建筑物内的等电位联结

1、建筑物内的等电位联结弱电安防 2009-02-27 11:58 阅读62 评论0 字号：大大 中中 小小 据报纸报道：一名学生落入景观喷水池，11人下水相救牺牲5人。发生这个惨 剧仅仅是因为一台潜水泵漏电，专家对此发出感叹：如果这个喷水池做了等电位 连接措施，悲剧就不会发生。在电气安全技术不断地发展和更新的进程中，人们发现：大量电气事故是因 为各个物体之间过大的电位差引起的，为防止种种电气事故，20世纪60年起， 国际上推广等电位联结安全技术的应用，现在，新建建筑物中都采用了等电位联 结。大多数在卫生间里，也有的在洗手间里，按国家设计规范应设在卫生间里上 下水管的旁边。什么是等电位联结？就是将

2、建筑物内部和建筑物本身的所有的金属构件全 部用母排或导线进行电气连接，使整个建筑物的正常非带电导体处于电气连通状 态。等电位联结为用电安全所必需，它对建筑物防雷和电子信息设备的防雷以及防干 扰也是必不可少的。怎样做等电位联结？等电位联结分为：总等电位联结(MEB)和局部等电位联结 (LEB)。国家建筑标准设计图集等电位联结安装(02D501-2)对建筑物的等电 位联结具体做法作了详细介绍。总等电位联结做法是通过每一进线配电箱近旁的总等电位联结母排将下列 导电部分互相连通：进线配电箱的PE(PEN)母排、公用设施的上、下水、热力、 煤气等金属管道、建筑物金属结构和接地引出线。它的作用在于降低建筑

3、物内间 接接触电压和不同金属部件间的电位差，并消除自建筑物外经电气线路和各种金 属管道引入的危险故障电压的危害。局部等电位联结做法是在一局部范围内通过局部等电位联结端子板将下列 部分用6mm2黄绿双色塑料铜芯线互相连通：柱内墙面侧钢筋、壁内和楼板中 的钢筋网、金属结构件、公用设施的金属管道、用电设备外壳以及地漏、楼梯扶 手、浴巾架等物件。一般是在浴室、游泳池、喷水池、医院手术室、农牧场等场 所采用。要求等电位联结端子板与等电位联结范围内的金属管道等金属末端之间 的电阻不超过3Q。等电位联结有什么作用？主要是起各种保护作用：雷击保护：IEC标准中指出，等电位连接是内部防雷措施的一部分。当雷 击建

4、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 10kV量级，危险极大。但等电位联结将本层柱内主筋、建筑物的金属构架、金 属装置、电气装置、电信装置等连接起来，形成一个等电位连接网络，可防止直击雷、感应雷、或其他形式的雷，避免火灾、爆炸、生命危险和设备损坏。静电防护：静电是指分布在电介质表面或体积内，以及在绝缘导体表面处 于静止状态的电荷。传送或分离固体绝缘物料、输送或搅拌粉体物料、流动或冲 刷绝缘液体、高速喷射蒸汽或气体，都会产生和积累危险的静电。静电电量虽然 不大，但电压很高，容易产生火花放电，引起火灾、爆炸或电击。等电位联结可 以将静电电荷收集并传送到接地网，从而消除和

5、防止静电危害。电磁干扰防护：在供电系统故障或直击雷放电过程中，强大的脉冲电流对 周围的导线或金属物形成电磁感应，敏感电子设备处于其中，可以造成数据丢失、 系统崩溃等。通常，屏蔽是减少电磁波破坏的基本措施，在机房系统分界面做的 等电位连接，由于保证所有屏蔽和设备外壳之间实现良好的电气连接，最大限度 减小了电位差，外部电流不能侵入系统，得以有效防护了电磁干扰。触电保护1999年6月开始实行的新的建设部住宅设计规范中，有一 项不太引人瞩目的条款：城镇新建住宅中的卫生间宜做等电位连接。专家通俗的 解释是：浴室等电位连接就是保护你不会在洗澡的时候被电着。电热水器、坐浴 盆、电热墙，浴霸以及传统的电灯都有

6、漏电的危险，电气设备外壳虽然与 PE线联结，当仍可能会出现足以引起伤害的电位，发生短路、绝缘老化、中性 点偏移或外界雷电而导致浴室出现危险电位差时，人受到电击的可能性非常大， 倘若人本身有心脑方面疾病，后果更严重。等电位联结使电气设备外壳与楼板墙 壁电位相等，可以极大地避免电击的伤害，其原理类似于站在高压线上的小鸟， 因身体部位间没有电位差而不会被电击。接地故障保护若相线发生完全接地短路，PE线上会产生出的故障电压。 有等电位联结后，与PE线连接的设备外壳及周围环境的电位都处于这个故障电 压，因而不会产生电位差引起的电击危险。等电位联结只是简单的导线的连接，并无深奥的理论和复杂的技术要求。其

