接地系统:等电位联结（通用7篇）
接地系统:等电位联结 篇1
摘要：文章介绍了现代住宅的几种供电接地系统及相关接地方式和等电位联结的配合使用, 为电气使用安全提供了安全保障。
关键词：供电接地系统,接地方式,等电位联结
我国改革开放走过了伟大的30年历程, 人们的生活水平和经济能力大幅的提高, 人民群众对住宅的内部装饰装修工程提出了更高的要求, 住宅内安装各种设备越来越高级, 各种电气琳琅满目。值得注意的是, 由于大量用电设备的引入, 其中所隐含的电气危险也逐步升级。正确的电气接地与等电位联结保护是在住宅楼设计、施工的重要的一项安全指标, 直接关系到人们的生命安全, 我国自80年代引入国际IEC电气标准, 由于各种原因, 在实施的过程中与IEC标准接轨的并不顺利, 实际在指导电气安装的实施效果并不够理想, 近几年来, 建设部非常重视这一问题, 正确电气接地及等电位联结对用电安全、防雷以及电子信息设备的正常工作和安全使用都是必要的。
(一) 建筑物的几种供电接地系统
在建筑物供配电设计中, 接地系统设计占有重要的地位, 它关系到供电系统的可靠性及安全性。不管何种建筑物, 在供电设计中必须包含有接地系统设计。而且, 随建筑物的要求不同, 各类设备的功能不同, 接地系统也相应不同。住宅中主要有几种接地系统如下:
1. TN-C系统:
TN-C系统被称之为三相四线系统, 该系统中性线N与保护接地PE合二为一, 通称PEN线。这种接地系统虽对接地故障灵敏度高, 线路经济简单, 但它只适合用于三相负荷较平衡的场所。
2. TN-C-S系统:
TN-C-S系统由两个接地系统组成, 第一部分是TN-C系统, 第二部分是TN-S系统, 分界面在N线与PE线的连接点。该系统一般用在建筑物的供电由区域变电所引来的场所, 进户之前采用TN-C系统, 进户处做重复接地, 进户后变成TN-S系统。TN-C系统前面已做分析。TN-S系统的特点是:中性线N与保护接地线PE在进户时共同接地后, 不能再有任何电气连接。该系统中, 中性线N常会带电, 保护接地线PE没有电的来源。PE线连接的设备外壳及金属构件在系统正常运行时, 始终不会带电。因此TN-S接地系统明显提高了人及物的安全性。同时只要我们采取接地引线, 各自都从接地体一点引出, 及选择正确的接地电阻值使电子设备共同获得一个等电位基准点等措施。
3. TN-S系统:
TN-S是一个三相四线加PE线的接地系统。通常建筑物内设有独立变配电所时进线采用该系统。TN-S系统的特点是, 中性线N与保护接地线PE除在变压器中性点共同接地外, 两线不再有任何的电气连接。中性线N是带电的, 而PE线不带电。该接地系统完全具备安全和可靠的基准电位。
4. TT系统:
通常称TT系统为三相四线接地系统。该系统常用于建筑物供电来自公共电网的地方。TT系统的特点是中性线N与保护接地线PE无一点电气连接, 即中性点接地与PE线接地是分开的。该系统在正常运行时, 不管三相负荷平衡不平衡, 在中性线N带电情况下, PE线不会带电。只有单相接地故障时, 由于保护接地灵敏度低, 故障不能及时切断, 设备外壳才可能带电。正常运行时的TT系统类似于TN-S系统, 也能获得人与物的安全性和取得合格的基准接地电位。随着大容量的漏电保护器的出现, 该系统可以作为智能型建筑物的接地系统。
5. IT系统:
IT系统是三相三线式接地系统, 该系统变压器中性点不接地或经阻抗接地, 无中性线N, 只有线电压 (380V) , 无相压压 (220V) , 保护接地线PE各自独立接地。该系统的优点是当一相接地时, 不会使外壳带有较大的故障电流, 系统可以照常运行。缺点是不能配出中性线N。
(二) 楼宇应采取的各种接地措施
1. 防雷接地。为把雷电流迅速导入大地, 以防止雷害为目的的接地叫作防雷接地。
2. 交流工作接地。
将电力系统中的某一点, 直接或经特殊设备 (如阻抗, 电阻等) 与大地作金属连接, 称为工作接地。
3. 安全保护接地。
安全保护接地就是将电气设备不带电的金属部分与接地体之间作良好的金属连接。即将大楼内的用电设备以及设备附近的一些金属构件, 用PE线连接起来, 但严禁将PE线与N线连接。
4. 屏蔽接地与防静电接地。
在智能化楼宇内, 电磁兼容设计是非常重要的, 为了避免所用设备的机能障碍, 避免甚至会出现的设备损坏, 构成布线系统的设备应当能够防止内部自身传导和外来干扰。
5. 直流接地。
在一幢智能化楼宇内, 必然包含有大量的计算机, 通讯设备和经电脑控制的大楼自动化设备。在这些电子设备在进行输入信息, 传输信息, 转换能量, 放大信号, 逻辑动作, 输出信息等一系列过程中都是通过微电位或微电流快速进行, 且设备之间常要通过互联网络进行工作。因此为了使其准确性高, 稳定性好, 除了需有一个稳定的供电电源外, 还必须具备一个稳定的基准电位。可采用较大截面的绝缘铜芯线作为引线, 一端直接与基准电位连接, 另一端供电子设备直流接地。该引线不宜与PE线连接, 严禁与N线连接。
(三) 等电位联结的分类及安装调试
1. 由于目前我国等电位联结的实施工作尚在初始阶段,
等电位联结用的金具和端子板尚无定型产品供应, 建筑材料, 设备 (如浴盆) 和一些铸铁管也尚未配置等电位联结用的接线端子, 给施工安装增加了一些困难, 也影响连接的美观, 需在现场设法克服。等电位联结内各联结导体间的连接可采用焊接, 焊接处不应有夹渣、咬边、气孔及未焊透情况;也可采用螺栓连接, 这时应注意接触面的光洁、足够的接触压力和面积;在腐蚀性场所应采取防腐措施, 如热镀锌或加大导线截面等, 等电位联结端子板应采取螺栓连接, 以便拆卸进行定期检测。
