电击防护-保护等电位联结之我见

马亚雄， 高 磊， 卢 欢

(中国海诚工程科技股份有限公司，上海 200031)

0 引言

保护等电位联结作为电击防护措施之一，工程建设中便于实施且效果显著，应用十分广泛。但在实际设计工作中，由于对其基本原理理解不足、概念术语不清晰及设置要求不明确，导致大部分设计人员对保护等电位联结不重视、设置不合理或不经济。本文仅对电击防护措施中的保护等电位联结进行探讨，期望可以解答上述问题，对用于爆炸危险场所、抗电磁干扰及雷电防护等的保护等电位联结，不在本文探讨之列。

1 简要介绍

保护等电位联结，顾名思义就是将要求范围内的外露可导电部分和外界可导电部分联结在一起，使之不超过可直接接触电压限值。就人体电击防护而言，参考《工业与民用供配电设计手册(第四版)》(以下简称“手册”)或GB/T 3805-2008《特低电压(ELV)限值》中要求，可直接接触电压限值一般推荐为：一般干燥环境，AC 50V；一般潮湿环境，AC 25V； 一般水下环境，AC 12V。根据其作用不同，保护等电位联结可分为总等电位联结和辅助等电位联结。

总等电位联结的作用：将进入建筑物的外露可导电部分和外界可导电部分进行联结，防止建筑物外传入危险电位。此为自动切断电源电击防护措施的必选项，因为建筑物内保护电器无法检测到建筑物外设备的故障电流，但故障电压却可以传导至建筑物内。

辅助等电位联结的作用：将某个区域内的可同时触及的外露可导电部分和外界可导电部分进行联结，使其电位差保持在安全范围内。此处应注意，较于时间较早的GB 50054-2011《低压配电设计规范》(以下简称GB50054)，最新的GB/T 16895.3-2017《低压电气装置 第5-54部分：电气设备的选择和安装 接地配置和保护导体》(以下简称16895.3)的附录B可看出，已无“局部等电位”之概念。

为方便后续论述和表达更加直观，以16895.3附录B为基础，给出图示1。

图1 保护等电位联结和接地配置示例

2 具体分析

2.1 总等电位联结

通常在总配电间设置总等电位联结端子箱，在设备机房(如水泵房、空调机房、燃气表间等)设置等电位联结端子板，上述两者均和接地装置连接，整体认为是总等电位联结。

上述做法不妥之处：各类金属管线应在进入建筑物处，进行保护等电位联结。接地装置内结构钢筋作为总等电位的延伸部分将各等电位端子连接，当钢筋采用绑扎方式连接时，其连接认为是不可靠的。依据见：16895.3的附录C中C.3.5“基础内钢筋仅有铁丝所做的绑扎连接不适用于保护目的”，此处保护应包括雷电防护和电击防护。

正确的做法可参考国标图集15D502《等电位联结安装》(以下简称15D502)，作为总等电位联结组成部分的各等电位端子应通过环形导体连接起来，且应各自接地，保证进入建筑物的各类管线就近进行保护等电位联结，如图1所示。

总等电位保护联结导体截面，见GB50054第3.2.15款或16895.3第544.1款。此处应注意，不同于时间较早的GB50054称PE导体为“保护导体”，最新的16895.3第541.3.6款明确“用于电击防护时，保护导体包括保护联结导体、保护接地导体和接地导体”，如图1所示“1和5”，PE导体应为“保护接地导体”。

2.2 辅助等电位联结

通常在设置满足要求的总等电位联结的基础上，还需根据具体情况设置辅助等电位联结。设置辅助等电位的情况有：在一般场所，根据GB 50054 第5.2.5款，要求在保护电器不能在规定时间内可靠切断电源时，即：自动切断电源措施失效，对TN系统不满足GB 50054第5.2.8款要求，或不满足《19DX101-1 建筑电气常用数据》(以下简称“19DX101-1”)表4.31的要求，才在某个区域设置辅助等电位联结。在特殊场所(GB16895系列标准中的第7部分)中，如浴室、游泳池等是基于其直接接触电压限值要求更严格出发；牛棚等农业养殖场所是基于动物电击耐受能力低于人体出发；游艺场所、临时施工场所等基于实际管理困难、人员复杂出发等，设置保护等电位联结作为附加保护措施。

通常情况下，采用保护电器(如断路器、熔断器等)实现自动切断电源措施，可满足规范标准要求，即保护电器能在规定时间内可靠切断电源，亦或可采取减小断路器瞬时脱扣电流、减小线缆阻抗、采用RCD等措施，来优先满足规范标准要求。因此，一般情况下仅需要在特殊场所设置辅助等电位联结。

在实际设计，在厨房、分配电间、车间等处设置辅助等电位联结，主要是基于主观感觉该类场所是潮湿环境、用电设备多、可活动空间小等，存在电击危险，安全起见设置了辅助等电位联结。其实当自动切断电源措施有效时，是本来可以不设置的。

