淺談建筑物的等電位連接及其應(yīng)用

1、淺談建筑物的等電位連接及其應(yīng)用淺談建筑物防雷中的等電位連接及其應(yīng)用TheEquipotentialArrangementandApplicationforLightningProtectionontheBuildings(聶新宇湖南省防雷中心410007)(NieXin-yu,lightningprotectioncenterofhunanprovince,410007,china)前g等電位連接是綜合防雷系統(tǒng)中的最重要的一項(xiàng)基本措施。等電位連接是為了減少人體同時(shí)接觸不同電位引起的電擊危險(xiǎn)，同時(shí)也為了防范雷電危害以及滿(mǎn)足信息設(shè)備抗干擾等要求。GB5005794里強(qiáng)調(diào)了等電位連接在內(nèi)部防雷中的作

2、用。另外，建筑物電子信息系統(tǒng)防雷技術(shù)規(guī)范GB503432004乂重新強(qiáng)調(diào)了等電位連接的重要地位，規(guī)定需要保護(hù)的電子信息系統(tǒng)必須采取等電位連接與接地保護(hù)措施，這就乂賦予等電位連接的強(qiáng)制性條文的性質(zhì)，可見(jiàn)等電位連接在建筑物防雷系統(tǒng)中的重要作用。但是很多工程的設(shè)計(jì)和施工并不強(qiáng)調(diào)等電位連接的作用，或者等電位設(shè)置不完善，比如實(shí)際的設(shè)計(jì)有些無(wú)衛(wèi)生間的等電位，還有防雷裝置檢測(cè)中往往忽視等電位端子的檢查。不完善的等電位連接措施對(duì)于采取共用接地系統(tǒng)的建筑物留下了事故的隱患。因此在本文中，簡(jiǎn)要的闡述一下等電位連接在建筑物中的重要作用及應(yīng)用。一、建筑物等電位連接的基本情況1.等電位連接的分類(lèi)及其連接的導(dǎo)電部分(1)

3、總等電位連接(MEB)總等電位連接的作用在于降低建筑物內(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(xiàn)路和各種金屬管道引入的危險(xiǎn)故障電壓的危害，它應(yīng)通過(guò)進(jìn)線(xiàn)配電箱近旁的總等電位聯(lián)結(jié)端子板(接地母排)將下列導(dǎo)電部分互相連通：進(jìn)線(xiàn)配電箱的PE(PEN)母排；公用設(shè)施的金屬管道，如上、下水、熱力、煤氣等管道；建筑物金屬結(jié)構(gòu)；如果設(shè)置有人工接地，也包括其接地極引線(xiàn)。建筑物每一電源進(jìn)線(xiàn)都應(yīng)做總等電位連接,各個(gè)總等電位連接端子系統(tǒng)應(yīng)就近通過(guò)聯(lián)結(jié)線(xiàn)互相導(dǎo)通，使整個(gè)建筑物處于同一電位水平上。(2)輔助等電位連接(SEB)在導(dǎo)電部分間用導(dǎo)線(xiàn)直接連通，使其電位相等或相近，稱(chēng)作輔助等電位聯(lián)結(jié)。(3)

4、局部等電位連接(LEB)在一局部場(chǎng)所范圍內(nèi)將各可導(dǎo)電部分連通，稱(chēng)作局部等電位連接?？赏ㄟ^(guò)局部等電位聯(lián)結(jié)端子板將下列部分互相連通：PE母線(xiàn)或PE干線(xiàn)；公用設(shè)施的金屬管道；建筑物金屬結(jié)構(gòu)。局部等電位連接可看作在一局部場(chǎng)所范圍內(nèi)的多個(gè)輔助等電位連接二、建筑物等電位連接的重要性建筑物內(nèi)作了總等電位連接1 / 9淺談建筑物的等電位連接及其應(yīng)用后，其電氣裝置的PE線(xiàn)和外露導(dǎo)電部分、電氣裝置外導(dǎo)電部分和接地系統(tǒng)都互相連通，從而在建筑物內(nèi)形成一電位相等或接近的區(qū)域。這樣當(dāng)任一管線(xiàn)因雷擊導(dǎo)入危險(xiǎn)高電位時(shí)整個(gè)建筑物降同時(shí)升高至同一電位，在其內(nèi)將不出現(xiàn)電位差，借以避免許多電氣危險(xiǎn)。具體來(lái)說(shuō)主要有以下作用：等電位連接