2. 住宅楼等电位联结分为总等电位联结和局部等电位联结:
(1) 总等电位联结:是将住宅内的接地装置引来的接地干扰、进线配电箱的PE总母线排、公用设施金属管道、住宅的金属结构以及防雷装置等汇接到进线配电箱旁的总接地端子板上, 并互相简单联结, 总等电位联结的主母线截面应大于装置最大截面的一半, 但不应少于6平方毫米, 若用其它金属材料其截面应能承受与之相适应的载流量。住宅楼做总等电位联结后, 可防止TN系统电源线路中的PE和PEN线传导引入故障电压导致电击事故, 同时可减少电位差、电弧、电火花发生的机率, 避免接地故障引起的电气火灾事故和人身电击事故。
(2) 住宅楼内的局部等电位联结:在卫生间再做一次等电位联结, 即在卫生间内将各种金属管道、楼板中的钢筋以及进入卫生间的保护线和用电设备外壳用40×4毫米热镀锌扁钢或6平方毫米的铜芯导线相互联通。
(3) 等电位联结的安装和调试:在做等电位联结时, 要保证等电位联结的可靠导通, 等电位联结这一电气安全措施, 并不需复杂且价格昂贵的电气设备, 它所耗用的不过是一些导线。另外采取等电位联结, 实际上也实现了接地, 因为它所联结的管道及基础钢筋等本身起到了低电阻长寿命的接地作用, 效果胜过我们过去专门打入地下的人工接地装置。为保证等电位联结的顺利施工和安全运作, 电气、土建、水、暖等施工和管理人员需密切配合, 管道检修时, 应由电气人员在断开管道前预先接通跨接线, 以保证等电位联结的始终导通。等电位联结安装完毕后进行导通性测试, 测试用电源可采用空载电压为4-24V的直流或交流电源。测试电流不应小于0.2A, 当测得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体末端之间的电阻不超过3欧时, 可认为等电位联结是有效的, 如发现导通不良的管道连接处, 应作跨接线, 在投入使用后应定期作测试。
(四) 电气安全问题和解决方法
在生活中常出现一些电气方面的问题和事故, 尤其是接地防护处理不当和无等电位联结引发的事故:
1. 浴室内人身电气安全无充分保证。
浴室之类的特别潮湿场所被IEC标准规定为人身电击危险大的特殊场所, 需补充特殊的电气安全措施。这是因为人体沐浴时皮肤湿透, 阻抗大幅度下降, 25V以下的接触电压即可电击致死, 这类电击事故在我国时有所闻。为此IEC标准规定浴室内应增加局部等电位联结以及其他一些安全保护措施以避免出现电位差引起电击事故, 我们必须严格按照IEC标准进行等电位联结。
2. 喷泉水池内电气安全措施缺乏具体规定。
游泳池、浴池、喷泉水池等都属电击危险大的特殊场所, 但危险的性质不同, IEC标准对它们分别规定有不同的电气安全措施。游泳池、浴池是人体需进入的场所, 因此IEC规定池内如有电气设备, 其额定电压不得大于12V。而喷水池内是装有对地电压为220V的水下泵、水下灯的场所, 如果这类设备的绝缘失效水池内将出现电压梯度, 人如进入将可能发生电击事故, 因此已注入水的喷水池内是不允许人进入的。IEC标准规定须妥善防范池水渗入水下电气设备或线路套管内以避免绝缘失效, 并在水下设备的电源线路上安装剩余电流动作保护器以保证在万一绝缘失效时之即切断电源, 防止电击事故的发生。我国有人不慎坠入喷水池内, 不幸电击致死的电气事故, 其原因在于未按IEC标准的要求完善防电击措施及辅以等电位联结防范, 我们必须严格按照IEC标准做好电气安全措施。
3. 我国电气规范规定的安全特低电压难以保证人身安全。
50V以下的电压称作特低电压 (ELV) , IEC标准规定用于人身安全的特低电压回路有SELV回路和PELV回路之分, 前者的带电导体必须与地绝缘, 后者的带电导体可与保护接地线 (PE线) 相连接, 但必须辅以等电位联结之类的补充安全措施, 否则当ELV设备绝缘失效时设备外壳仍可能因PE线传导来的危险故障电压而引发电击事故。我国有些电气规范不与IEC标准接轨, 规定ELV回路的带电导体一概须“接地”或“接零”, 引起不少电击事故, 曾经有“安全电压电死人”的事件。
4. 智能建筑接地不当难以正常发挥功能。
我国的信息技术日新月异, 智能化建筑蓬勃发展, 但能正常实现其设计初衷的是很少的, 原因为我国信息技术设备的抗干扰和接地措施未与IEC标准接轨, 技术观念相对过时。信息技术设备的接地及等电位联结不同于用于电气安全的接地和等电位联结, 它不是低频的而是高频的。因此IEC标准要求信息技术设备与电位参考点间的接地线和等电位联结线应尽量短直, 并增大其截面积和表面积以尽量减少其高频阻抗, 从而最大限度地降低干扰电平。IEC标准不追求电气装置的接地电阻值, 因它已在等电位联结系统以外, 与干扰电平无关。我国有关规范不重视等电位联结系统高频阻抗的降低, 片面寻求低接地电阻值, 其效果是不能使信息技术设备正常发挥功能, 有时甚至因此导致重大经济损失。
(五) 结语
建筑水电工程技术人员及工人要增强安装质量意识和加强责任感, 保证供电系统的良好接地加之等电位联结的辅助作用, 以最优质的安装质量保障人民群众的生命和财产安全。
参考文献
[1]GB50052-95, 供配电系统设计规范[S].
[2]GBJ65-83, 工业与民用电力装置的接地设计规范[S].
[3]GB50096-1999, 住宅设计规范[S].
