2.3 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 -等...
赵庆忠
摘 要：针对建筑物等电位联结施工中反复出现的一些质量问题，分析了其产生的原因及可能导致的危害，提出了一些针对性的防范措施，抛砖引玉地唤起人们对该项技术的高度重视，施工中采取防控结合的措施将类似质量问题予以消除，以确保等电位联结的施工质量。
关键词：等电位联接；质量问题；诱发原因；危害及预防
【文章编号】1627-6868（2016）05-0059-03
Abstract： The potential for the construction of buildings and other recurring join some quality problems， analysis of its causes and hazards that may result， made ？？some targeted preventive measures， initiate to evoke attaches great importance to the technology， combining prevention and control measures taken in the construction of a similar quality to be eliminated in order to ensure the quality of construction and other potential junctions.
Keywords： equipotential connection； quality problems； induced causes； hazards and prevention
等电位联接作为一项基本的电气安全技术措施，已成为现代建筑物防电击、防雷电和信息系统抗干扰必不可少的电气防护措施之一，由于其原理简单、施工技术要求不复杂，投入的只是一些导体、管夹和端子板等金属构件，因而在相关规范、标准及图集中对操作也仅作了原则性、指导性的规定，有关设计规范对等电位部分设计深度未作明确要求，部分设计文件也仅画了简单示意图，很少提供详细的工程做法，施工中一些细节确实不好把握，难免造成一些施工和监理人员对其吃不透、存在认识上的误区，施工技术人员凭个人的理解组织施工，随意性大甚至打折扣，监理缺乏明确的细则规定依据，对施工中存在的问题模棱两可、监而不理，再加上建成后的建筑物存在出售、出租或装修等客观原因，造成诸如等电位联接线和接地母排等不能完全满足防雷要求、局部防电击等电位联接刻意连接PE线、漏设辅助等电位联接而出现防护盲区等质量问题在施工中反复出现，影响等电位联结作用效果的同时也给使用留下了安全隐患。笔者根据多年对该项技术的施工监理经验，就以上主客观因素分别在建筑物等电位联结三种类型的施工中，反复出现的代表性质量问题及预防谈一些粗浅的看法，与各位同仁探讨。
1.等电位联结使用的一些端子板、联接线等不能满足防雷要求
（1）存在问题
在防雷区界面处设置等电位联结时，往往不针对防雷的要求选择联结线、端子板等金属构件，电气连接处的有效接触面积达不到雷电防护的相关规范标准要求，使防雷等电位联接不能正常工作。
（2）产生的原因
除设计深度不够、工程做法不详等间接原因外，直接原因在于一些施工监理人员对防雷等电位联结相关规范标准缺乏深层次理解、对有关技术要求尚未完全吃透，凭各自的理解进行施工和监理，多数施工技术人员从节约投资的角度，选择截面小、造价相对较低的联结线和接地母排，一些监理人员对不规范施工导致的质量问题模棱两可，抱着得过且过的思想，缺乏“刨根问底”态度，不从严把关，把一些质量隐患留在了施工过程中，使防雷等电位将联接不能正常发挥作用，同时还可能损坏被保护设备、发生火灾、爆炸及生命危险。
（3）危害分析
不妨以《02D501-2》P12图示例进行分析，图中进入建筑物的电气线路假设位于防雷区界面处（LPZOB与LPZ1交界处），按照《建筑物防雷设计规范GB50057-2010》要求，已将处在需要防雷空间内的外部防雷装置、外来的电气线路、所有进入建筑物的金属套管、基础接地极、防雷接地极等导电物，通过联接线或SPD汇集于接地母排或总等电位联接端子板，该图未明确端子板和联接线的材质、线径以及电气连接处有效接触面积等指标要求，如果使用的接地母排、联接线未按《02D501-2》说明4.2选择，联接线彼此间连接处不符合相关规范和图集要求，后果可在以下分析中得出。