智能建筑等電位連接與接地辨析

【摘 要】智能建筑接地系統檢測過程中，針對有些現場技術人員因不清楚等電位連接與接地概念及其電阻檢測方法的區別而錯誤使用檢測儀表的情況，闡述了等電位連接與接地的概念差異，并從檢測原理、檢測所使用儀器和檢測方法這三個方面，對等電位連接電阻與接地電阻的檢測差異進行了辨析。

【關鍵詞】等電位；接地；檢測

智能建筑中裝備有大量的計算機、通信及信息系統的現代化設備。系統中的微電子設備功耗小、工作電壓低、絕緣程度低，對過壓耐受能力差，抗干擾、抗電涌的能力差等致命弱點，一旦遭雷電干擾，其后果不但會使這些昂貴的設備損壞，而且有可能使整個系統的運行中斷，造成巨大的經濟損失。

防雷接地是為了消除雷電過電壓危險影響的接地，例如避雷針、避雷線和避雷器的接地。建筑物防雷檢測中，接地電阻的檢測是防雷檢測的主要項目之一，其主要目的是為了監測接地裝置的散流效果。隨著《中華人民共和國氣象法》的實施和《建筑物防雷設計規范》版的推廣，我國新建建筑物中實施等電位連接的比例大幅度提高。檢測部門在對新建建(構)筑物施工監督階段的跟蹤驗收檢測及對易燃易爆場所的防雷防靜電檢測中，等電位連接電阻檢測是極為重要的檢測項目。但在實踐中，由于等電位連接檢測項目作為防雷檢測項目之一的時間不長，現場技術人員因對等電位連接與接地概念及檢測方法的區別不清，以致錯誤使用檢測儀表，造成檢測結果欠真實，甚至引起用戶對檢測結果不信任。這里，針對實際工作中等電位連接電阻與接地電阻檢測存在的問題，對等電位連接電阻與接地電阻的概念及檢測差異進行了介紹。

1 等電位連接與接地的概念差異

等電位連接與接地是兩種保證電氣安全的措施，我國過去強調的是接地，而國際電工委員會強調的是等電位連接，并在近幾年被引入我國國家標準中。等電位連接是設備和裝置可導電部分的電位基本相等的電氣連接。接地是防止接觸電壓觸電的一種技術措施。其原理是利用接地裝置足夠小的接地電阻值，降低故障設備外露可導電部分的對地電壓，使其不超過安全電壓極限值，達到防止接觸電壓觸電的目的。電氣設備采用接地保護時，要保證人身安全，接地電阻一般應在4Ω以下。考慮到土壤不同其電阻率不同，有時花費很大人力物力做接地裝置，接地電阻卻很難降下來，接地保護效果不好，所以從理論上說，接地只能降低人被傷害的程度，而不能真正保證人身安全。實施等電位連接就可避免土壤電阻率的影響，對接地電阻的要求可以降低，并且應用范圍更廣。等電位連接概念的范疇要比接地的范疇寬，一根220V的輸電線路對地有220V 的電位差，一只鳥站在一根導線上是安全的，因其兩腳間是等電位，但若它跨接在兩相導線上就會觸電。

在防雷實踐中通常所做的安全接地其實就是等電位連接，它以地電位作為基準電位。由于它連接的范圍大、線路距離長，減少故障接觸電壓的效果并不好。采用等電位連接線將分散的金屬部件連接起來可有效降低回路電阻，這樣更安全。可見，等電位連接電阻是指將諸導電物體用等電位連接導體連接而在其兩端形成的過渡電阻；接地電阻是指接地電流經接地體注入大地時，在土壤中以電流場形式向遠方擴散時所遇到的土壤電阻。

2 等電位連接電阻與接地電阻的檢測差異

2.1 檢測原理不同

目前，接地電阻的檢測技術已經很成熟，可選用的設備也非常多，如接地電阻測量儀、鉗型表等。在等電位連接的檢測工作中，絕大多數地區的檢測人員所用的是萬用表或接地電阻測量儀，這并不合理。因為等電位連接電阻與接地電阻的檢測原理是有差異的，為了弄清它們的檢測原理，有必要了解接地電阻測量儀、鉗型表與等電位連接電阻測量儀的工作原理。