[4]JGJ/T16-92, 民用建筑电气设计规范[S].
[5]02D501-2, 等电位联结安装[S].
接地系统:等电位联结 篇2
正确理解电气设备, 尤其是敏感的信息技术设备的“接地”概念, 是工程施工与检测的基础。所谓“接地”并不是意味着必须将设备地线“接入大地”, 如飞行中的飞机、火箭、卫星、空间站等, 内部的电气设备地线是无法接入大地的 (或称接地电阻无穷大) , 但都能有很好的电磁兼容性, 尤其在电磁环境恶劣的外太空。显然, “接地”并不意味着将系统接入大地, 确保飞行器内敏感电气设备正常运行的, 是可靠的屏蔽与“等电位联结”等措施。
1 接地的分类
接地示意如图1所示, 主要作用有:
(1) 为防止触电或保护设备的安全, 把电力电信等设备的金属底盘或外壳接上地线 (earthing, ;grounding;ground connection) 。
(2) 利用大地作电流回路 (touchdown;ground contact) 。
1.1 保护接地
保护接地:将电气设备不带电的金属外壳与接地装置 (接地极) 之间作可靠的电气连接。
防雷接地是受到雷电袭击时, 为防止造成损害的接地系统。常有信号 (弱电) 防雷地和电源 (强电) 防雷地之分, 区分的原因不仅是因为要求接地电阻不同, 而且在工程实践中信号防雷地常附在信号独立地上, 和电源防雷地分开建设。
机壳安全接地是将系统中平时不带电的金属部分 (机柜外壳、操作台外壳等) 与地之间形成良好的导电连接, 以保护设备和人身安全。原因是系统的供电是强电供电 (380 V、220 V或110 V) , 通常情况下机壳等是不带电的, 当故障发生 (如主机电源故障或其它故障) 造成电源的供电火线与外壳等导电金属部件短路时, 这些金属部件或外壳就形成了带电体, 如果没有很好地接地, 那么这带电体和地之间就有很高的电位差, 如果人不小心触到这些带电体, 那么就会通过人身形成通路, 产生危险。因此, 必须将金属外壳和地之间作很好的连接, 使机壳和地等电位。
1.2 工作接地
工作接地是为了使系统以及与之相连的仪表均能可靠运行并保证测量和控制精度而设的接地。它分为机器逻辑地、信号回路接地、屏蔽接地, 在石化和其它防爆系统中还有本安接地。
机器逻辑接地, 也叫主机电源接地, 是计算机内部的逻辑电平负端公共接地, 也是+5 V等电源的输出接地。
信号回路接地, 如各变送器的负端接地、开关量信号的负端接地等。
屏蔽接地, 如信号的屏蔽层的接地。
2 保护接地和等电位联结的作用
1) 采用电的或纠错的技术在电气装置或设备中提供内在抗干扰性能;
2) 干扰源与信息技术装置或设备间在电气上实行隔离;
3) 在相关频率范围的设备之间实行等电位联结;
4) 提供一个低阻抗的基准电位平面, 使电位差减小, 并提供屏蔽。
上述措施中强调的是“等电位联结”或“近似等电位联结”, 而并未提及接大地措施。
就整个建筑物而言, 以大地电位为参考电位, 建筑物电气装置接地是为了泄放雷电电流和静电荷, 通常称为“接大地”。
就建筑物 (或离地飞行器) 内部的电气系统而言, 均以建筑物 (或飞行器) 内部等电位联结电位为参考电位, 已与大地电位无关。所谓“接地”, 应理解为将电气零电位参考点、保护导体、屏蔽层等纳入到等电位联结中, 其目的是实现必要的电气功能和提高系统的电磁兼容性 (EMC) 。此时, 如果等电位联结不可靠, 即使建筑物接大地措施良好, 也无法保证建筑物内电气设备正常运行;反之不然, 离地飞行器就是最好的例子。
由此可知, 当谈及接地措施与接地测试时, 必须首先确认此措施是针对防雷还是电磁兼容, 是“接大地”还是“等电位联结”。
3 接地与屏蔽有效地防护静电
保护接地还可以防止静电的积聚。静电是引起计算机等电子设备故障的重要因素之一, 主要体现为静电聚积在计算机的机壳上, 当电荷聚积的能量达到一定程度时, 会给人以触电的感觉;当静电带电体触及计算机时形成对计算机的放电, 有可能使逻辑元件送入错误信号, 引起计算机运算错误, 严重时还会造成程序紊乱, 甚至烧毁设备。如何防止静电带来的危害, 分析静电对计算机设备的影响, 找出静电产生的根源, 减少以致消除静电是一个不可忽视的课题。
减少静电对计算机设备的影响除采用防静电地板和隔离墙外, 一般多采用接地屏蔽的方法。其中设备的外壳接地是最基本的防静电措施, 要求计算机本身具备一套合理的接地和屏蔽系统, 这样当静电带电体触及计算机机壳放电时, 静电就能通过接地导线漏泄入地而不至于引起系统运行故障, 通常静电瞬间电势过高很容易引起接地电位的波动。其次, 要尽量切断静电噪声侵入音频通道, 在跳接音频和数字线时应尽量采用屏蔽线, 屏蔽线的外绝缘皮应接地良好, 从而泄漏掉聚集在周围的电荷。鉴于接地系统是提高计算机网络可靠性、抑制噪音、保证机房设备安全的重要手段, 应对计算机设备的接地认真加以对待。如果重视不够或接地系统处理不当, 将会影响计算机的稳定工作从而引发故障, 甚至烧毁接口和器件, 严重的还危及人身安全。
4 结语
最大可能地实现电气设备电磁兼容性 (EMC) , 必须正确采取多种措施, 其中可靠接地是必不可少的。电磁兼容中的接地概念应理解为:“实行等电位联结”和“提供低阻抗的基准电位平面, 使电位差减小”, 而并非全为接入大地本身。
接地系统:等电位联结 篇3
首先应搞清楚什么叫间接接触。间接接触意为人或动物与故障状况下带电的外露可导电部分的电接触。间接接触防护指的是单一故障条件下的电击防护。此“单一故障”指的是接地故障。故间接接触防护实为供电系统内发生接地故障时DE电击防护。
在TN系统中通常采用过电流保护电器来实现间接接触防护, 根据《低压配电设计规范》5.2.8条间接接触防护电器的动作特性应满足下式要求:
Zs—接地故障回路的阻抗, 包括相线、PE线、PEN线和变压器阻抗 (Ω) ;Ia—保证保护电器在规定时间内切断故障回路的动作电流 (A) ;U0—相导体对地标称电压 (V) 。
