谈《等电位联结安装》标准图的编制

通天雷神

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谈《等电位联结安装》标准图的编制

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专家： 徐华 省份： 北京 时间： 2003-8-5 11:53:01    
 
 摘要 作者结合对《等电位联结安装》（97SD567）国标图的修编，谈了对等电位联结的一些新认识，同时对实施过程中出现的问题作简要探讨。
 
  关键词 等电位联结 接地故障 防雷等电位 电涌防护器 IEC
  目前，我国许多新修订的规范、标准逐步同国际电工标准（ＩＥＣ标准）接轨。等电位联结能够降低接触电压、防间接接触电击及电磁干扰，在电气设计中，是一种行之有效的安全措施，早已为国际上许多国家所采用。我国对等电位联结的作用在认识上也有了长足的进步，１９９７年编制的《等电位联结安装》?９７ＳＤ５６７?标准图，提出了一些基本做法，自试用以来收到了施工过程中对许多实际问题的反映，特别是信息技术的迅猛发展，对防雷、接地、等电位有了更高的要求，因此我们参考国际、国内的新标准、新做法对原标准图９７ＳＤ５６７作了修编，新的图集号是０２Ｄ５０１－２，下面主要对新图册做一些说明，希望能起到抛砖引玉的作用。

１ 等电位联结的分类
笔者在编制９７ＳＤ５６７时，曾对"等电位联结"和"等电位连接"?做过分析比较，决定本图册采用"等电位联结"这一名称，但现实工作中，这两个词往往还混淆不清，如果词不达意，更容易引起混乱，在此想强调一下，任何标准、规范要想正确的贯彻执行，必须要有规范的名称，具体分析见"浅谈《等电位联结安装》标准图的编制"（《现代建筑电气设计技术文集》第２３３页．中国物价出版社１９９９．１０）。
在总说明中，把等电位联结分为三个层次，即总等电位联结?Ｍａｉｎ Ｅｑｕｉｐｏｔｅｎｔｉａｌ Ｂｏｎｄｉｎｇ?、局部等电位联结?Ｌｏｃａｌ Ｅｑｕｉｐｏｔｅｎｔｉａｌ Ｂｏｎｄｉｎｇ?和辅助等电位联结?Ｓｕｐｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ Ｅｑｕｉｐｏｔｅｎｔｉａｌ Ｂｏｎｄｉｎｇ?，分别作了详细说明。总等电位联结作用于全建筑物，它在一定程度上可降低建筑物内间接接触电击的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，在建筑物每一电源进线处，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进出建筑物的金属管道、金属结构构件等。辅助等电位联结是在导电部分间，用导线直接连通，使其电位相等或接近，一般是在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，作辅助等电位联结，把两导电部分之间联结后能降低接触电压。局部等电位联结是在一局部场所范围内通过局部等电位联结端子板把各可导电部分连通，一般是在浴室、游泳池、医院手术室、农牧业等特别危险场所，发生电击事故的危险性较大，要求更低的接触电压，或为满足信息系统抗干扰的要求，一般局部等电位联结也都有一个端子板或者连成环形。简单地说，局部等电位联结可以看成是在这局部范围内的总等电位联结。其区别可借助图集第６页图理解。

