陳萬(wàn)禎

(張家口市氣象局,河北張家口075000)

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步,雷電作為一種自然現(xiàn)象,與人們?nèi)粘Ｉa(chǎn)和生活息息相關(guān)并產(chǎn)生重要影響,雷電的巨大能量和破壞力給人類生命和財(cái)產(chǎn)造成的損失也是慘重的.據(jù)不完全統(tǒng)計(jì),中國(guó)每年有1 000多人因雷擊傷亡,雷擊造成的直接經(jīng)濟(jì)損失達(dá)數(shù)十億元,雷電災(zāi)害已成為僅次于暴雨洪澇、氣象地質(zhì)災(zāi)害的第三大氣象災(zāi)害.如何對(duì)建筑內(nèi)的設(shè)備和人身安全進(jìn)行有效的防護(hù)也就成為人們?nèi)找嬷匾暤膯?wèn)題,在國(guó)際電工標(biāo)準(zhǔn)IEC和 《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》GB 50057—94(2000年版)、《低壓配電設(shè)計(jì)規(guī)范》GB 50054—95、《供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB 50052—95、《民用建筑電氣設(shè)計(jì)規(guī)范》JGJ/T 16—92等都將把等電位連接規(guī)定為電氣安全的基本要求[1-3].

1 等電位連接的概念和幾種常見(jiàn)類型

根據(jù)國(guó)際電工標(biāo)準(zhǔn)IEC61024-1規(guī)定,等電位連接 (EB)就是在內(nèi)部防雷裝置中,能減小有雷電流引起的電位差的那一部分.具體某一建筑物而言,也就是將建筑物中各電氣裝置和其它裝置外露的金屬及可導(dǎo)電部分、人工或自然接地體用導(dǎo)體連接起來(lái).它的作用在于降低或減少建筑物內(nèi)間接接觸電壓和不同金屬部件間的電位差,并消除自建筑物外經(jīng)電氣線路和各種金屬管道引入的危險(xiǎn)故障電壓的危害,實(shí)現(xiàn)電位均衡.

按照國(guó)際通行規(guī)則,總等電位連接 (MEB)主要在建筑物雷電防護(hù)區(qū)LPZ0區(qū)和LPZ1區(qū)界面處,通過(guò)進(jìn)線配電箱近旁的總等電位聯(lián)結(jié)端子板 (接地母排)將下列導(dǎo)電部分互相連通;局部等電位連接(LEB)在建筑物內(nèi)的局部范圍內(nèi)按總等電位連接的要求再做一次等電位連接;輔助等電位連接 (SEB)在伸臂范圍內(nèi)有可能出現(xiàn)危險(xiǎn)電位差的可同時(shí)接觸的電氣設(shè)備之間或電氣設(shè)備與裝置外可導(dǎo)電部分 (如金屬管道、金屬結(jié)構(gòu)件)之間直接用導(dǎo)體作連接.

2 等電位連接作用

2.1 建筑物自身等電位連接

建筑物的共用接地系統(tǒng)在大范圍內(nèi)即為等電位連接,鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)建筑物利用基礎(chǔ)內(nèi)用作接地極的主筋做接地體,環(huán)形閉合,形成電氣通路.通過(guò)建筑物柱內(nèi)用作引下線的柱筋與樓層鋼筋網(wǎng)及屋頂?shù)谋芾讕?(針)連接在一起形成等電位,這樣就在電氣上成為法拉第籠式結(jié)構(gòu),它可以保證整個(gè)建筑物處在同一電位水平,人和設(shè)備在此環(huán)境中遭直擊雷威脅的概率是非常低的.

2.2 金屬管道等電位連接

通過(guò)對(duì)進(jìn)入建筑物內(nèi)的所有金屬管道在LPZ0區(qū)LPZ1區(qū)界面處做等電位連接,在很大程度上可降低建筑物內(nèi)間接接觸電擊的接觸電壓和不同金屬部件間的電位差,消除自建筑物外沿各種金屬管道竄入的危險(xiǎn)故障電壓,減少由金屬管道竄入的危險(xiǎn)故障電壓導(dǎo)致人身電擊或電氣火災(zāi)事故,經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的實(shí)踐證明等電位連接對(duì)于建筑物的防雷電波侵入作用非常有效.

2.3 供配電系統(tǒng)的等電位連接

建筑物供配電系統(tǒng)通常是由城市電網(wǎng)引入的交流電源,當(dāng)雷擊于電網(wǎng)附近或直擊在電網(wǎng)時(shí),能夠在線路上產(chǎn)生過(guò)電壓波,這種過(guò)電壓波沿線路傳送進(jìn)入戶內(nèi),通過(guò)交流電源系統(tǒng)侵入設(shè)備,造成設(shè)備損壞、火災(zāi)及人員傷亡.雷電過(guò)電壓波也能從交流電側(cè)或通信線路傳播到直流電源系統(tǒng),危及直流電源及其負(fù)載電路的安全,在建筑物防雷區(qū)界面處做等電位連接,通過(guò)等電位端子板將電氣裝置的接地線與基礎(chǔ)接地極相連.把通過(guò)電源線路傳來(lái)的雷電流直接泄入大地,同時(shí)等電位連接又可以防止局部電位升高產(chǎn)生的電位差.按照國(guó)家強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)GB50054-95,對(duì)建筑物電源與設(shè)備的防雷接地應(yīng)采用等電位連接.由于雷電流峰值非常大,流經(jīng)之處都立即升至很高的電位 (相對(duì)于大地而言),因此對(duì)于附近尚處在大地電位的電氣、電子設(shè)備和人產(chǎn)生旁側(cè)閃爍,容易引起設(shè)備和人身事故.所以等電位連接是建筑物供配電系統(tǒng)防雷的關(guān)鍵措施這一.