对式 (1) 稍加推导可得。由此可知, 理论上故障电流不小于Ia, 过电流保护电器可动作。
若设计不合理或配电线路过长导致Zs过大, 故障电流过小以致保护电器不能及时动作, 则故障持续时间可能会超过《低压配电设计规范》5.2.9条规定的时间, 预期接触电压也有可能超过安全电压限值50V, 从而成为安全隐患。如何来解决这一问题呢?根据我国相关规范及IEC推荐做法, 我们可以设置等电位联结来解决此问题。由于建筑物内总等电位联结的作用, 建筑物内电气装置外露导电部分和装置外导电部分都处于同一电位水平上。人接触的电气装置外露导电部分电位与脚下电位相同, 不会出现电位差, 电击事故将无从发生。由此可见, 总等电位联结可以消除TN系统电气装置由线路自外部传导来的故障电压的危害。
若末端设备距离总等电位联结板较远, 配电级数并非一级, 那么末端电气装置预期接触电压有可能超过50V。下面举例说明此问题如何解决。如图1中所示。
在一办公楼内, 仅在一层电源入户处做总等电位联结, 而五层电气装置发生接地故障时, 由于末端电气装置至总等电位端子板的PE线较长, 根据上述分析, 人的预期接触电压将有可能超过50V。即便是保护电器能及时动作, 也避免不了人的一次电击。等电位联结同样可以解决此问题。这时需要在建筑物五层做局部等电位联结。局部等电位联结是指在建筑物部分电气装置的局部范围内, 将外露导电部分和装置外可导电部分互相连通实施的保护等电位联结, 使该局部范围内在故障情况下的电位差进一步减小。若五层固定设备发生相线碰外壳故障, 若没有局部等电位联结端子板LEB, 故障电流Id将沿a-b-c-d路径返回变压器低压侧, 此时人所承受的预期接触电压为Uf=IdZabcd, 故障电压Uf有可能超过50V。此时不仅接触固定设备的人有可能遭受电击, 由于PE线传导电位的作用, AL5, AL5-2的PE排及手持式设备外壳将会带有故障电压, 此故障电压值为Uf=IdZcd。同时, 由《低压配电设计规范》5.2.9条, 《民用建筑电气设计规范》JGJ 16-2008 7.7.5条可知TN系统中配电线路间接接触防护电器切断故障回路的时间对固定式电气设备末端线路不应大于5s, 手持式、移动式电气设备末端线路不应大于0.4s, 这将导致图1中手持式电气设备外壳长时间带有故障电压而导致电击事故。如何解决图1中由于保护线路过长使得故障发生处预期接触电压过高, 及同一配电箱间接引出的不同回路由于切断故障时间不同、PE线电位传导导致的电击事故呢?一种方法是放大线路截面以减小c-d段阻抗, 使其上的电压降小于50V, 用公式表示就是, 这将使投资增加很多。IEC推荐的最简单经济的办法就是设置局部等电位联结。
如图1所示在五层设置局部等电位联结端子板LEB, 将AL5的PE排连接起来, 虚线所示。固定设备外壳预期接触电压为Uf=IdZabc, 比起未设置局部等电位联结之前的Uf=IdZabcd减少了IdZcd。因为c-d段线路较长, 阻抗较大, 其产生的电压降也较大, 而末端配电线路较短, a-b-c段PE线引起的电压降较小, 可见在设置了局部等电位联结之后, 人体预期接触电压大为减少。由上分析可知, LEB可消除其之前的保护导体回路产生的电压降使此局部范围内电气设备预期接触电压升高的危险。这时, 手持式电气设备外壳的电位仍为Uf=IdZcd, 但是由于设置了局部等电位联结, 五层地面及墙壁电位也是IdZcd, 二者没有电位差, 则电击事故无从发生。
图1中, 若同时触及电气设备外壳及孤立金属物或未纳入等电位联结网络的金属管道时, 人同样会承受二者之间的电位差, 姑且不论此电位差是否超过50V, 如何来消除这一电位差呢?可设置辅助等电位联结。辅助等电位联结意为将电气装置可导电部分与装置外可导电部分直接连通。如图1中固定设备与孤立金属物之间虚线所示, 在设置了辅助等电位联结后, 固定设备外壳与孤立金属物之间电位相同, 将不存在电位差。
下面以工作中所遇到的工程实际说明等电位联结的重要性。 (1) 假设变电所设在厂房内, 厂房的防雷接地措施设置完好已形成一个准法拉第笼, 采用TN-S系统。这个准法拉第笼是一个大的等电位联结系统。远端配电箱就地将PE线重复接地以实现等电位联结, 其配电范围内电气设备发生接地故障, 人所承受的预期接触电压为故障电流Id流经此配电支线上PE线所产生的电压降。若故障电气设备外壳重复接地以实现等电位联结, 由于接地网钢筋截面较大且成网状, 等电位效果非常好, 人所承受的接触电压将大大减少甚至消除。 (2) 假设此厂房变电所给附近一办公楼供电, 办公楼设置了防雷接地及总等电位联结、局部等电位联结。若户外线路发生接地故障导致的变压器中心点电位升高, 此故障电压随PE线传导至办公楼总等电位联结端子板及总配电箱处。由于办公楼设置了等电位联结网络, 沿PE线传导来的故障电压不会在办公楼内引起电击事故。办公楼内电气设备发生接地故障时, 人所承受的接触电压靠其内部的等电位联结网络来减少, 如图1中所分析。 (3) 假设此办公楼给一个门卫供电, 门卫设置了接地系统及总等电位联结, 户外线路发生接地故障而引起的故障电压的传导不会在此门卫内引起电击事故。
综上所述, 等电位联结在间接接触防护中的作用本质是通过等电位的措施将人体预期接触电压降至安全电压50V以下。它可以消除沿PE线或金属管道传导来的故障电压引起危险电位差的危险, 可以更简单经济、更有效地降低预期接触电压, 提高电气安全水平。在我们的电气设计中应该重视等电位联结的设置, 将等电位联结措施与配电线路的保护更好的结合起来。
摘要：本文通过举例详细介绍和分析了设置等电位联结前后, 发生接地故障时间接接触电压的计算, 并结合工程实际分析其应用。
关键词：等电位联结,间接接触防护,接触电压
参考文献
[1]朱林根主编.现代建筑电气设计施工手册-建筑电气设计[M].北京:中国建筑工业出版社.
