【摘 要】 在电气安全技术不断地发展和更新过程中,人们注意到,大量电气事故是由过大的电位差引起的,为防止因此而导致的种种电气事故,开始推广等电位连接安全技术,现在,新建建筑物中基本上都采用了等电位连接。本文介绍有关对等电位连接的一些认识,同时对实施过程中出现的问题作简要探讨。
【关键词】 等电位连接 过电流 电位差 安装
1 等电位连接的作用
等电位连接是内部防雷措施的一部分。当雷击建筑物时,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10k量级,危险极大。等电位连接将本层柱内主筋、建筑物的金属构架、金属装置、电气装置、电信装置用等电位连接导体或电涌保护器连接起来,形成一个等电位连接网络,以减少雷电流通过它们之间产生的电位差,可防止直击雷、感应雷、或其他形式的雷,避免火灾、爆炸、生命安全和设备损坏。
2 设备用等电位连接防护效果
在图1中电源处设有系统接地,其接地电阻为r1,电气设备金属机柜经保护(pe线)接地系统,其接地电阻为r2,若发生设备保护接地系统故障时,会有一接地故障电流i4返回输出电源。设备金属机柜向地电压即人体承受接触电压为:uc=i4(r1+zpe)。大于这一电压将对人身安全造成伤害;设备保护接地系统的好坏直接影响其产生电压的大小。在极限的情况下,保护接地没设置时,人体承受的接触电压为:uc=220v;当人触及该电气设备金属机柜会发生电击,致命的危险很大。
将电源端与设备端做电位联结,如图2中点划线所示:这时若发生设备备保护接地系统故障时,因为人体处同等的点位上,不存在点位差,接触电压仅为uc′=id·zpe与图1相比接地电阻r1的值在欧数量级,而zpe的值则在毫欧数量级,显然u′c
图3是建筑物未做等电位连接受直击雷后室内设备受损坏的示意图,如图所示a、b、c是处在不同楼层的电子设备;sa、sb、sc为连接各设备之间的信号线;s从建筑物外引入到设备的信号线;g1、g2、g3为此建筑物钢筋混泥土内的钢筋,将其做为引下线;l、la、lb、lc为设备电源线路;rs为设备工作保护接地,rg为建筑物防雷接地,ga、gb、gc为设备工作接地与引下线的连接点,pl、ps分别为电源电涌保护器和信号电涌保护器。
如果雷电直接击中此建筑物楼顶接闪器上,入地雷电流i=100ka,rg=1ω、rs=1ω。此时,g1、g2、g3的电位都将提高100kv,如果ga、 gb、gc与防雷接地不做等电位连接,因为100kv的电位差可击穿的空气距离达300~500mm(由当时的空气绝缘程度而定)就会使设备工作地与建筑物楼板产生点位差到处打火的现象即反击。如果rg与rs间距拉大(如25m以上),设备工作接地线与楼板、墙壁做绝缘处理,地电位的提高不足以击穿设备工作地。但雷击时,工作人员刚好与设备机壳相接触,人身体上的其它部位又与地板或墙壁相接触,雷电流会流过人体到设备的接地,人身安全必将受到伤害。
3 等电位连接注意的几个问题
(1)建筑物每一电源进线都应做总等电位连接,各个总等电位连接端子板应互相连通。
(2)建筑物等电位连接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,等电位连接干线或局部等电位箱间的连接线形成环形网络,环形网络应就近与等电位连接干线或局部等电位箱连接,支线间不应串联连接。
(3)进入和引出大楼的各种线路均加装避雷器。且应与设备的工作接地相连。
(4)在土壤中,应避免使用裸铜线或带铜皮的钢线作为连接线。在与基础钢筋连接时,建议连接线用钢材,这种钢材最好也用混泥土保护,这样与基础钢筋的电位基本一致,不会形成电化学腐蚀,在与土壤中的钢管连接时,也应采取防腐措施,如选用塑料电线或铅包电线、电缆等。
(5)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,而在做等电位连接时,等电位连接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连接线使用:金属管道、通信线路、电力线路、电缆等。
4 结语
当建筑物做好了等电位连接后,整座建筑物成为一个统一的等电位体。发生雷击时,电子设备各部件的电位差远小于不连接的状态,特别是金属体与其附近的金属体之间的电位差近于零。当雷电袭击的时候,各处电位同时升高
建筑物内部和附近大体上是等电位的,特别是同一防雷区间内,由于等电位连接实现了高精度的等电位,从根本上消除了旁侧闪络的产生。因此,等电位连接对防雷系统工程的好坏起着关键性的作用,充分体现着现代防雷技术的精髓。
参考文献:
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[5]《电子系统中功能性接地和等电位连接的几个问题》.
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