等电位连接在防雷措施中的应用

彭哲文 徐彬彬 廖凌凌 陈峻

(丽水市防雷中心,浙江丽水 323000)

等电位连接在防雷措施中的应用

彭哲文 徐彬彬 廖凌凌 陈峻

(丽水市防雷中心,浙江丽水 323000)

在电气安全技术不断地发展和更新过程中,人们注意到,大量电气事故是由过大的电位差引起的,为防止因此而导致的种种电气事故,开始推广等电位连接安全技术,现在,新建建筑物中基本上都采用了等电位连接。本文介绍有关对等电位连接的一些认识,同时对实施过程中出现的问题作简要探讨。

等电位连接 过电流 电位差 安装

1 等电位连接的作用

等电位连接是内部防雷措施的一部分。当雷击建筑物时，雷电传输有梯度，垂直相邻层金属构架节点上的电位差可能达到10K量级，危险极大。等电位连接将本层柱内主筋、建筑物的金属构架、金属装置、电气装置、电信装置用等电位连接导体或电涌保护器连接起来，形成一个等电位连接网络，以减少雷电流通过它们之间产生的电位差，可防止直击雷、感应雷、或其他形式的雷，避免火灾、爆炸、生命安全和设备损坏。

2 设备用等电位连接防护效果

在图1中电源处设有系统接地，其接地电阻为R1，电气设备金属机柜经保护(PE线)接地系统，其接地电阻为R2，若发生设备保护接地系统故障时，会有一接地故障电流I4返回输出电源。设备金属机柜向地电压即人体承受接触电压为：Uc=I4(R1+ZpE)。大于这一电压将对人身安全造成伤害；设备保护接地系统的好坏直接影响其产生电压的大小。在极限的情况下，保护接地没设置时，人体承受的接触电压为：Uc=220V；当人触及该电气设备金属机柜会发生电击，致命的危险很大。

将电源端与设备端做电位联结，如图2中点划线所示：这时若发生设备备保护接地系统故障时，因为人体处同等的点位上，不存在点位差，接触电压仅为Uc′=Id·ZpE与图1相比接地电阻R1的值在欧数量级，而ZpE的值则在毫欧数量级，显然U′c＜Uc。这说明作了做等电位联结的防电击效果远远优于通常的接地。

图1 不作等电位联结系统

图2 作等电位联结系统

图3 雷击后建筑物内对设备影响示意图

图3是建筑物未做等电位连接受直击雷后室内设备受损坏的示意图，如图所示A、B、C是处在不同楼层的电子设备；SA、SB、SC为连接各设备之间的信号线；S从建筑物外引入到设备的信号线；G1、G2、G3为此建筑物钢筋混泥土内的钢筋，将其做为引下线；L、LA、LB、LC为设备电源线路；RS为设备工作保护接地，RG为建筑物防雷接地，GA、GB、GC为设备工作接地与引下线的连接点，PL、PS分别为电源电涌保护器和信号电涌保护器。

如果雷电直接击中此建筑物楼顶接闪器上，入地雷电流I＝100kA，RG＝1Ω、RS＝1Ω。此时，G1、G2、G3的电位都将提高100kV，如果GA、 GB、GC与防雷接地不做等电位连接，因为100kV的电位差可击穿的空气距离达300～500mm(由当时的空气绝缘程度而定)就会使设备工作地与建筑物楼板产生点位差到处打火的现象即反击。如果RG与RS间距拉大(如25m以上)，设备工作接地线与楼板、墙壁做绝缘处理，地电位的提高不足以击穿设备工作地。但雷击时，工作人员刚好与设备机壳相接触，人身体上的其它部位又与地板或墙壁相接触，雷电流会流过人体到设备的接地，人身安全必将受到伤害。

3 等电位连接注意的几个问题

(1)建筑物每一电源进线都应做总等电位连接，各个总等电位连接端子板应互相连通。

(2)建筑物等电位连接干线应从与接地装置有不少于2处直接连接的接地干线或总等电位箱引出，等电位连接干线或局部等电位箱间的连接线形成环形网络，环形网络应就近与等电位连接干线或局部等电位箱连接，支线间不应串联连接。

(3)进入和引出大楼的各种线路均加装避雷器。且应与设备的工作接地相连。

(4)在土壤中，应避免使用裸铜线或带铜皮的钢线作为连接线。在与基础钢筋连接时，建议连接线用钢材，这种钢材最好也用混泥土保护，这样与基础钢筋的电位基本一致，不会形成电化学腐蚀，在与土壤中的钢管连接时，也应采取防腐措施，如选用塑料电线或铅包电线、电缆等。

(5)金属水管、建筑物基础钢筋等可作为接地极，是接地装置的一部分，而在做等电位连接时，等电位连接端子板应与下列金属部分连通，但不允许下列金属部分作为连接线使用：金属管道、通信线路、电力线路、电缆等。

4 结语

当建筑物做好了等电位连接后，整座建筑物成为一个统一的等电位体。发生雷击时，电子设备各部件的电位差远小于不连接的状态，特别是金属体与其附近的金属体之间的电位差近于零。当雷电袭击的时候，各处电位同时升高，建筑物内部和附近大体上是等电位的，特别是同一防雷区间内，由于等电位连接实现了高精度的等电位，从根本上消除了旁侧闪络的产生。因此，等电位连接对防雷系统工程的好坏起着关键性的作用，充分体现着现代防雷技术的精髓。

[1]《低压配电设计规范》(GB50054-95).

[2]《建筑电气安装工程施工质量验收规范》.(GB50303-2002).

[3]《等电位联结安装》(02D501-2).

[4]《建筑物防雷设计规范》GB50057-94.

[5]《电子系统中功能性接地和等电位连接的几个问题》.

[6]《建筑物电气安装》IEC60364.