5、防止雷電波沿線(xiàn)侵入建筑物一般來(lái)說(shuō),進(jìn)出建筑物有各種管線(xiàn),包括配電系統(tǒng)架空或埋地電纜、電子信息系統(tǒng)信號(hào)線(xiàn)、金屬水管、煤氣管道等，若不進(jìn)行等電位連接，進(jìn)出建筑物的各種管線(xiàn)會(huì)將直擊或感應(yīng)的雷電波引入建筑物,擊毀設(shè)備和危及生命安全。各種進(jìn)線(xiàn)與設(shè)備等電位連接后（電纜和信號(hào)線(xiàn)應(yīng)通過(guò)電涌保護(hù)器SPD與設(shè)備外殼等電位連接），并通過(guò)地線(xiàn)泄放雷電流,從而保障設(shè)備和人身安全但浪涌保護(hù)器都有一定的殘壓存在,進(jìn)線(xiàn)與設(shè)備外殼之間實(shí)際上是準(zhǔn)等電位,所以應(yīng)選用與設(shè)備絕緣耐壓水平相配合的浪涌保護(hù)器。對(duì)于屏蔽進(jìn)線(xiàn)，IEC6164312中是這么說(shuō)明的：“在屏蔽電纜的情況下,屏蔽層的兩端應(yīng)與地直接或經(jīng)SPD等電位連接。這種情況下,流

6、經(jīng)電纜的大部分將流入屏蔽層（典型值50%）,小部分將流入電纜內(nèi)部的導(dǎo)體?！比暨M(jìn)線(xiàn)有金屬管屏蔽或是采用屏蔽電纜的情況下，在雷電防護(hù)LPZ0A區(qū)或LPZ0B區(qū)與LPZ1區(qū)交界面上將屏蔽層與防雷裝置等電位連接。等電位連接防止地電位升高對(duì)室內(nèi)設(shè)備的反擊建筑物遭雷擊后,雷電流通過(guò)引下線(xiàn)流入接地裝置,瞬間形成很高的地電位。室內(nèi)設(shè)備外殼通過(guò)樓層引下線(xiàn)或者均壓環(huán)鋼筋引出接地端子進(jìn)行接地。在雷擊瞬間，設(shè)備外殼電位就等于樓層的地網(wǎng)電位。高電位的設(shè)備外殼對(duì)電源火線(xiàn)放電,雷電流能量通過(guò)火線(xiàn)對(duì)設(shè)備造成損壞。這就形成了地電位對(duì)設(shè)備的反擊。容易遭受直擊雷的高層建筑物,引下線(xiàn)很長(zhǎng),雷擊瞬間,雷擊點(diǎn)引下線(xiàn)附近設(shè)備外殼電位升高到

7、所在樓層的高電位,其值遠(yuǎn)大于低壓設(shè)備6kV耐壓值,導(dǎo)致地電位對(duì)電源線(xiàn)路反擊。因?yàn)殡姼须妱?shì)與雷電陡度、導(dǎo)線(xiàn)長(zhǎng)度成正比,所以做等電位連接時(shí)應(yīng)盡量減小導(dǎo)線(xiàn)長(zhǎng)度，也不要形成感應(yīng)環(huán)形回路的配線(xiàn)，引下線(xiàn)應(yīng)多點(diǎn)與均壓環(huán)連接以均衡電位。電源進(jìn)線(xiàn)、信號(hào)線(xiàn)都應(yīng)通過(guò)浪涌防護(hù)器與地電位（PE線(xiàn)）做等電位連接，通過(guò)SPD的鉗壓作用，防止反擊。為了有效瀉流、鉗壓，應(yīng)在各防雷分區(qū)界面通過(guò)多級(jí)SPD與地電位等電位連接。三、等電位連接在建筑物中的應(yīng)用對(duì)建筑物來(lái)說(shuō),建筑物的基礎(chǔ)就是建筑物的接地系統(tǒng)。將用作垂直接地體的樁的四根主筋分別用二根與用作水平接地體的承臺(tái)、地梁的配筋上、下層作等電位焊接，將用作引下線(xiàn)的二根立柱主筋分別與承臺(tái)