[2]工业与民用配电设计手册[M].三版.中国电力出版社.
等电位联结分析 篇4
总等电位是将建筑物电气装置外露导电部分与装置外导电部分电位基本相等的联结, 通过进线配电箱旁的总等电位联结端子板将下列导电部分互相连通:进线配电箱的PE母排、金属管道如排水、热力、煤气等干管;建筑物金属结构、建筑物接地装置。总等电位联结虽然能大大降低接触电压, 但如果建筑物离电源较远建筑物内保护线路过长, 保护电器的动作时间和接触电压都可能超过规定的限值。所以有了局部等电位联结, 在一局部场所范围内将各导电部分连通称为局部等电位联结。如果接触电压还是超过规定限值, 可以采用辅助等电位联结, 将导电部分间用导体直接接通, 使其电位相等或接近, 称为辅助等电位联结。下面我们通过一个例子说明三者之间的区别。
如图1所示, 在一个住宅单元楼内以单相220V, TN-C-S系统供电, 单元楼内PE干线的阻抗值32mΩ, PE线的分支阻抗值为37 mΩ, 重复接地电阻R为10Ω, 及故障电流为900A, 楼内设有如图所示的点划线表示的总等电位联结 (MEB) , 若用电设备C发生图示的碰外壳接地故障时, 计算用电设备金属外壳的预期接触电压Uf
如图2所示, 在该楼层内做虚线所示的局部等电位联结LEB, 这种情况下用电设备C发生图示的碰外壳接地故障, 用电设备金属外壳上的预期接地电压值Uf为
如图3所示, 在建筑物的浴室内有一台用电设备的电源经一接线盒从浴室外的末端配电箱引来, 电路各PE线段的阻抗值如图所示。在设计安装中将局部等电位联结LEB联络至浴室外末端配电箱PE母排, 如图所示中的d-c段, 而断开b-d连线。当用电设备发生碰外壳接地故障时, 故障电流Id为600A, 设备的预期接触电压Uf
当局部等电位联结LEB不向浴室外的终端配电箱而改接在浴室内接线盒b处时, 发生同样接地故障设备的预期接触电压Uf
由上面的例子我们可以看到, 通过等电位联结能够有效的防止电击, 减少保护电器动作不可靠带来的危险, 同时有利于避免外界电磁场引起的干扰、改善装置中的电磁兼容性。
摘要：等电位联结对于从事建筑电气行业的人并不陌生, 但对于其他电气行业特别是工控行业的技术人员不仅不熟悉, 刚刚接触时不能很快理解, 特别是对三种等电位联结方式的应用容易混淆, 通过本文能使大家对三种等电位联结方式的应用有更感性的认识。
关键词：电击,等电位联结,总等电位联结,局部等电位,辅助等电位
参考文献
[1]低压配电设计规范GB50054-2011[S].北京:中国计划出版社.
[2]建筑物电气装置第4-41部分:安全防护电击防护GB16895.21-2004[S].北京:中国标准出版社.
浅谈住宅楼等电位联结 篇5
等电位联结是将建筑物中各电气装置和其它装置外露的金属及可导电部分与人工或自然接地体同导体连接起来以达到减少电位差称为等电位联结。
等电位联结包括总等电位联结、局部等电位联结和辅助等电位联结:
1 总等电位联结
总等电位联结 (MEB) :总等电位联结作用在于降低降低建筑物内间接接触电击的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。它应通过进线配电箱近旁的接地母排 (总等电位联结端子板) 将下列可导电部分互相连通:
——进线配电箱的PE (PEN) 母排;
——公用设施的金属管道, 如上、下水、热力、燃气等管道;
——建筑物金属结构;
——如果设置有人工接地, 也包括其接地极引线。
住宅楼做总等电位联结的作用在于降低建筑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, 同时也是防雷安全所必需。建筑物每一处电源进线处都应做总等电位联结, 每个总等电位联结板应相互连通。
2 辅助等电位联结
辅助等电位联结 (SEB) :在导电部分间, 用导线直接连通, 使其电位相等或相近, 称作辅助等电位联结。
下列情况下需做辅助等电位联结:
——电源网络阻抗过大, 是自动切断电源时间过长, 不能满足防电击要求是;
——自TN系统同一配电箱供给固定式和移动式两种电气设备。而固定式设备自保护电器切断电源时间不能满足移动式设备防电击要求时;
——为满足浴室、游泳池、医院手术室等场所对防电击的特殊要求时。
3 局部等电位联结
局部等电位联结 (LEB) :当需在一局部场所范围内作多个辅助等电位联接时, 可通过局部等电位联结端子板将下列部分互相连通, 以简便的实现该局部范围内的多个辅助等电位联结, 被称为局部等电位联结。
——PE母线或PE干线;
——公用设施的金属管道;
——建筑物金属结构。
在住宅设计中, 浴室的局部等电位联结是必不可少的。现在的家庭中, 大量电器进入浴室, 如电热水器、浴霸等, 在用电时都可能有漏电的危险, 这一切都带来安全隐患。在施工中, 往往浴室局部等电位只是简单应付, 没有具体按规程及图纸施工。浴室被国际电工标准列为电击危险大的特殊场所, 为避免事故发生, 安全用电.浴室局部等电位联结应得到重视.在特殊情况时十几伏的电压也是非常危险的。这种电气事故是不能依靠装设漏电保护器、隔离变压器等保护电器来防范的, 因为这种使人伤亡的电压是沿非电的金属管道、金属构件传导的, 唯一的防范措施是在此作局部等电位联结。