如图1所示，辅助等电位联结“SEBT”并没有和区域内的结构钢筋联结，也没有接地装置T1连接。因为辅助等电位联结的目的，仅仅是保证某个区域内人可同时触及的外露可导电部分和外界可导电部分不存在危险电位差，区域内结构钢筋是不可触及部分。设置辅助等电位端子(箱)，是为了方便实施和便于检验，极限情形下，甚至可以直接将某个区域内人可同时触及的外露可导电部分和外界可导电部分直接用保护联结导体联结，也可达到辅助等电位联结的作用。不与接地装置连接，是因为该区域内已经通过用电设备的PE导体，和接地装置进行了连接，如图1中SEBT处至MET处的1的路径。与接地装置进行联结，属于总等电位联结的内容，辅助等电位联结无此内容。将辅助等电位和接地装置连接，会导致正常泄漏电流和故障电流沿PE导体之外的路径回流，如图1中SEBT处至MET处的虚线5的路径，是不期望的路径。至于16895系列标准中的第7部分提到的特殊场所，如游泳池、家畜养殖场所等利用结构钢筋网或设置金属网格，其目的是电位均衡，并非是为了辅助等电位联结。

辅助等电位保护联结导体的截面，由GB50054第3.2.16款或16895.3第544.2款可知：联结外露可导电部分的保护联结导体，和区域内PE导体的截面有关，因为该部分保护联结导体可能会通过正常泄露电流和接地故障电流；联结外界可导电部分的保护联结导体，应满足GB50054第3.2.14.3款或16895.3第543.1.3款要求，即最低机械强度要求。因此，在用电设备容量较大的车间、厨房和分配电间设置辅助等电位联结时，不同于总等电位保护联结导体截面有不大于25mm2的限制要求，辅助等电位保护联结导体截面可能会超过25mm2，这显然是不合理且不经济的。而且大部分I类用电设备，其内部都会有和PE导体联结的端子，如配电箱门内、灯具内等。若再在这些区域设置辅助等电位联结，势必会出现不便于施工、影响美观、破坏设备外观等情形，这显然也是不合理且不经济的。

根据GB/T 17045-2008《电击防护 装置和设备的通用部分》中3.6节可知，外界可导电部分为非电气装置的组成部分，且易引入电位(通常为地电位)的可导电部分。如厨房内的水槽(排水软管为塑料)、与地绝缘的金属桌子(桌角垫有橡胶)、金属椅子等，由于无法引入地电位，不应属于外界可导电设备，此类设备亦无可用于等电位联结的端子，无需进行辅助等电位联结。因此，某些区域内并不是所有可导电部分都需要进行等电位联结。

正确的做法是：一般场所，当自动切断电源措施失效时，对于可同时触及的外露可导电部分和外界可导电部分，需设置辅助等电位联结；特殊场所，应按照16895系列标准中的第7部分的要求，针对可同时触及的外露可导电部分和外界可导电部分，设置辅助等电位用于附加保护。

2.3 桥架等电位联结

当前现行的很多规范标准，要求“桥架应各段用保护联结导体跨接、且每30m需要和PE导体联结，首尾应可靠接地”。通常采取在桥架内设置扁钢或者桥架各段跨接，就近与等电位联结端子联结措施实现上述要求。此处应注意，在国际上是没有“桥架”一词，只有导管conduit、管槽ducting、槽盒trunking、托盘tray、梯架ladder。国内相关规范标准中在术语使用中会出现“桥架”，是不准确的，准确的术语可参照GB/T 2900.71-2008《电工术语电气装置》第3.6章节。

实际情况中，大部分桥架位于人不可触及的位置，不存在电击危险。配电间等处可触及桥架，其内部敷设的大部分是带有非金属护套的电缆。依据GB 16895.21-2011《低压电气装置 第4-41部分：安全防护 电击防护》(以下简称“16895.21”)第412.2.4款，该类布线系统基本绝缘为基本保护，非金属护套为故障保护，满足双重绝缘或者加强绝缘的要求，为II类设备，可不必再采取其他电击防护措施。

根据17045中3.6节的注可知，用于敷设带有非金属护套线缆的桥架，仅在配电箱故障或者用电设备故障时，会因为接触到带电的外露可导电部分(配电箱外壳或用电设备外壳)而变成带电体，此时桥架不被认为是外露可导电部分。

因此，关于桥架(金属配管类同)设置等电位联结的要求，对用于敷设带有非金属护套线缆的桥架，从电击防护措施的保护等电位联结而言，是非必须的。若要跨接，不仅需要满足机械强度要求。因为，当桥架或金属线管和PE导体连接时，可能会将故障电流分流，如图1中的虚线5所示。

3 结束语

就电击防护措施而言，实际设计中的基本原则为：一般场所中应该以总等电位联结和保护电器自动切断电源为主，布线系统应该以自动切断电源和双重绝缘或加强绝缘为主，在自动切断电源失效时，采用辅助等电位联结补充；特殊场所应该以RCD(30mA)和辅助等电位联结等作为附加保护。因此，电击防护措施中保护等电位联结的设置，应该是有限的、便于施工、便于检验且经济合理的。对于目前设计中的通常做法，如分配电间、车间内等采用与接地装置连接的一圈扁钢作为等电位联结、桥架内设置通长扁钢等，可能是因为未设置单独的PE导体而以扁钢或建筑物钢筋作为PE导体的遗留做法，或是出于雷击防护或者抗电磁干扰而设置的等电位联结。