8、、地梁的上、下層配筋作等電位焊接，并將承臺(tái)、地梁的配筋連接成沿建筑物四周的環(huán)形自然接地體,建筑物內(nèi)如通信系統(tǒng)地、電力工作地、安全地、防雷地等所有接地和建筑物外的所有人工地均應(yīng)以等電位連接的形式接到該自然接地體中形成共地。在自然體附近的各種金屬管道和金屬構(gòu)件在地下均應(yīng)與它作等電位連接。防雷裝置應(yīng)形成等電位的“法拉第籠”。引下線(xiàn)宜利用一定跨度的柱內(nèi)主筋自下而上貫通,將接地裝置與屋頂接閃器（避雷針及避雷帶網(wǎng)格）等電位連接。應(yīng)利用樓層圈梁主筋通長(zhǎng)焊接作均壓環(huán)，并與各引下線(xiàn)連接。為防側(cè)擊雷的雷擊，按建筑物各個(gè)防雷類(lèi)別的要求，在一定高度上將外側(cè)金屬門(mén)窗、欄桿、金屬?gòu)V告牌架通過(guò)從均壓環(huán)引出的等電位端子板與防

9、雷裝置連接。應(yīng)在適當(dāng)位置從均壓環(huán)引出接地端子板，以便供局部等電位接地。在進(jìn)戶(hù)處（LPZOA區(qū)或LPZOB區(qū)與LPZ1區(qū)交界面）設(shè)置總等電位連接。在各個(gè)單元配電處設(shè)置總等電位接地端子板（MEB）,總等電位接地端子板通過(guò)接地線(xiàn)（銅芯線(xiàn)或者扁鋼）與接地體連接。N3 / 9淺談建筑物的等電位連接及其應(yīng)用線(xiàn)重復(fù)接地、PE線(xiàn)、電纜屏蔽層及護(hù)套金屬管槽、笫一級(jí)浪涌保護(hù)器接地線(xiàn)應(yīng)與總等電位母線(xiàn)排連接。進(jìn)出金屬鋼管已經(jīng)通過(guò)環(huán)形接地體進(jìn)行總等電位連接,此時(shí)人工環(huán)形接地體就作為總等電位連接帶使用。每層樓宜設(shè)置樓層等電位接地端子板,在設(shè)備機(jī)房設(shè)置局部等電位接地端子板。樓層等電位接地端子板與總等電位接地端子板之間通過(guò)在

10、電氣豎井內(nèi)明敷的接地干線(xiàn)連接,接地干線(xiàn)應(yīng)與樓層主筋做等電位連接。局部等電位接地端子板與樓層等電位接地端子板連接,并與預(yù)留的樓層主筋接地端子做等電位連接。應(yīng)該作局部等電位連接的有信息系統(tǒng)機(jī)房、衛(wèi)生間、電梯機(jī)房、高低壓配電房、重要設(shè)施如水泵房、消防控制室等，應(yīng)將室內(nèi)設(shè)備金屬外殼、金屬門(mén)窗、PE線(xiàn)、直流工作接地線(xiàn)、浪涌保護(hù)器接地線(xiàn)等接到等電位連接板上。等電位連接網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)有S型星形結(jié)構(gòu)和M形網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)以及它們的混合結(jié)構(gòu)。應(yīng)該根據(jù)電子信息系統(tǒng)的復(fù)雜程度和作頻率的高低選擇等電位結(jié)構(gòu)，以便有效地消除雜訊干擾。S型星形結(jié)構(gòu)是設(shè)備并聯(lián)式一點(diǎn)接地,宜適用設(shè)備相對(duì)較少,局部的、電平相近的低頻電子設(shè)備系統(tǒng)，比如消防、設(shè)

11、備監(jiān)控、聲控系統(tǒng)等,其等電位連接線(xiàn)之間要確保足夠的絕緣,可以間隔布線(xiàn)并且在地板敷設(shè)絕緣紙。M形網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)是設(shè)備多點(diǎn)接地,宜適用較大規(guī)模的、頻率f>10MHz的高頻電子設(shè)備系統(tǒng)，比如計(jì)算機(jī)房、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)等，其等電位連接網(wǎng)應(yīng)通過(guò)多點(diǎn)組合到共用接地系統(tǒng)中。S型與M形組成的混合結(jié)構(gòu)宜適用更復(fù)雜的、低頻與高頻之間的系統(tǒng)。保護(hù)地線(xiàn)（PE線(xiàn)）應(yīng)在每樓層重復(fù)接地。PE線(xiàn)在總等電位接地端子從N線(xiàn)重復(fù)接地點(diǎn)引出后，在電氣豎井內(nèi)明敷。在每層樓電氣豎井內(nèi)保護(hù)地線(xiàn)應(yīng)與預(yù)留等電位端子連接，而且在信息系統(tǒng)機(jī)房再做一次局部等電位連接。局部等電位連接后還可以減小間接接觸電壓,減少觸電事故的發(fā)生。屋面各種金屬構(gòu)件應(yīng)與接閃器作等