在进行卫生间内局部等电位联结时, 应将金属给排水管、金属浴盆、金属采暖管、金属上下水管等卫生设备、地面钢筋网、墙内钢筋通过等电位联结线连通。卫生间局部等电位联结端子板设置位置应方便检测, 等电位端子板应采取螺栓连接, 以便进行定期检测。等电位联结线采用BV—l X6平方毫米铜线在地面内或墙内穿塑料管暗敷。
住宅楼等电位联结施工时应注意: (1) 金属管道的连接处一般不需要加接跨接线; (2) 给水系统的水表需加跨接线, 以保证水管的等电位联结和接地的有效; (3) 装有金属外壳排风机、空调门、窗框或靠近电源插座的金属门、窗框以及距外露可导电部分伸臂范围内的金属栏杆、天花板龙骨的金属体需做等电位联结; (4) 等电位联结各联结导体间联结可采用焊接, 也可采用螺栓连接, 也可采用溶接。当等电位线采用不同材质的导线连接时, 可采用溶解法进行连接, 也可采用压接法; (5) 等电位联结用的螺栓、垫圈、螺母等应进行热镀锌处理; (6) 等电位联结线应为黄绿相间导线, 端子板及箱应有明显标志; (7) 等电位线暗设时, 应做好隐蔽工程记录及报告。
等电位导通性测试, 等电位联结安装完毕后进行导通性测试, 测试用电源可采用空载电压为4~24V的直流或交流电源, 测试电流不应小于0.2A, 当测得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体末端之间的电阻不超过3欧时, 可认为等电位联结是有效的。如发现导通不良的管道连接处, 应作跨接线, 在投入使用后应定期作导通性测试。
摘要：IEC标准把等电位联结作为电气装置最基本的保护。我国, 越来越重视等电位联结技术, 用总等电位联结和局部电位联结是防电击、防雷击最为有效的措施。
浅谈建筑物等电位联结 篇6
随着人们对用电安全、防雷以及电子信息设备的正常工作和安全使用的重视,建筑物的等电位联结越来越必要。在有些地方,建筑物等电位联结已作为工程验收必备条件。我们熟悉的安全接地也是等电位联结,不过它是以大地电位为参考电位大范围的等电位联结。根据理论分析,等电位联结作用范围越小,电气上越安全。如果在住宅楼的范围内做等电位联结,其效果则远优于接地。
1 建筑物等电位联结
等电位联结,顾名思义,是“使各外漏可导电部分和装置外可导电部分电位基本相等的电气连接”。通常把等电位联结分为3个层次,即总等电位联结、局部等电位联结和辅助等电位联结,不同层次,连接导体面积也不同,其在建筑物中的作用也不同。
1.1 总等电位联结(MEB)
总等电位联结是在建筑物每一电源进线及进出建筑物的金属管道、金属结构构件连成一体,一般有总等电位联结端子板,由等电位联结端子板放射连接或链接。建筑物每一电源进线都应做总等电位联结,各个总等电位联结端子板应互相连通。
总等电位联结的作用在于降低建筑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,它应通过进线配电箱近旁的总等电位联结端子板(接地母排)将下列导电部分互相连通;进线配电箱的PE(PEN)母排;公用设施的金属管道,如上、下水、热力、煤气等管道;如果可能,应包括建筑物金属结构;如果做了人工接地,也包括其接地极引线。当住宅楼内有人工接地极时,接地极引入线应首先接至接地母排。
1.2 辅助等电位联结(SEB)
将两导电部分用导线直接做等电位联结,使故障接触电压降至接触电压限值以下,称作辅助等电位联结。辅助等电位联结一般是电气装置的某部分接地故障保护不能满足切断回路的时间要求时,做辅助等电位联结,把两导电部分之间联结后能满足降低接触电压,满足R≤50/Ia。两导电部分之间联结后,只要能满足上式即可。
下列情况下需做辅助等电位联结:电源网络阻抗过大,使自动切断电源时间过长,不能满足防电击要求时;自TN系统同一配电箱供给固定式和移动式两种电气设备,而固定式设备保护电器切断电源时间不能满足移动式设备防电击要求时;为满足浴室、游泳池、医院手术室等场所对防电击的特殊要求时。
1.3 局部等电位联结(LEB)
当需在一局部场所范围内做多个辅助等电位联结时,可通过局部等电位联结端子板将下列部分互相连通,以简便地实现该局部范围内的多个辅助等电位联结,被称作局部等电位联结:PE母线或PE干线;公用设施的金属管道;如果可能,包括建筑物金属结构。
局部等电位联结一般是在浴室、游泳池、医院手术室等特别危险场所,发生电气事故危险性较大,要求更低的接触电压,在这些局部范围内有多个辅助等电位联结才能达到要求,这种联结称之为局部等电位联结。一般局部等电位联结也有一个端子板或形成环形。简单地说,局部等电位联结可以看成是在局部范围内的总等电位联结。
2 住宅楼内应做等电位联结
国家建筑标准设计图集02D 501-2等电位联结安装,本图集是对原图集97SD567等电位联结安装的修编,编制单位收集了施工过程中对许多实际问题的反映和建议,参考国际国内的新标准,新作法编制了本图册。对建筑物的等电位联结具体做法作了详细介绍。该图集适用范围为:一般工业与民用建筑物电气装置防间接接触电击和防电磁干扰的等电位联结安装应按其相应的要求进行施工。
根据国内外电气事故统计,低压系统短路大多为相线碰设备外壳、金属管道结构和大地的接地故障(接地短路),而这些设备外壳、管道、结构带对地故障电压易导致人身电击或电气火灾事故,住宅内做总等电位联结可消除或降低这种故障电压,其效果胜过单纯的接地。因此国际电工标准IEC 60364-4-41和发达国家电气标准以及我国电气标准都将它规定为电气安全的基本要求。
