彭哲文 徐彬彬 廖凌凌 陳峻

(麗水市防雷中心,浙江麗水 323000)

等電位連接在防雷措施中的應(yīng)用

彭哲文 徐彬彬 廖凌凌 陳峻

(麗水市防雷中心,浙江麗水 323000)

在電氣安全技術(shù)不斷地發(fā)展和更新過程中,人們注意到,大量電氣事故是由過大的電位差引起的,為防止因此而導(dǎo)致的種種電氣事故,開始推廣等電位連接安全技術(shù),現(xiàn)在,新建建筑物中基本上都采用了等電位連接。本文介紹有關(guān)對等電位連接的一些認(rèn)識,同時對實施過程中出現(xiàn)的問題作簡要探討。

等電位連接 過電流 電位差 安裝

1 等電位連接的作用

等電位連接是內(nèi)部防雷措施的一部分。當(dāng)雷擊建筑物時，雷電傳輸有梯度，垂直相鄰層金屬構(gòu)架節(jié)點上的電位差可能達(dá)到10K量級，危險極大。等電位連接將本層柱內(nèi)主筋、建筑物的金屬構(gòu)架、金屬裝置、電氣裝置、電信裝置用等電位連接導(dǎo)體或電涌保護(hù)器連接起來，形成一個等電位連接網(wǎng)絡(luò)，以減少雷電流通過它們之間產(chǎn)生的電位差，可防止直擊雷、感應(yīng)雷、或其他形式的雷，避免火災(zāi)、爆炸、生命安全和設(shè)備損壞。

2 設(shè)備用等電位連接防護(hù)效果

在圖1中電源處設(shè)有系統(tǒng)接地，其接地電阻為R1，電氣設(shè)備金屬機(jī)柜經(jīng)保護(hù)(PE線)接地系統(tǒng)，其接地電阻為R2，若發(fā)生設(shè)備保護(hù)接地系統(tǒng)故障時，會有一接地故障電流I4返回輸出電源。設(shè)備金屬機(jī)柜向地電壓即人體承受接觸電壓為：Uc=I4(R1+ZpE)。大于這一電壓將對人身安全造成傷害；設(shè)備保護(hù)接地系統(tǒng)的好壞直接影響其產(chǎn)生電壓的大小。在極限的情況下，保護(hù)接地沒設(shè)置時，人體承受的接觸電壓為：Uc=220V；當(dāng)人觸及該電氣設(shè)備金屬機(jī)柜會發(fā)生電擊，致命的危險很大。

將電源端與設(shè)備端做電位聯(lián)結(jié)，如圖2中點劃線所示：這時若發(fā)生設(shè)備備保護(hù)接地系統(tǒng)故障時，因為人體處同等的點位上，不存在點位差，接觸電壓僅為Uc′=Id·ZpE與圖1相比接地電阻R1的值在歐數(shù)量級，而ZpE的值則在毫歐數(shù)量級，顯然U′c＜Uc。這說明作了做等電位聯(lián)結(jié)的防電擊效果遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于通常的接地。

圖1 不作等電位聯(lián)結(jié)系統(tǒng)

圖2 作等電位聯(lián)結(jié)系統(tǒng)

圖3 雷擊后建筑物內(nèi)對設(shè)備影響示意圖

圖3是建筑物未做等電位連接受直擊雷后室內(nèi)設(shè)備受損壞的示意圖，如圖所示A、B、C是處在不同樓層的電子設(shè)備；SA、SB、SC為連接各設(shè)備之間的信號線；S從建筑物外引入到設(shè)備的信號線；G1、G2、G3為此建筑物鋼筋混泥土內(nèi)的鋼筋，將其做為引下線；L、LA、LB、LC為設(shè)備電源線路；RS為設(shè)備工作保護(hù)接地，RG為建筑物防雷接地，GA、GB、GC為設(shè)備工作接地與引下線的連接點，PL、PS分別為電源電涌保護(hù)器和信號電涌保護(hù)器。

如果雷電直接擊中此建筑物樓頂接閃器上，入地雷電流I＝100kA，RG＝1Ω、RS＝1Ω。此時，G1、G2、G3的電位都將提高100kV，如果GA、 GB、GC與防雷接地不做等電位連接，因為100kV的電位差可擊穿的空氣距離達(dá)300～500mm(由當(dāng)時的空氣絕緣程度而定)就會使設(shè)備工作地與建筑物樓板產(chǎn)生點位差到處打火的現(xiàn)象即反擊。如果RG與RS間距拉大(如25m以上)，設(shè)備工作接地線與樓板、墻壁做絕緣處理，地電位的提高不足以擊穿設(shè)備工作地。但雷擊時，工作人員剛好與設(shè)備機(jī)殼相接觸，人身體上的其它部位又與地板或墻壁相接觸，雷電流會流過人體到設(shè)備的接地，人身安全必將受到傷害。

3 等電位連接注意的幾個問題

(1)建筑物每一電源進(jìn)線都應(yīng)做總等電位連接，各個總等電位連接端子板應(yīng)互相連通。

(2)建筑物等電位連接干線應(yīng)從與接地裝置有不少于2處直接連接的接地干線或總等電位箱引出，等電位連接干線或局部等電位箱間的連接線形成環(huán)形網(wǎng)絡(luò)，環(huán)形網(wǎng)絡(luò)應(yīng)就近與等電位連接干線或局部等電位箱連接，支線間不應(yīng)串聯(lián)連接。

(3)進(jìn)入和引出大樓的各種線路均加裝避雷器。且應(yīng)與設(shè)備的工作接地相連。

(4)在土壤中，應(yīng)避免使用裸銅線或帶銅皮的鋼線作為連接線。在與基礎(chǔ)鋼筋連接時，建議連接線用鋼材，這種鋼材最好也用混泥土保護(hù)，這樣與基礎(chǔ)鋼筋的電位基本一致，不會形成電化學(xué)腐蝕，在與土壤中的鋼管連接時，也應(yīng)采取防腐措施，如選用塑料電線或鉛包電線、電纜等。

(5)金屬水管、建筑物基礎(chǔ)鋼筋等可作為接地極，是接地裝置的一部分，而在做等電位連接時，等電位連接端子板應(yīng)與下列金屬部分連通，但不允許下列金屬部分作為連接線使用：金屬管道、通信線路、電力線路、電纜等。

4 結(jié)語

當(dāng)建筑物做好了等電位連接后，整座建筑物成為一個統(tǒng)一的等電位體。發(fā)生雷擊時，電子設(shè)備各部件的電位差遠(yuǎn)小于不連接的狀態(tài)，特別是金屬體與其附近的金屬體之間的電位差近于零。當(dāng)雷電襲擊的時候，各處電位同時升高，建筑物內(nèi)部和附近大體上是等電位的，特別是同一防雷區(qū)間內(nèi)，由于等電位連接實現(xiàn)了高精度的等電位，從根本上消除了旁側(cè)閃絡(luò)的產(chǎn)生。因此，等電位連接對防雷系統(tǒng)工程的好壞起著關(guān)鍵性的作用，充分體現(xiàn)著現(xiàn)代防雷技術(shù)的精髓。

[1]《低壓配電設(shè)計規(guī)范》(GB50054-95).

[2]《建筑電氣安裝工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范》.(GB50303-2002).

[3]《等電位聯(lián)結(jié)安裝》(02D501-2).

[4]《建筑物防雷設(shè)計規(guī)范》GB50057-94.

[5]《電子系統(tǒng)中功能性接地和等電位連接的幾個問題》.

[6]《建筑物電氣安裝》IEC60364.