等电位连接和共用接地系统

1、.等电位连接和共用接地系统在防雷装置的设置上人们往往比较留意外部防雷装置和内部的电涌保护，轻易无视等电位连接在雷电防护的重要作用。有时还特地设置单独的接地装置，单独的引下线，还错误的提出"共网不共线，分类接地网，不串不共用，一点接地法"的口号，一方面给设计施工增加了难度和增大了开支，另一方面违犯了等电位的根本原理，会给被保护设备以及人身平安造成埋伏的威胁。1、根本概念防雷等电位连接是将分开的导电装置各部分用等电位连接导体或电涌保护器SPD做等电位连接。它包括在内部防雷装置中，其目的是减小建筑物金属构件与设备之间或设备与设备之间由雷电流产生的电位差。防雷等电位连接区别于电气平

2、安的等电位连接，最主要是将不能直接连接的带电体通过电涌保护器做等电位连接。等电位连接网络是对一个系统的外露各导电部分做等电位连接的各导体所组成的网络。共用接地系统是一建筑物接至接地装置的所有互相连接的金属装置包括外部防雷装置，并且是一个低电感的网形接地系统。接地基准点是一系统的等电位连接网络与共用接地系统之间唯一的一点连接点。信息系统的等电位连接：各种形式的电子系统的应用在不断增加，这些系统包括计算机、通讯设备、控制系统等，在国际电工委员会的标准中将它们统称为信息系统。对信息系统的外露导电部分应建立等电位连接网络，原那么上一个等电位连接网络不需要连到大地，但通常所考虑的所有等电位连接网络都会有

3、通大地的连接。信息系统的各金属组件如各种箱体、壳体、机架与建筑物共用接地系统的等电位连接有两种原那么方法，见图13中的h和g。图13中的h为S型等电位连接网络，即星形构造或通称为单点接地；g为M型等电位连接网络，即网形构造或通称为多点接地。当采用S型等电位连接网络时，该信息系统的所有金属组件，除等电位连接点外，应与共用接地系统的各组件有足够的尽缘>10kV1.2/50s。通常，S型等电位连接网络用于相对较小、限定于部分的系统，所有效劳性设施和电缆仅在一点进进该信息系统.本网络应仅通过唯一的一点即接地基准点ERP组合到共用接地系统中往。在此情况下，在各设备之间的所有线路和电缆应按照星形构造

4、与各等电位连接线平行敷设，以防止产生感应环路。由于采用唯一的一点进展等电位连接，故不会有与雷电有关联的低频电流进进信息系统，而信息系统内的低频干扰源也不会产生大地电流。做等电位连接的这唯一的点也是接电涌保护器以限制传导来的过电压的理想连接点。假设采用M型等电位连接网络，那么该信息系统的各金属组件不应与共用接地系统各组件尽缘。M型等电位连接网络应通过多点组合到共用接地系统中往。通常，本网络用于延伸较大和开环的系统，而且在设备之间敷设很多线路和电缆，效劳性设施和电缆在几个点进进该信息系统。本网络用于各种高频也能得到一个低阻抗网络。这种网络所具有的多重短路环路对磁场将起到衰减环路的作用，从而在信息系

5、统的邻近区使初始磁场减弱。在复杂系统中，两种型式M型和S型的优点可组合在一起。a防雷装置的接闪器以及可能是建筑物空间屏蔽的一部分如金属屋顶；b防雷装置的引下线以及可能是建筑物空间屏蔽的一部分如金属立面、墙内钢筋；c防雷装置的接地装置接地体网络、共用接地体网络以及可能是建筑物空间屏蔽的一部分根底内钢筋和根底接地体；d内部导电物体，在建筑物内及其上的金属装置不包括电气装置，如电梯轨道，吊车，金属地面，金属门框架，各种效劳性设施的金属管道，金属电缆桥架，地面、墙和天花板的钢筋；e部分信息系统的金属组件，如箱体、壳体、机架；f代表部分等电位连接带单点连接的接地基准点ERP；g部分信息系统的网形等电位连