   ２ 等电位联结的有效性
   在图册等电位联结导通性的测试中，提出了３Ω的阻值要求，主要是参考了德国的标准，等电位联结只是防间接接触电击的附加防护措施，提出阻值要求主要是为等电位的导通性提出量化标准，实际工作上容易执行。因此在用电设备投入运行之前，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要进行一次检验，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。这种测量有时是较困难的，因为一般距离较远，建议进行分段测量，然后电阻值相加。有人担心测量后电阻不满足要求时没有较好的补救措施，其实所测得的电阻值主要为接触电阻，如果联结可靠或增补一些跨接线，做到３Ω以下应是不困难的。在导通性测试中，测试电源可采用空载电压为４～２４Ｖ的直流或交流电源，测试电流不小于０．２Ａ，最好用５Ａ的测试电流，电流太小测量值不准确。目前国外及国内已有专门厂家生产测试等电位联结用的测试仪，用于检测比较方便。
对于辅助等电位联结和局部等电位联结防电击的有效性可通过下式进行校验：
Ｒ≤Ｕｌ／Ｉａ
式中：
Ｒ--可同时触及的外露可导电部分和装置外可导电部分之间的电阻（Ω）；
Ｉａ--切断故障回路时间不超过５ｓ的保护电器动作电流（Ａ）；
Ｕｌ--允许持续接触电压限值（一般场所内为交流５０Ｖ或直流１２０Ｖ，潮湿场所为交流２５Ｖ或直流６０Ｖ）；
例如采用整定值为１６Ａ的断路器，其瞬动电流脱扣器整定电流为１６０Ａ，则Ｉａ＝１．３×１６０＝２０８Ａ，一般场所内Ｕｌ＝５０Ｖ，Ｒ?Ｕｌ／Ｉａ＝５０／２０８＝０．２４Ω。同时触及的外露可导电部分和装置外可导电部分之间的电阻在此种情况下小于０．２４Ω时，等电位联结是有效的。
如果采用漏电断路器，其额定漏电动作电流为３０ｍＡ?则Ｉａ＝０．０３Ａ，一般场所内Ｕｌ＝５０Ｖ，Ｒ?Ｕｌ／Ｉａ＝５０／０．０３＝１６６６．７Ω。同时触及的外露可导电部分和装置外可导电部分之间的电阻在此种情况下小于１６６６．７Ω时，等电位联结是有效的。如果是潮湿场所Ｕｌ＝２５Ｖ，则Ｒ≤Ｕｌ／Ｉａ＝２５／０．０３＝８３３．３Ω。
由此可见，在同一场所内由于采用不同的过流保护电器，对电阻值的要求是不同的。对于胸腔手术室，其电阻值可按图集第１９页图估算。对于ＴＴ系统，由于必须采用剩余电流保护器对线路保护，其等电位联结效果不明显。

