有可能出現(xiàn)危險電位差的可同時接觸的電氣設備之間或電氣設備與裝置外可導電部分 (如金屬管道、金屬結構件)之間直接用導體作連接.

2 等電位連接作用

2.1 建筑物自身等電位連接

建筑物的共用接地系統(tǒng)在大范圍內(nèi)即為等電位連接,鋼筋混凝土結構建筑物利用基礎內(nèi)用作接地極的主筋做接地體,環(huán)形閉合,形成電氣通路.通過建筑物柱內(nèi)用作引下線的柱筋與樓層鋼筋網(wǎng)及屋頂?shù)谋芾讕?(針)連接在一起形成等電位,這樣就在電氣上成為法拉第籠式結構,它可以保證整個建筑物處在同一電位水平,人和設備在此環(huán)境中遭直擊雷威脅的概率是非常低的.

2.2 金屬管道等電位連接

通過對進入建筑物內(nèi)的所有金屬管道在LPZ0區(qū)LPZ1區(qū)界面處做等電位連接,在很大程度上可降低建筑物內(nèi)間接接觸電擊的接觸電壓和不同金屬部件間的電位差,消除自建筑物外沿各種金屬管道竄入的危險故障電壓,減少由金屬管道竄入的危險故障電壓導致人身電擊或電氣火災事故,經(jīng)過長期的實踐證明等電位連接對于建筑物的防雷電波侵入作用非常有效.

2.3 供配電系統(tǒng)的等電位連接

建筑物供配電系統(tǒng)通常是由城市電網(wǎng)引入的交流電源,當雷擊于電網(wǎng)附近或直擊在電網(wǎng)時,能夠在線路上產(chǎn)生過電壓波,這種過電壓波沿線路傳送進入戶內(nèi),通過交流電源系統(tǒng)侵入設備,造成設備損壞、火災及人員傷亡.雷電過電壓波也能從交流電側或通信線路傳播到直流電源系統(tǒng),危及直流電源及其負載電路的安全,在建筑物防雷區(qū)界面處做等電位連接,通過等電位端子板將電氣裝置的接地線與基礎接地極相連.把通過電源線路傳來的雷電流直接泄入大地,同時等電位連接又可以防止局部電位升高產(chǎn)生的電位差.按照國家強制性標準GB50054-95,對建筑物電源與設備的防雷接地應采用等電位連接.由于雷電流峰值非常大,流經(jīng)之處都立即升至很高的電位 (相對于大地而言),因此對于附近尚處在大地電位的電氣、電子設備和人產(chǎn)生旁側閃爍,容易引起設備和人身事故.所以等電位連接是建筑物供配電系統(tǒng)防雷的關鍵措施這一.

如對于建筑物供配電系統(tǒng)采用TN系統(tǒng)而言,此系統(tǒng)等電位連接另一個重要作用是它可清除常用的TN系統(tǒng)內(nèi)沿PEN線和PE線傳導的故障電壓引起的電氣事故.在建筑物電源進線處設置電氣接地母排,配電箱 (柜)內(nèi)PE線、金屬保護管、設備外殼和建筑物的地下鋼筋均與此接地母排可靠連接.通過總等電位連接而處在同一電位上,建筑物內(nèi)不會出現(xiàn)電位差.總等電位連接能消除TN系統(tǒng)沿PEN線、PE線傳導來的故障電壓 (也包括沿其他金屬管道傳導來的故障電壓)引起的電擊事故,所以等電位連接對TN系統(tǒng)電氣裝置非常重要.

2.4 信息系統(tǒng)的等電位連接

對信息系統(tǒng)的各個外露可導電部件應建立等電位連接網(wǎng)絡,并與共用接地系統(tǒng)相連,接至共用接地系統(tǒng)的等電位連接網(wǎng)絡有兩種結構:S型 (星型)結構信息系統(tǒng)的所有金屬組件僅通過一點與共用接地系統(tǒng)連接,形成Ss等電位連接網(wǎng)絡.但是S型等電位連接網(wǎng)絡用于相對較小、局部的系統(tǒng),且所有設施管線和電纜宜從接地基準點處附近進入該信息系統(tǒng);M型 (網(wǎng)型)結構系統(tǒng)的各金屬組件通過多點接至共用接地系統(tǒng),從而構成Mm等電位連接網(wǎng)絡.通常,M型等電位連接網(wǎng)絡宜用于延伸較大的開環(huán)系統(tǒng),且在設備之間敷設許多線路和電纜,以及設施和電纜從若干處進入該信息系統(tǒng).

對復雜的信息系統(tǒng),可采用兩種結構組合的等電位連接網(wǎng)絡.一個S型局部等電位連接網(wǎng)絡可與一個M型網(wǎng)狀結構組合在一起.

2.5 功能性的局部等電位連接

帶淋浴的衛(wèi)生間、電梯機房、計算機機房、監(jiān)控機房等宜做局部等電位連接.將局部范圍內(nèi)的各種金屬管道、樓板中的鋼筋以及電源的保護線和用電設備金屬外殼等用-40×4熱鍍鋅扁鋼或6 mm2以上的銅芯導線相互聯(lián)通.局部等電位連接進一步消除自總等電位連接后沿PEN線或金屬管道傳導的危險故障電壓,降低預期接觸電壓.例如對于浴室被國際電工標準列為電擊危險大的特殊場所,遭雷擊擊事故也屢屢發(fā)生,為此浴室內(nèi)要求作局部等電位連接.在如此小范圍內(nèi)的等電位連接,施工操作簡單方便,易于維護管理,安全效果明顯,其故障時的電位差微不足道,有效地保證了人身安全.局部等電位連接對建筑物防雷和電子信息設備的防雷以及其抗干擾也是必不可少的.

3 結 論

雷電災害被國際電工委員會 (IEC)稱為 “電子化時代的一大公害”.從某種意義上說,科技越發(fā)達,雷擊對人們的威脅就越大.建筑物防雷工作是一項較復雜的系統(tǒng)工程,根據(jù)氣象部門防雷的經(jīng)驗,只要認真執(zhí)行國家有關規(guī)范標準,一般情況下就能使其達到安全可靠和穩(wěn)定運行的要求.

[1]GB50057-94.《建筑物防雷設計規(guī)范》.中國計劃出版社,2001.2[S]

[2]JGJ/T16-92.《民用建筑電氣設計規(guī)范》.中國計劃出版社出版,1993.10[S]

[3]GB50052-95.《供配電系統(tǒng)設計規(guī)范》.中國計劃出版社,1996[S]