浴室被国际电工标准列为电击危险大的特殊场所。在我国浴室内的电击事故也屡屡发生。这是因为人在沐浴时遍体湿透,人体阻抗大大下降,沿金属管道导入浴室的10 V～20 V电压即足以使人发生心室纤维性颤动而致死。为此在浴室内还要按上述要求做一次等电位联结。由于如此小范围内的等电位作用,其故障时的电位差微不足道,有效地保证了人身安全。
3 等电位联结在实施中存在的主要问题
3.1 规范、定额不协调
一些地方等电位联结的施工习以为常,不存在什么困难。而在我国部分地区除技术上尚未完全吃透的原因外,规范、定额和附件生产的不协调、不配套也在客观上造成一些困难。例如,设计规范虽有作等电位联结的规定,但设计人员却只在设计说明中作一些简单的要求,没有在图纸设计中作出相应的施工详图设计,同时施工验收规范却未作出相应的规定,使等电位联结规定的贯彻实施失去有效监督,并且目前那些部位应做等电位联结无相应的施工定额。因此,即使设计人员做了相应的规定,在实际施工中自然影响了等电位联结的实施。
3.2工程设计人员技术上尚未完全吃透或不重视
虽然我国近年颁布的设计规范标准对等电位联结都作了强制性的规定,1997年我国颁布了国家标准图97SD567等电位联结的安装,2002年在此基础上又进行了修编颁布了国家标准02D 501-2等电位联结的安装便于广大电气设计施工人员了解和实施。但是,在实际工作中发现,工程设计、施工人员对此技术尚未吃透或不重视的现象,可以说较为普遍。
3.3附件产品不配套
接地系统:等电位联结 篇7
关键词：高层建筑,等电位联结,总等电位联结,导通性测试,用电安全
1 引言
随着科技的进步和经济的发展, 在建筑工程特别是高层建筑中, 电气安全技术措施得到了不断的完善, 一些新技术、新工艺不断出现, 为了不断满足人们日益提高的电气安全要求, 同时让电气安装更统一、更规范。
2002年6月1日起实施的强制性国家标准《建筑电气工程施工质量验收规范》 (GB50303-2002) 中新增“建筑物等电位联结”分项工程, 标志着建筑物等电位联结技术愈来愈成熟, 安装施工技术也愈来愈规范。建筑物等电位联结一般是由总等电位联结[MEB]、辅助等电位联结[SEB]和局部等电位联结[LEB]组成, 现结合其技术原理对其施工技术特点进行探讨。
2 建筑物等电位联结的技术原理
2.1 建筑物总等电位联结
建筑物总等电位联结在一定程度上可降低建筑物内间接接触电击的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。通过进线配电箱近旁的接地母排 (即总等电位联结端子板) 将进线配电箱的PE (PEN) 母排、公用设施的金属管道 (包括上、下水、热力, 燃气等管道) 、建筑物金属结构、人工接地极引线等可导电部分互相连通。
2.2 辅助等电位联结
辅助等电位联结是在外露可导电部分间, 用导线直接接通, 使其电位相等或接近。
2.3 局部等电位联结
局部等电位联结即在一局部场所范围内将各外露可导电部分连通, 可通过局部等电位联结端子板将PE母线或PE干线、公用设施的金属管道、建筑物金属结构等进行互相连通。局部等电位联结也可看作在一局部场所范围内的各个辅助等电位联结。建筑工程中常常在卫生间作局部等电位联结, 由于卫生间较潮湿, 洗浴时人体皮肤潮湿阻抗下降, 沿金属管道、金属给水龙头或其他金属装饰构件传导来的较小电压即可引起电击伤亡事故, 在卫生间内作局部等电位联结, 可使卫生间处于同一电位, 防止出现危险的接触电压。
建筑物总等电位联结、辅助等电位联结、局部等电位联结见图1所示。
图例说明:
———外露可导电部分;
———插座;
Cl———进入建筑物的金属给水或排水管;
C2———进入建筑物的金属暖气管;
C3———进入建筑物带有绝缘段的金属燃气管;
C4———空凋管;
C5———暖气片;
C6———进入浴室的金属管道;
C7———在外露可导电部分伸臂范围内的装置外可导电部分;
MEB———接地母排 (总等电位联结端子板) ;
LEB———局部等电位联结端子板;
Tl———基础接地极;
T2———如果需要, 为防雷及防静电所做的接地极;
l———PE线 (与供电线路共管敷设) ;
2———MEB联结线;
3———辅助等电位联结线;
4———局部等电位联结线;
5——防雷引下。
3 建筑物等电位联结安装技术要点
3.1 总等电位联结安装
通常是利用-40×4镀锌扁钢一端与基础接地装置的接地干线连接, 连接方式可采用搭接焊接。另一端与总等电位联结端子箱中的端子板连接, 端子板应采用厚4mm的紫铜板作为主材, 采用螺栓连接。
总等电位联结端子箱应根据施工情况选用合适尺寸的箱体, 以便于安装施工和以后的检修, 其分支联结将进线配电箱的PE (PEN) 母排, 公用设施的金属管道 (包括上、下水、热力, 燃气管道等) , 建筑物金属结构, 人工接地引线等作总等电位联结, 降低和消除因对地故障或雷击引起的接触电压对人体可能造成的伤害。对于各种上、下金属水管、煤气管、热力管等金属管道可采用抱箍连接, 其一般应采用不小于-25×4mm的镀锌扁钢制作, 且抱箍的螺栓两侧要加弹簧垫圈, 以保证连接处可靠。
3.2 辅助等电位联结安装