   ３ 等电位联结线的截面
   这三种联结的联结线截面可参见标准图?０２Ｄ５０１－２?的总说明（第５页４．１、４．２条）。
３．１ 等电位联结线的截面见表１
３．２ 防雷等电位联结线的截面（见表２）
防雷等电位联结端子板的最小截面不小于５０ｍｍ２ ?铜或热镀锌钢?。
在此还需说明的是中华人民共和国国家标准《建筑电气安装工程施工质量验收规范》（ＧＢ５０３０３－２００２）中有关等电位部分的内容如下：
27.1 主控项目
27.1.1 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。支线间不应串联连接。
27.1.2 等电位联结的线路最小允许截面，应符合表27.1.2的规定（见表3）。
27.2 一般项目
27.2.1 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。
27.2.2 需等电位联结的高级装修金属部件或零件，应有专用接线螺栓与等电位联结支线连接，且有标识，连接处螺帽紧固、防松零件齐全。
由此可看出，验收规范比本图册要求严格，基本上是防雷等电位的要求，并且也没有推荐铝线，因此，设计及施工时等电位联结线的截面应以国家验收规范为准。
在此还要强调的是本图册中画出了一些端子板、支座、端子的做法，比９７ＳＤ５６７中的做法复杂一些，目的是想使产品标准化，减小箱体体积，尽量不影响建筑美观，也避免现场制作的随意性，容易保证施工质量。图册中提出了三种连接方法，即焊接、螺栓连接和熔接，前两种方法大家比较熟悉，熔接是一种放热熔接，利用化学反应（燃烧）时所产生的超高热来完成两导体熔化而连成一体，这种方法连接的可靠性较高，但成本较大。
４ 关于特殊场所的等电位联结
在本次修编中，特殊场所的局部等电位联结增加了几个，图册中有浴室、游泳池、喷水池、胸腔手术室、农牧场所的局部等电位联结。当然，特殊场所还有很多，但这些是工业与民用建筑经常遇到的。特别是浴室局部等电位联结作了很大的简化，联结范围仅包括浴室内金属给、排水管、金属浴盆、金属采暖管以及建筑物钢筋网，可不包括金属地漏、扶手、浴巾架、肥皂盒等孤立之物，还有一个"伸臂范围"的概念，有些金属体（如不进人的天花吊顶的金属龙骨）在２．５ｍ以上，就可以不做联结等。导线的敷设穿塑料管保护，这是潮湿场所的敷线规定，在卫生间内如果采用金属管敷线，由于金属管与ＰＥ线连在一起，有可能引入电位，卫生间内如果没有配电箱或引入ＰＥ线的设施，不必由ＬＥＢ端子板专门引出一根ＬＥＢ线与卫生间外的ＰＥ线或ＰＥ母排相连。游泳池画了两个图，一是间距０．６ｍ的电位均衡导线，一是敷设铁丝网。在国外，铁丝网是成卷的一块一块可以采购的，图中的粗黑线表示这些铁丝网之间是相互焊接的。喷水池按最新的国际电工标准仅划分为０区和１区，在池内不允许有接线盒。农牧场所中，大牲畜如牛圈应做局部等电位联结，因为大牲畜有较大的跨步电压，其允许接触电压限值为交流２５Ｖ，做法与游泳池相似。
对于医院手术室局部等电位联结，图册中只画了胸腔手术室一种，但目前做法差别仍较大，因为我国的医院设计规范《综合医院设计规范》（ＪＧＪ４９－８８）还是８０年代编制的，基本上没有等电位的内容，现在许多设计院在设计现代化医院时，大多参考日本的《医院电气设备安全基准》（ＪＩＳＴ１０２２－１９９５）和澳大利亚《病人治疗地区安全用电指南》（ＡＳ２５００）等，对等电位联结都有具体要求，但与ＩＥＣ的要求略有不同，因此做医院设计时应加以注意。图册第１９页是按ＩＥＣ要求做的，即高度在２．５ｍ内的下列部位作局部等电位联结：
（１）场所内的配电箱ＰＥ母排；
（２）水、暖等电气装置以外的金属管道；
（３）抗电气干扰的屏蔽层；
（４）导电地板的金属网格；
（５）未与ＰＥ线连接的固定式非电手术台。
电气设备已通过ＰＥ线与局部等电位联结端子板相连，不需另外连接。其连接的电阻和电压允许值也不同。图册中画出了电气设备和插座，但没有同局部等电位联结端子板相连，主要是为了强调电气设备已通过ＰＥ线与局部等电位联结端子板相连，不需另外再连接这一情况。至于医院中哪些场所需要局部等电位联结，可参考表４。
５ 多处电源进线的处理
对于大型建筑物，电源进线不止一处，进出建筑物的金属管道及构件也比较分散，如果在建筑物内只做一处等电位联结端子板，做放射联结，联结线过长，等电位效果不会太好，本次增加了多处电源进线的等电位联结做法示例，在施工中比较容易处理，但应注意电源进线的接法，即增加电涌防护器（ＳＰＤ），见标准图第１４页。
６ 等电位联结用的材料