12、電位連接。建筑物樓頂?shù)囊恍┙饘傥锖驮O(shè)備,比如消防管道、通風(fēng)排氣管道、衛(wèi)星信號(hào)接收器、風(fēng)機(jī)、太陽(yáng)能熱水器、航空障礙燈、空調(diào)冷卻塔等，容易遭受直擊雷或者靜電感應(yīng)產(chǎn)生高電位導(dǎo)致?lián)p壞。而且它們并不是孤立而是通過(guò)各種管線(xiàn)與室內(nèi)相連的，有可能將雷電波引入室內(nèi)。所以樓頂?shù)慕饘傥锖驮O(shè)備應(yīng)與防雷裝置進(jìn)行等電位連接。例如對(duì)于航空障礙燈,宜設(shè)置避雷短針保護(hù),風(fēng)機(jī)、太陽(yáng)能熱水器金屬外殼應(yīng)與屋面的接閃器做等電位連接。天饋線(xiàn)、電纜應(yīng)通過(guò)浪涌避雷器與防雷裝置做等電位連接，其屏蔽層或護(hù)套金屬管兩端也要做等電位連接。豎直金屬管道、走線(xiàn)橋架的多點(diǎn)重復(fù)接地。豎直金屬管、電梯金屬導(dǎo)軌應(yīng)上下兩端與防雷裝置做等電位連接,宜每隔20m再做

13、一次連接。室內(nèi)各種走線(xiàn)橋、架應(yīng)在適當(dāng)?shù)胤脚c防雷裝置做等電位連接。規(guī)定各種等電位連接線(xiàn)的最小規(guī)格。按照GB503432004的規(guī)定,接地裝置與總等電位連接帶的連接導(dǎo)體截面積,銅質(zhì)接地線(xiàn)250mm2,鋼質(zhì)接地線(xiàn)280mm2。電子信息機(jī)房與總等電位連接帶之間接地干線(xiàn)采用截面積不小于35mm2銅芯線(xiàn)。安全防范系統(tǒng)、火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)、建筑設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)、有線(xiàn)電視系統(tǒng)的接地干線(xiàn)采用截面積不小于16mm2的銅芯絕緣導(dǎo)線(xiàn)。電源線(xiàn)路第一級(jí)浪涌保護(hù)器接地線(xiàn)宜采用截面積不小于25mm2的銅導(dǎo)線(xiàn),與相線(xiàn)連接的銅導(dǎo)線(xiàn)截面積不小于16mm2。信號(hào)線(xiàn)路浪涌保護(hù)器接地線(xiàn)宜采用截面積不小于1.5mm2的銅芯導(dǎo)線(xiàn)。天饋線(xiàn)路浪涌保護(hù)器接地線(xiàn)應(yīng)采用截面積不小于6mm2的多股絕緣銅導(dǎo)線(xiàn)。樓層配線(xiàn)柜接地線(xiàn)采用截面積不小于16mm2的絕緣銅導(dǎo)線(xiàn)。3 / 9淺談建筑物的等電位連接及其應(yīng)用等電位連接導(dǎo)通性測(cè)試。等電位連接完畢后應(yīng)進(jìn)行導(dǎo)通性測(cè)試,測(cè)試用電源可采用空載電壓為424V的直流或交流電源,測(cè)試電流應(yīng)20.2A,當(dāng)測(cè)得等電位聯(lián)結(jié)端子板與等電位聯(lián)結(jié)范圍內(nèi)的金屬管道等金屬末端之間的電阻不超過(guò)3c時(shí)，可認(rèn)為等電位聯(lián)結(jié)是有效的。如發(fā)現(xiàn)導(dǎo)通不良的管道的連接處,應(yīng)作跨接線(xiàn),在投入使用后應(yīng)定期作導(dǎo)通性測(cè)試。四、結(jié)束語(yǔ)綜上所述可知，如果一個(gè)建筑物等電位連接做好了，建筑物內(nèi)處處等電位，各設(shè)備等電位,而且四周設(shè)置了屏蔽，當(dāng)發(fā)生雷擊時(shí)，即使接地電