6、接构造；h部分信息系统的星形等电位连接构造；i固定安装的级设备引进PE线和级设备不引进PE线；等电位连接带：k主要供电力线路的、供电力设备等电位连接用的总接地端总接地带、总接地母线、总等电位连接带。也可用作共用等电位连接带；l主要供信息线路和电缆用的、供信息设备等电位连接用的等电位连接带环形等电位连接带、水同等电位连接导体，在特定情况下：采用金属板。也可用作共用等电位连接带。用接地线屡次接到接地系统上做等电位连接典型值为每隔5m连一次；m部分等电位连接带：1-等电位连接导体，2-接地导体，3-效劳性设施的金属管道，4-信息线路或电缆，5-电力线路或电缆；Q进进LPZ1区处，用于外来效劳性设施的

7、等电位连接管道、电力和通讯线路或电缆。2、等电位连接的设置位置图11在标明LPZ划分的同时说明了做等电位连接的位置。在?低压配电设计标准?GB50054-95中从电气平安的角度提出总等电位连接，部分等电位连接和辅助等电位连接的概念和方法。鉴于GB50054-95系强迫性国标，是建筑电气设计必须遵循的，因此，将防雷等电位连接与之结合是有益的。1.总等电位连接MEB：GB50054-95第4.4.4条规定总等电位连接的导电体有：PE、PEN干线；电气装置接地极的接地干线；建筑物内的水管，采热和空调管道等金属管道原文中含煤气管，国际标准中有规定煤气管道不应直接连接，条件容许的建筑物金属构件等导电体。

8、上述导电体宜在进进建筑物处接向总等电位连接端子。等电位连接中金属管道连接处应可靠地连通导电。内部防雷要求将外部防雷装置的外敷引下线利用建筑物内垂直钢筋为引下线的已含在建筑物的金属构件中，无需再做连接在地下室或靠近地平线处与总等电位连接端子连接。这样可以消除在建筑物上落雷时，雷电流I在接地电阻上产生大幅值的电压降IR，防止因引下线与建筑物内金属部分或人体之间可能出现的危险的电位差而引起跳击。电源线路和信号线路上因雷电感应产生瞬态过电压，为保护信息设备，也要在进户处做总等电位连接。由于电源线路上的带电导体和信号线路的芯线不能用导线直接连接，此时应用电涌保护器做等电位连接。原那么上等电位连接的位置应

9、在雷电防护区的交界处，即进进建筑物进口处，但有时被保护设备不一定会恰好设在交界处而是在其四周，这时当线路能承受发生的电涌电压时，SPD可安在被保护设备处，而线路应在交界处做一次连接。在大建筑物内可能有多个电源进线和多个接地母排等电位连接带，这些接地母排应互相连通，以实现全建筑范围内的等电位连接。在防雷等电位连接中指LPZO与LPZ1区交界处的连接。2.部分等电位连接LEB：在高层建筑物内装设电子设备，使用"共网不共线"，即使用一根设备专用引下线接至共用接地装置网，会产生什么效果呢?由表2可以得知一根专用接地线在高频下其阻抗为：表225mm2铜导体在自由大气中的电阻和电抗将信

10、息系统的工作频率1MHz，专用引下线18m的R、L代进上式，阻抗高达近200，因此当这个接地装置的阻抗既便很低如小于1也是毫无意义的。当在信息系统上安装电涌保护器时，在电涌保护器承受雷电流冲击而对地泄放时，被保护的信息系统设备尽缘承受的电涌电压为电涌保护器上的残压和其连接线上的电压降之和，即：U=Ures+Ldi/dt其中残压Ures与电涌保护器的性能有关，di/dt为雷电流的陡度，L与专用引下线的长度成正比，专用引下线过长，整个U值将偏大，而使设备损坏。因此在IEC60364-5-534中规定，电涌保护器连接线的全长不宜超过0.5m。而为了到达这个要求，那么必须在设备所在楼层按S型或M型设接