在等电位联结线的截面表中虽然提到了铝芯线，但等电位联结线及端子板推荐采用铜质材料是因为其导电性和强度都比较好，在《建筑电气安装工程施工质量验收规范》中更为清楚地仅列出铜及钢两种材料。但用铜材料与基础钢筋或地下的钢材管道相连时，应充分注意，铜和铁具有不同的电位，铜的标准电位是＋０．３５Ｖ，而铁的标准电位是－０．４４Ｖ?由于土壤中的水分及盐类形成电解液，而形成原电池，产生电化学腐蚀，基础钢筋和钢管就会加快被腐蚀掉，因此在土壤中，应避免使用裸铜线或带铜皮的钢线作为联结线。对于防雷等电位来说，如果用裸铜线作联结线与管道钢容器或基础钢筋相连接时，应在与基础钢筋连接处用放电间隙把裸铜线与基础钢筋隔开，在平时裸铜线与基础钢筋不能形成电气通路，从而也不能形成原电池产生电化学腐蚀，而在有雷电流通过时，放电间隙可把两端连通，起到散流和等电位作用，这样可以避免或减少腐蚀危害。因此，与基础钢筋连接时，建议联结线选用钢材，这种钢材最好也用混凝土保护，这样与基础钢筋的电位基本一致，不会形成电化学腐蚀，在与土壤中的钢管等连接时，也应采取防腐措施，如选用塑料电线或铅包电线或电缆等。
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，而在做等电位联结时，等电位联结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联结线使用：
（１）金属水管；
（２）输送爆炸气体或液体的金属管道；
（３）正常情况下承受机械压力的结构部分；
（４）易弯曲的金属部分；
（５）钢索配线的钢索。
７ 防雷等电位和信息技术设备的等电位
在《建筑物防雷设计规范》（ＧＢ５００５７－９４，２０００年版）中增加了电磁兼容方面的内容，但主要是对信息系统的电源线路做过电压防护，即在电源进线处、分配电盘处、末端配电箱或末端插座处均宜安装电涌防护器?Ｓｕｒｇｅ Ｐｒｏｔｅｃｔｉｖｅ Ｄｅｖｉｃｅｓ简称ＳＰＤ?，实施三级防护。而在信息线路的进线端、设备端也宜加装信号线用ＳＰＤ，网络系统应安装网络数据线用ＳＰＤ，在天馈线上、同轴电缆入户处应加装同轴型ＳＰＤ，这是防雷等电位必须考虑的内容，具体接法及ＳＰＤ的选择本图册没有涉及，可参考相应规范和标准图。本次修编，增加了信息设备的接地与等电位联结，其方式宜采用如下方式之一或组合：
７．１ 放射式接地（见图１）
用电源线路的ＰＥ线作放射式接地。为ＩＴ设备设置专用的配电回路、ＰＥ线与其它配电回路、ＰＥ线及装置外导电部分绝缘，可显著降低干扰。ＩＴ设备配电箱ＰＥ母排也宜用绝缘导线直接接至总接地母排。
７．２ 网格式接地（水平等电位联结见图２）
等电位金属网格可采用宽６０～８０ｍｍ，厚０．６ｍｍ紫铜带在架空地板下明敷，无特殊要求时，网格尺寸不大于６００ｍｍ×６００ｍｍ，紫铜带可压在架空地板支柱下。此网格宜与其它的供电线路（包括ＰＥ线）及装置外可导电部分之间绝缘。
７．３ 水平和垂直等电位联结（见图３）
建筑物中不同楼层内有信息设备或大型信息系统建筑物宜采用本方式。整个信息系统内外露可导电部分及装置外可导电部分与等电位联结网格多重联结，在竖向与上、下层楼板钢筋、管道及其它层等电位金属网格相连通。
采用本图的等电位联结网格时，信息系统的所有组件不应与共用接地系统的各组件绝缘。若敷设有室内环形接地干线，此干线应连到建筑物钢筋或金属立面等其它屏蔽构件上，宜每隔５ｍ连接一次。
最后，还想说明的是，等电位联结标准图经过几年的试用，等电位联结已被大多数工程设计人员、施工人员及工程管理人员所认识，国家已有强制性的验收规范，但对等电位联结的实施，任务还是非常艰巨的，到目前还没有等电位联结的定额，在投标阶段如果漏掉此项内容，即使施工时补做了也不太容易收费。在国外，等电位联结用的金具已系列化并有专业厂商生产供应，一些建筑材料、设备（如浴盆、水管）都已配置了等电位联结用的接线端子等，而国内生产这些非电器产品的厂商还没认识到等电位的作用，又无强有力的监督，给电气施工带来不少困难，等电位联结做得好坏及美观与否并不仅仅是电气专业的事，水、暖、煤气等专业对等电位联结的实施也很重要，因此我们不仅要提高自己对等电位联结的认识水平，而且还要对相关专业进行宣传，就像利用建筑物结构钢筋做防雷一样，为大家所认识后，就容易做好了。
参考文献
1 《低压配电设计规范》（GB50054-95）
2 《建筑物电气装置》（IEC 60364 1977~1996）
3 《建筑物防雷设计规范》（GB50057-94） 2000
4 《建筑电气安装工程施工质量验收规范》 （GB50303-2002）
5 《医院电气设备安全基准》（JIST1022-1995）