当建筑物遭到直接雷击或感应雷击时，直接雷击电流通过外部防雷装置泄放入地的同时将在其周围空间产生强大的瞬变电磁脉冲，使处在这个强力变化磁场作用范围内的建筑物内系统的所有线路和设备，都会因为被动切割了雷电磁场的磁力线而感应产生出很高的电动势和电涌电流，同时在闪电静电感应的作用下，使穿过建筑物防雷区界面处（LPZOB与LPZ1交界处）的电力线、电话线、各种馈线及信号线、各种金属套管等金属导体感应出瞬态高压，引发闪电电泳并沿着这些管线侵入室内，触发内部防雷装置开始工作，防雷装置中设置的至少两级甚至多级的各种类型的电涌保护器（SPD）面对侵入的雷电瞬时高压和瞬态高频浪涌雷电流阻抗突变为低值，允许雷电流通过，汇集于防雷等电位联结端子板或接地母排的联结线在传导、均衡瞬态高压的同时，迅速将来自SPD的瞬态高频浪涌雷电流引入MEB端子板或接地母排，再沿着连接于端子板和接地极联接线泄放入地，使被保护的系统或设备不受冲击而损坏，从原理上防雷等电位联结足以完成其防护作用，保证该空间和平面范围内的所有可导电部分具有相等或相近电位的同时将侵入的雷电干扰源引入大地，由于此时经过联结线、端子板泄放入地的瞬态浪涌雷电流是一种频率极高的高频脉冲电涌，必然会产生集肤效应，导致趋近导体表面处电流密度增大，使导体中通过电流时的有效截面积减小、电阻增大的同时电抗减小，此时电抗的作用远远大于电阻，起主导作用，且随频率和长度的增大而愈加显著，延长了雷电流泄放入地的时间，集肤效应的持续存在使导线电阻剧加，高频雷电磁场在导体内部引起的涡流使其温度迅速升高，轻者熔断等电位联接线或者在联结线彼此连接处熔化断开而使被保护的电源设施或通讯装置损坏并出现不等电位，重者引起火灾。
（4）预防措施
在等电位联结施工前，施工监理人员必须认真研究该专业工程设计文件，全方位了解相关规范、图集对接地母排、与接地母排连接的各联结线的各项指标要求，图纸未明确的参照规范、规范不明确的参照图集，规范、图集、图纸均未明确的与设计共同商定，有的放矢地针对建筑物的使用特点并结合相关规范标准编制该专业工程的专项施工方案，重点阐明该建筑物等电位联结为同时满足雷击防护需要，所用联接线的材质和截面、联接线长度以及同材质或不同材质连接处搭接长度（接触面积）等必须达到的要求标准，实事求是地向作业人员进行书面技术交底；监理人员应认真审查该专业的施工方案，将一些薄弱环节设置为质量监控点，监理过程中克服侥幸心里、严格按设计及规范要求把好材料报验关，关键环节旁站监理、跟踪验收，不达设计及规范标准的，坚决要求返工处理，以确保等电位联接既能满足防电击要求更能满足防雷需要。
2.在一些局部防电击等电位联结施工中刻意与PE线连接
（1）存在的问题
在一些原本没有PE线的空间和平面范围内进行局部防电击等电位联结施工时，刻意地将设置的局部防电击等电位联结与该区域外的PE线连接，造成投资浪费的同时也给以后的使用留下了安全隐患。
（2）产生的原因
该问题常常发生在一些对防电击有特殊要求的游泳池、浴室、医院手术室等场所做的局部等电位联接施工中，在人们的传统观念中，一谈到电击防护，首先会想到设置于设备外壳和大地连接之间的接零或接地PE保护线，总认为防电击离不开PE保护措施，《低压配电设计规范GB50054-2011》明文规定PE保护是防止间接接触电击的防护措施之一，如果不预先分析该局部空间和平面范围内配电系统的接地型式（TN系统还是TT系统）、了解PE保护的存在状态，很容易使人们在一些防电击局部等电位联结施工中产生认识上的错觉，认为与等电位联接端子板“联接”的可导电部分中不能缺少PE线，出发点及用意视乎没错，事实证明此举却往往弄巧成拙，在不知不觉中人为地给等电位联接生产了一些质量缺陷，使等电位联结工作时不同程度地产生一些负面作用。
（3）危害分析
以标准图集《02D501-2》（P17）一个室内游泳池局部等电位联接图示例来分析，图中LEB端子板通过联接线将该局部空间和平面内的排气机金属管、金属爬梯、金属热水管、其他设施管道、建筑物钢筋网及钢筋混凝土池钢筋等可导电部分进行了联接，但不含PE线，附注2也明确规定，“如室内原无PE线，则不应引入PE线，将装置外可导电部分连接即可”，即使室内有PE线且与LEB端子板连接，在对同一对象的电击防护中也是各司其职，彼此独立地发挥作用，若该游泳池区域和平面范围内用电设施使用TN系统供电，当其中某用电设施因绝缘损坏而漏电或发生接地故障时，PE线主要负责疏导故障处的故障电流并带故障电压，并通过其分流作用触发相关保护装置动作而切断故障回路使故障电压消处，如果出现因该室内游泳池配电系统的某级保护设施运行异常或超出其保护极限，故障电压将持续存在直至上一级保护设施动作，而该游泳池的局部等电位联结则能迅速地将故障电压在该空间和平面范围内进行传导、嵌位、均衡，LEB虽然不能疏导故障电流而使故障电压消失，但能有效地降低建筑物内间接接触电击的接触电压和不同金属构件之间的电位差；室内原无PE线刻意与室外PE线联接，把原本毫无关联的两种独立的保护措施强行连接起来，假如该室外PE线所在的电路内发生故障且带故障电压，故障电压降沿着PE线导入游泳池，此时的排气机金属管、金属爬梯、建筑物钢筋网及钢筋混凝土池钢筋及池内的水将会带有故障电压，尽管该电压通过局部等电位联接进行了嵌位均衡，但故障消除前该电压的存在仍然是一种潜在的危险，所以《02D501-2》标准图集说明中5.0条款明文规定，“浴室内的局部等电位联结不得与浴室外的PE线连接”。