11、地基准点ERP或环型接地母排，并将其与建筑物主钢筋连接，到达部分等电位连接。在防雷等电位连接中指LPZ1和LPZ2区交界处的连接。3.辅助等电位连接SEB：GB50054-95第4.4.5条规定：当电气装置或电气装置某一部分的接地故障保护不能满足切断故障回路的时间要求时，尚应在部分范围内作辅助等电位连接。当难以确定辅助等电位连接的有效性时，可采用下式进展校验：R=50/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，故障电流产生的电压降引起接触电压的一段线段的电阻。Ia-切断故障回路时间不超过5秒的保护电器动作电流A。辅助等电位连接在防雷等电位连接中主要指LPZ2和LPZ3交界

12、处以及后续雷电防护区的交界处的连接。3、共用接地系统和电子设备的独立接地电子设备接地技术是一讨论多年的题目。在工程中经常碰到的有防雷接地、交流工作接地、屏蔽接地、防静电接地、平安保护接地、直流工作接地信号地、逻辑地等。其作用可分为保护性接地和功能性接地二大类。目前人们最关心的是对功能地的保护。在电子信息设备的电路中，输进信息、传输信息、转换能量、放大信号、逻辑运算、输出信号等一系列过程都是通过微电位或微电流快速进展的，且设备之间常通过互联网络进展工作，除需稳定的电源外，尚需一稳定的基准接地点，又称为信号参考电位。如使用悬浮地不易消除静电，易受电磁场的干扰而使参考电位变动。以往在实际工作中大量采

13、用TN-C系统供电俗称零地合一，50Hz的工频干扰经过设备外壳，元件底板串进信息系统，使功能性直流地要与保护性地隔离，对防雷接地更是谈虎色变要避而远之。然而随着建筑物面积和高度的增大，随着城市建筑的开展，功能性地与保护性地的别离已越来越困难，同时使用多个接地系统必然在建筑物内引进不同的电位导致设备出现功能故障或损坏。因此采用等电位连接和共用接地系统后，使讯号接地不形成闭合回路，共模型态的杂讯不易产生，同时可消除静电和电场的干扰，不易受磁场干扰。共用接地系统已为国际标准采用，并逐步在我国国家标准中推广。1.供电系统的说明：在低压配电系统中常用的型式有TN型：系统中，电源有一点与地直接连接，又可分

14、为：TN-C：在此系统中，整个中性线N与保护线PE是合一的。TN-C-S：在此系统中N线与PE线只有在变压器电力系统接地点连接即PEN线，进进建筑物后N与PE不可连接。TN-S：在整个系统中N线与PE线是分开的，N线不接地。IT型：在此系统中，电源与地尽缘或一点经阻抗接地，电气装置外露可导电部分那么接地。TT型：在此系统中，电源有一点与地直接连接，负荷侧电气装置外露可导电部分连接的接地极和电源的接地极无电气联络。在?电子计算机机房设计标准?GB50174-93第6.1.9条规定"电子计算机低压配电系统应采用频率50Hz，电压220/380V，TN-S或TN-C-S系统"。在

15、GB50057-94部分修订条文征求意见稿中也提出"当电源采用TN系统时，从建筑物内总配电盘开场引出的配电线路和分支线路必须采用TN-S系统"。这是由于在一建筑物内采用共用接地系统之后，假设采用TN-C供电系统，会产生连续的工频电流及其谐波电流对设备的干扰。干扰来源于TN-C系统中"中性导体电流"在三相系统中由于不平衡电荷在PEN线上产生的电流分流于PEN线、信号交换用的电缆的屏蔽层，基准导体和室外引来的导电物体之间。而采用TN-C-S或TN-S系统，这种"中性导体电流"仅在专用的中性导体N中活动，不会通过共用接地系统对设备产生干扰。