在建筑物做了总等电位联结之后, 在伸臂范围内的某些外露可导电部分与装置外可导电部分之间, 再用导线附加连接, 以使其间的电位相等或更接近, 即为辅助等电位联结, 其联结线的最小截面:有机械保护时为2.5mm2铜芯导线;无机械保护时为4mm2铜芯导线。
3.3 局部等电位联结
在建筑物基础接地装置施工完毕, 利用卫生间或其附近的柱内一根主筋与基础接地装置采用Φl2圆钢跨接连接作为卫生间局部等电位连接引下线, 此引下线应连续接至最高层卫生间地面止。
在有卫生间的楼层结构底板钢筋施工完毕, 采用与底板钢筋等直径的圆钢将底板钢筋跨接焊成不大于lm×lm的等电位网格, 形成地面等电位网。等电位网格应不少于2处与卫生间圈梁一根主筋用Φ8圆钢跨接, 圈梁主筋四角应采用Φ10圆钢跨接, 形成闭合回路, 将圈梁主筋与局部等电位联结引下线用Φ10圆钢跨接连接, 再将-25×4 mm镀锌扁钢 (或10镀锌圆钢) 一端与圈梁主筋焊接引出, 另一端接入局部等电位端子箱。局部等电位端子箱一般采用定型产品, 箱内等电位端子板应采用厚4mm的紫铜板, 其他分支连接一般采用BVR-4mm2导线穿Φ16PVC电工套管, 将各个局部等电位终端相互连接到局部等电位端子板上, 构成局部等电位联结网。即将卫生间内部的所有金属构件, 如冷、热金属给水管、金属给水龙头、金属排水管、金属地漏、建筑金属装饰件 (浴巾架等) 、金属窗户、卫生间电气设备的非带电金属外壳以及分户配电箱内引至卫生问的PE线等作局部等电位联结。局部等电位联结应根据各卫生设备的具体位置, 来确定等电位终端的安装位置及标高, 一般可采用86型接线盒作为局部等电位的终端盒, 终端盒应尽量靠近卫生设备安装位置。
当安装卫生间设备时, 一般用BVR-4mm2导线将终端盒内的接线端子与卫生间的建筑金属装饰构件的安装螺钉联结;对于卫生设备金属外壳, 则与配套的等电位端子连接即可;对于金属上、下水管及金属水龙头, 由于尚无配套的定型联结端子, 也可采用抱箍形式, 抱箍上的接线端与终端盒内的接线端用BVR-4mm导线连接;与分户箱内的PE线连接, 可就近与三孔插座的PE线进行连接, 连接处螺帽紧固, 防松零件应齐全。
4 建筑物等电位联结安装注意事项
⑴建筑物等电位联结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, 等电位联结干线或局部等电位箱间的连接线形成环形网路, 环形网路应就近与等电位联结干线或局部等电位箱连接, 支线间不应串连连接。
⑵当等电位联结线采用钢材焊接时, 应采用搭接焊并应满足如下要求:
(1) 扁钢的搭接长度不应小于其宽度的两倍, 三面施焊。 (当扁钢宽度不同时, 搭接长度以宽的为准) 。
(2) 圆钢的搭接长度不应小于其直径的6倍, 双面施焊。 (当直径不同时, 搭接长度以直径大的为准) 。
(3) 圆钢与扁钢连接时, 其搭接长度不应小于圆钢直径的6倍, 双面施焊。
⑶当等电位联结线采用不同材质的导体连接时, 可采用熔接法进行连接, 也可采用压接法, 压接时压接处应进行热搪锡处理。等电位联结用的螺栓、垫圈、螺母等应进行热镀锌处理。但等电位联结线在地下暗敷时, 其导体之间的连接禁止采用螺栓压接。等电位联结的可接近裸露导体或其他金属部件, 构件与支线连接应可靠, 熔焊、钎焊或机械紧固应导通正常。
⑷等电位联结线应有黄绿相间的色标, 在等电位联结端子板上应刷黄色底漆并标以黑色记号, 其符号为
⑸对于暗敷的等电位联结线及其连接处, 电气施工人员应做隐检记录及检测报告, 对于隐蔽部分的等电位联结线及其连接处, 应在竣工图上标明其实际走向和部位。
⑹每个电源进线都需作各自的总等电位联结, 所有总等电位联结系统之间应就近互相连通, 使整个建筑物电气装置处于同一电位水平上。
⑺如果浴室内原无PE线, 浴室内的局部等电位联结不得与浴室外的PE线相连, 因PE线有可能因别处的故障而带电位, 反而能引入别处的电位。如果浴室内有PE线, 浴室内的局部等电位联结必须与该PE线相连。
5 等电位联结导通性测试
等电位联结安装完毕后应进行导通性测试, 测试用电源可采用空载电压为4～24v的直流或交流电源, 测试电流不应小于0.2A, 当测得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体末端之间的电阻不超过3Q时, 可认为等电位联结是有效的。如发现导通不良的管道连接处, 应作跨接线, 在投入使用后做导通性测试。对等电位联结进行导通性测试, 即是对等电位用的管夹、端子板、联结线、有关接头、截面和整个路径上的色标进行检验, 等电位联结的有效性必须通过测定来证实。测量等电位联结端子板与等电位联结范围内的金属管道末端之间的电阻, 有时是较困难的, 因为一般距离较远。建议进行分段测量, 然后电阻值相加。
6 结语
综上所述, 在建筑电气安装中, 等电位联结作为一项新的技术措施, 在施工中会遇到很多问题, 诸如:等电位的连接端子配套问题, 施工中一些非标箱体质量控制问题, 施工质量评定问题等, 这些都需要电气技术人员不断地发现问题、解决问题, 及时总结经验, 使等电位联结施工质量得到有效保证, 以满足人们现代生活环境对电气的安全要求。
参考文献
[1]《等电位联结安装》 (02D501—2) ;[S];中国建筑标准设计研究所出版, 2002。
[2]《建筑电气工程施工质量验收规范》 (GB5003—2000) ;[S]中国计划出版社出版, 2002