如對(duì)于建筑物供配電系統(tǒng)采用TN系統(tǒng)而言,此系統(tǒng)等電位連接另一個(gè)重要作用是它可清除常用的TN系統(tǒng)內(nèi)沿PEN線和PE線傳導(dǎo)的故障電壓引起的電氣事故.在建筑物電源進(jìn)線處設(shè)置電氣接地母排,配電箱 (柜)內(nèi)PE線、金屬保護(hù)管、設(shè)備外殼和建筑物的地下鋼筋均與此接地母排可靠連接.通過(guò)總等電位連接而處在同一電位上,建筑物內(nèi)不會(huì)出現(xiàn)電位差.總等電位連接能消除TN系統(tǒng)沿PEN線、PE線傳導(dǎo)來(lái)的故障電壓 (也包括沿其他金屬管道傳導(dǎo)來(lái)的故障電壓)引起的電擊事故,所以等電位連接對(duì)TN系統(tǒng)電氣裝置非常重要.

2.4 信息系統(tǒng)的等電位連接

對(duì)信息系統(tǒng)的各個(gè)外露可導(dǎo)電部件應(yīng)建立等電位連接網(wǎng)絡(luò),并與共用接地系統(tǒng)相連,接至共用接地系統(tǒng)的等電位連接網(wǎng)絡(luò)有兩種結(jié)構(gòu):S型 (星型)結(jié)構(gòu)信息系統(tǒng)的所有金屬組件僅通過(guò)一點(diǎn)與共用接地系統(tǒng)連接,形成Ss等電位連接網(wǎng)絡(luò).但是S型等電位連接網(wǎng)絡(luò)用于相對(duì)較小、局部的系統(tǒng),且所有設(shè)施管線和電纜宜從接地基準(zhǔn)點(diǎn)處附近進(jìn)入該信息系統(tǒng);M型 (網(wǎng)型)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的各金屬組件通過(guò)多點(diǎn)接至共用接地系統(tǒng),從而構(gòu)成Mm等電位連接網(wǎng)絡(luò).通常,M型等電位連接網(wǎng)絡(luò)宜用于延伸較大的開(kāi)環(huán)系統(tǒng),且在設(shè)備之間敷設(shè)許多線路和電纜,以及設(shè)施和電纜從若干處進(jìn)入該信息系統(tǒng).

對(duì)復(fù)雜的信息系統(tǒng),可采用兩種結(jié)構(gòu)組合的等電位連接網(wǎng)絡(luò).一個(gè)S型局部等電位連接網(wǎng)絡(luò)可與一個(gè)M型網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)組合在一起.

2.5 功能性的局部等電位連接

帶淋浴的衛(wèi)生間、電梯機(jī)房、計(jì)算機(jī)機(jī)房、監(jiān)控機(jī)房等宜做局部等電位連接.將局部范圍內(nèi)的各種金屬管道、樓板中的鋼筋以及電源的保護(hù)線和用電設(shè)備金屬外殼等用-40×4熱鍍鋅扁鋼或6 mm2以上的銅芯導(dǎo)線相互聯(lián)通.局部等電位連接進(jìn)一步消除自總等電位連接后沿PEN線或金屬管道傳導(dǎo)的危險(xiǎn)故障電壓,降低預(yù)期接觸電壓.例如對(duì)于浴室被國(guó)際電工標(biāo)準(zhǔn)列為電擊危險(xiǎn)大的特殊場(chǎng)所,遭雷擊擊事故也屢屢發(fā)生,為此浴室內(nèi)要求作局部等電位連接.在如此小范圍內(nèi)的等電位連接,施工操作簡(jiǎn)單方便,易于維護(hù)管理,安全效果明顯,其故障時(shí)的電位差微不足道,有效地保證了人身安全.局部等電位連接對(duì)建筑物防雷和電子信息設(shè)備的防雷以及其抗干擾也是必不可少的.

3 結(jié) 論

雷電災(zāi)害被國(guó)際電工委員會(huì) (IEC)稱為 “電子化時(shí)代的一大公害”.從某種意義上說(shuō),科技越發(fā)達(dá),雷擊對(duì)人們的威脅就越大.建筑物防雷工作是一項(xiàng)較復(fù)雜的系統(tǒng)工程,根據(jù)氣象部門(mén)防雷的經(jīng)驗(yàn),只要認(rèn)真執(zhí)行國(guó)家有關(guān)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn),一般情況下就能使其達(dá)到安全可靠和穩(wěn)定運(yùn)行的要求.

[1]GB50057-94.《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》.中國(guó)計(jì)劃出版社,2001.2[S]

[2]JGJ/T16-92.《民用建筑電氣設(shè)計(jì)規(guī)范》.中國(guó)計(jì)劃出版社出版,1993.10[S]

[3]GB50052-95.《供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》.中國(guó)計(jì)劃出版社,1996[S]