（4）预防措施
在防电击局部等电位联接施工前，施工单位相关技术人员应仔细研究设计文件，认真分析该区域保护对象的防护特点及其配电系统的接地型式，弄清所设置等电位联接的空间和平面范围内PE保护的存在状态，做好技术交底并在施工中指导操作人员有针对、慎选择地处理好二者的关系，消除认识误区、避免以讹传讹；监理人员更要对等电位联接与PE线的关系做到心中有数，严格按设计和相关规范标准进行跟踪验收，该区域有PE接地线的，LEB端子板必须与其连通，没有PE线要坚决杜绝“节外生枝”，只要保证该空间及平面范围内与LEB等电位联结端子板连通的可导电体相对所选择参考点具有相等或相近的电位即可达到防电击的目的。
3.等电位联结在后期装修或安装设备的建筑物内得不到延续
（1）存在的问题
在进行后期装修或新装设备的建筑物内，时常因伸臂范围内可同时接触的设备外露可导电部分之间或外露可导电部分与装置外可导电部分之间出现危险电位差而引发触电事故。
（2）产生的原因
土建电气与建筑物内待使用的设备不可能同时施工，再加上一些建筑物建成后存在整体出租、局部出售等客观原因，使用用途时常有变，用户为满足建筑物后期装修或后期特殊使用要求而安装或增设一些电气设施，因新增设备的安装不一定是原电气施工队伍，很可能只注重设置常规的漏电保护措施而疏漏将设备的各种保护性接地与功能性接地进行连接，原有建筑物的等电位联接在后期电气设施安装中不能得到及时的延续、补充和完善，使后期安装的电气设施游离于等电位联结防护范围之外，导致等电位联接在后期安装的电气设施中出现防护上的盲区。 （3）危害分析
我们拿标准图集《02D501-2》（P6）图示例来分析，以所有可触及的新增电气设备（M）为中心，人的伸臂范围内可同时触及的外露可导电部分（M）之间或外露可导电部分（M）和装置外可导电部分（C7）之间，图中可知C7可能为隶属于该建筑物内某类型的等电位联接中的装置外可导电部分，若C7所隶属的等电位联接范围内发生故障，在等电位联接的作用下，该等电位联接范围内的其它联结导电体与C7，相对于其隶属的等电位联接所选择的参考点，将带有相等或相近的电位，此时的正常电气设备（M）和（C7）之间必然会存在电压差；若某一新增电气设备（M）发生碰壳故障或绝缘损坏而漏电，则故障电气设备的外露可导电部分（M）带有故障电压，人同时触及故障设备和正常设备外露可导电部分或（C7），也会出现电位差，人成为存在电位差的两导电体之间的放电通路，当电位差达到10～20V时，放电电流足以使人发生心室纤维性颤动而致死，因为该放电通路不在正常的配电回路内，漏电保护、PE保护均无能为力，导致电击防护中出现盲区，但是如果在这些导电部分之间再用附加导线直接连通，使其电位相等或相近，就可以消除它们之间的电位差，有效地降低发生电击的机率。因此标准图集《02D501-2》说明3.4明确规定“在建筑物做了总等电位联接之后，在伸背范围内的某些外露可导电部分和装置外可导电部分导电部分间，再用导线附加连接，以使其间的电位相等或更相近”
（4）预防措施
在工程竣工移交建设单位时，原施工单位应在建筑物使用说明书中告知建设单位，或告知原建设单位在出租、出售建筑物相关协议中必须声明，若因后期使用需要或进行二次装修而安装电气设备，最好使用原建筑物电气施工队伍，另选电气安装队伍，应书面要求施工人员，在一个装置内或装置的一部分内，或供电线路的末端，不能满足自动切断供电的安全条件下，伸臂范围内必须考虑辅助等电位联接的设置，使建筑物局部等电位联结得到进一步完善、补充，避免MEB和LEB在后期新增电气设施中产生防护盲区，尽可能消除由客观因素产生的电位差。 4.结束语
综上所述，在建筑物未遭受雷电侵袭、内部电气设施正常工作、相关的保护措施运行良好，谈论以上等电位联接质量问题似乎是杞人忧天，然而当强大的雷击电磁脉冲侵袭建筑物防雷空间、或电气设施发生接地故障、或因电气设施绝缘损坏而漏电、或保护设施运行异常或超出其保护极限，上述问题可能就成为发生触电、火灾等事故的主要因素，其实等电位联结施工中出现的问题还有很多，这里所探讨的几个等电位联接施工质量问题只不过是众多质量问题的一些缩影，旨在抛砖引玉地唤起人们对该项技术的高度重视，施工技术人员要认真研究图纸及相关规范标准，向作业人员做好技术交底，亲临作业面指导把关，工程竣工移交时书面告知建设单位在建筑物用途改变或二次装修时做好必要的等电位联接延续工作，监理人员必须坚持原则，按设计文件、规范标准从严把关，关键部位旁站监理、重要环节跟踪检测，将一些质量问题消除在施工过程中，以确保等电位联接施工质量。