7、所用设备仅是等电位箱和铜导线，投资不大，却能极大地消除安全隐患。等电位联结比接地更有效地降低接触电压过去的老概念是凡电气装置都要打人工接地极，将设备的金属外壳接地或 重复接地。但是按现在等电位理论，接地不过是以地电位作参考电位的一种等电 位联结，但在许多情况下它并非等电位联结的最好形式。假设在电源处做有系统 接地，其接地电阻为R1；但建筑物内电气设备未作保护接地。当设备绝缘损坏 时，其外壳将对地带220V的UO相电压，此电压即人体的接触电压，人体触及 该外壳时被电击致死的危险很大。设备外壳经保护线接地后，就与地作了等电位 联结，其接地电阻为R2,如发生上述接地故障，将有一接地故障电流I经R2、

8、 R1返回电源，设备外壳对地电压也即人体接触电压 UC/将自220V降为I (R2+ZPE)，I还能使线路上的保护电器切断电源。电击致死的危险大大减少。 在建筑物中作总等电位联结，即在电源进线处将PE母排(它与建筑物内所有电 气设备的金属外壳相连通)通过其旁的接地母排与建筑物内的各种金属管道、结 构相联结，使这些金属部分都处在相同或接近的电位水平上，它被称为总等电位 联结。这时如设备发生故障，因人体处于等电位面上，接触电压仅为 UC =Id.ZPE，接地电阻RA以若干欧计，而ZPE以若干毫欧计，显然UC 大大小 于UC。这说明作总等电位联结的防电击效果远远优于通常的接地。需要说明在作总等电位联

9、结中的R2接地极除特殊情况外，实际上是不需要花费 人力物力去做的。因为总等电位联结中所联结的地下钢筋和金属管道本身就是很 好的自然接地极。由于其与地的接触面积大，接地电阻很小（一般约为1Q左右）， 又因混凝的包裹而不受土壤的腐蚀，寿命也极长，所以做总等电位联结后一般没 有必要打人工接地极，同时也可省却对人工接地极的许多维护管理工作。总等电位联结可消除TN系统沿线路传导故障电压引起的电击事故总等电位联结另一个重要作用是它可清除常用的TN系统内沿PEN线和PE 线传导的故障电压引起的电气事故。为某TN-C-S系统，它所供电的电气设备有 在建筑物内的，也有在建筑外的。如果电源线路的相线发生接大地故障

10、，例如相 线坠入水中或和与大地连接良好的金属构架相接触，则其接地故障电流Id将经 故障点接地电阻RE和电源处系统接地的接地电阻RB返回电源。因受此两接地 电阻的限制，Id值一般不过一、二十安。为避免大面积停电，发生这种故障时电 源端是不跳闸的。如图所示这时电源中性点电位升高Uf=Id.RB，此Uf常超过接 触电压限值50V，它沿PEN线和PE线在全TN系统内传导。图2中的户外设备 外壳因接PE线而带Uf电压，而设备所在位置的地面电位则为零伏，当Uf大于 50V时易引起电击事故。即使在设备处打接地极作重复接地也常无济于事，因接 地极通过故障电流时总会产生电压降而带对地电位。现在不时发生大街上路灯

11、、 广告灯电击伤人事故，其起因常在于此。但在同样的故障情况下，作有总等电位联结的建筑物内却不会发生这类伤人 事故。这是因为建筑物内的PEN线、PE线、设备外壳和建筑物的地下钢筋、金 属管道等都通过总等电位联结而处在同一电位上（此电位可高于地电位），建筑 物内不会出现电位差，如图2所示，自然无由发生电击事故。总等电位联结能消 除TN系统沿PEN线、PE线传导来的故障电压（也包括沿其他金属管道传导来 的故障电压）引起的电击事故，所以它对TN系统电气装置尤为重要。顺便说明，在一些旧建筑物内虽然未作人为的总等电位联结，但由于电线钢 管、其他金属管道、结构等之间的自然接触导通，也具有一定的等电位联结作用， 起到一定程度的防电击的效果。还需说明，为避免上述TN系统户外设备的电击事故，这等设备不应再接TN系 统的PE线，而应另打单独的接地极、另引PE线给户外设备接地，它被称作局 部TT系统。这时必须为户外设备装用漏电保护器以便在设备本身发生接地故障 时及时切断电源。局部等电位联结的应用如上述，总等电位联结是在建筑物的电源进线处进行一次等电位联结，将整 个建筑物形成一个电位相等或接近的准法拉第笼。当发生接地故障时，人体接触 电压减少至建筑物内PE线上故障电流所引起的电压降，如果建筑物很大或很高， PE线很长，则PE线的阻抗随之增大，