16、当然，在实际工程中常由于接地方法有题目可能导致中性线N与地PE接触，使系统全部或部分又转回为TN-C系统，再度产生干扰，这一点只能依靠检测才能找出故障的起因。2.独立接地不利于过电压保护以往采用电子设备的独立接地在理论中确已消除了连续的低平噪声，但也有突然发生的大灾难事件。分析这些事件得出，由于采用独立接地所以在雷雨天气条件下会有很高的电压加在计算机等信息设备上，而产生高电压的原因包含了直接雷击、雷电波沿线路侵进和雷电感应。雷电直击建筑物时，建筑物接地装置和与之连接的金属构件电位迅速抬高，相对而言，由于电子设备采用了独立接地，其电位未明显抬高，这样存在一电位差和设备与建筑物金属框架之间所存在的

17、电容，使设备元件上所感应的电压高于其击穿电压。在雷云电荷的感应下，有时并不发生雷击也会由于建筑物的感应电压通过上述形式影响到设备的元件。假设采用共用接地系统，电位差的题目便得到理解决。3.瞬态共地的危害为了防止雷害和干扰，我国一些电气安装图提出在防雷地、保护地和交流地与电子信息设备的独立接地之间串连一FS-0.22型避雷器，国外产品中也有类似用处的放电间隙。国外产品的主要用处是用于煤气管道与共用接地的连接。采用在两种地之间串接能在瞬态导通的器件其目的是：在正常工作状态下两种地是分开的，不会有泄漏电流对电子信息设备工作时必须的高频信号接地点零伏参考电位产生干扰；而当雷击发生时，将使用FS-0.2

18、2避雷器将两种地瞬态导通以到达等电位。这种瞬态共地的作法不能保证电子信息设备的平安，相反却能招致雷击损坏危险。原因是在电源线上含相线与中性线可感应雷电瞬态过电压并传导到电子信息设备内，当这种瞬态过电压冲击发生后，即便FS-0.22工作导通，其残压也在上千伏以上，加上长长的连接导线上的电压降，仍会对电子信息设备造成危害。这种瞬态共地在一些规程或图册中称为结合接地，有些标准出于在实际中无法实现独立接地而不得不采用结合接地的考虑，还不恰当的将结合接地的接地电阻值规定为不大于1。4、等电位连接的材料和方法IEC60536-2对等电位连接导体提出如下根本要求：1、耐受由于设备内部故障电流可能引起的最高热

19、效应及最大动应力；2、具有足够低的阻抗，以防止各部分间明显的电位差；3、能耐受可预见的机械应力，热效应及环境效应含腐蚀效应；4、可挪动的导体连接件铰链和滑片等不应是两部分间唯一的保护连接件，能满足1、2、3条者除外；5、在预计移开设备某一部件时，不应切断其余部件的保护联结，这些部件的电源事先已切断者除外；6、当耦合器或插头插座能控制保护联结和向设备组件供电的所有导体的开断，保护联结应在供电导体断路或接通之后或之前切断或接通；7、保护联结导体应宜于识别；等电位连接可以使用焊接、螺栓连接和熔接三种方法。当使用螺栓连接时要考虑螺栓松动的题目，一般应用铜鼻将连接线焊牢后栓紧。连接材料一般推荐使用铜材，

20、是因其导电性能和强度都比较好，使用多股铜线的弯曲也比较方便。但使用铜材与建筑物内构造钢筋连接时，可能会因铜的电位+0.35V与铁的电位-0.44V不同而形成原电池，产生电化学腐蚀。因此在土壤中根底钢筋处连接，要防止使用裸铜线，最好使用同一金属钢材为宜。等电位连接导体的尺寸与其所在位置，与估算流过的雷电流的量相关。为了满足等电位连接根本要求，IEC标准规定了各种材料的最小截面为：直击雷引下线mm2：铜16、铝25、铁50；LPZ0与LPZ1区mm2：铜16、铝25、铁50；LPZ1与LPZ2区mm2：铜6、铝10、铁16；等电位连接端子板母排的最小截面不小于50mm2铜或镀锌钢板。在实际工程中，为了醒目和便于检测维修，等电位连接线应使用外皮