2.1.1 接地電阻測量儀的工作原理

接地電阻是指電流從接地體流入大地向遠方擴散時所受到的土壤電阻。在對其檢測時通常檢測被測接地體與電位為零的遠方（20m）以外接地極之間歐姆律電阻。其工作原理見圖1。

由圖1可見，在距被測接地20m的地方加1個電位輔助接地極，在距被測接地體40m的地方加1個電流輔助接地極。電源接通后，電流沿被測接地體、土壤和電流輔助

接地極構成回路，只要測得了回路流過的電流（I）和電位輔助接地極與被測接地體之間的電壓， 就可求得接地電阻(RX)的值(U/I)。

2.1.2 鉗型表的工作原理

鉗型表通常被用在為了克服測量接地電阻時需要打輔助接地極十分困難的情況下，其實質是測試包括地電阻在內的回路電阻。其工作原理見圖2。

由圖2可見，鉗型接地電阻測試儀的鉗頭結構為兩個獨立線圈，分別為電壓線圈和電流線圈。 用于測量時，鉗型表必須鉗在被測接地極的分支上， 電壓線圈使被測回路產生一個感應電動勢(E)，由RX處流出電流(I )經由地回路，從R1，R2…，RN并聯接地極分支流回儀表處。電流線圈可測得I值，這樣儀表顯示器可顯示進而求得RL值(E/I)。由于RL = RX + R1‖R2‖…‖RN

R1‖R2‖…‖RN ，指R1，R2…，RN的并聯電阻，此處忽略地回路電阻和回路導線電阻和接點的接觸電阻。當N足夠大時， R1‖R2‖…‖RN趨于0，此時RL = RX ，即回路電阻為被測接地體的接地電阻。

2.1.3 等電位連接電阻檢測表的工作原理

按照《建筑物電氣裝置檢驗》（IEC60364 -6-61)中的要求，檢測等電位連接的導通性能應采用直流或交流，空載電壓4~24V、最小檢測電流 0.2A的檢測電源，電壓太低、電流太小時，測得的接觸電阻增大，檢測結果不準確。等電位連接電阻檢測表工作原理見圖3。

由圖3可見，RP為被測等電位連接部分的電阻，RW為連接導線的阻抗，R為120W、5Ω線繞可變電阻，A為5A電流表，V為25V電壓表，T為150V#8226;A降壓變壓器，S為單極單投開關，B為等電位連接端子板。測時先將開關S 斷開，記下降壓變壓器的開路電壓U1；然后閉合開關S，調節可變電阻R使電流表顯示適當電流值（I），例如，I為0.25A，記錄下來電壓表讀數U2值（IR），因電壓表內阻甚大于R，可得

U1= I ( R + RW + RP ) = U2 + IRW + IRP

進而可得到等電位連接電阻值（RP），即

RP =（U1﹣U2 ）／I﹣RW

2.2 檢測所使用的儀器不同

接地電阻檢測一般使用接地電阻測量儀和鉗型表。等電位連接電阻檢測一般使用等電位連接電阻測量儀或毫歐表。

2.3 檢測方法的不同

2.3.1 接地電阻測量儀與鉗型表檢測接地電阻方法的區別

接地電阻測量儀用來檢測接地體或接地網的接地電阻值，鉗型表是用來檢測包含地電阻在內的回路電阻的，鉗型表適用于檢測多點接地系統的接地電阻檢測，其基本條件是接地系統中各接地極之間無電氣聯系，但絕對不能用于獨立接地體或各接地體之間有電氣連接的接地網的接地電阻檢測。對于單根引下線、單個接地極的接地電阻的檢測，若采用鉗型表，由于單個接地極無法構成閉合回路，必須尋找一參考接地極，如其附近的其他接地極、已知埋地金屬管道、建筑地網等；然后，通過補助導線構成閉合回路，此時所測得的電阻值是兩個接地極的接地電阻值之和，但要知道參考接地極的接地電阻，才可求得所需的接地極的接地電阻值。可見，在檢測接地電阻時，接地電阻測量儀與鉗型表不能相互替代。

2.3.2 等電位連接電阻測量儀與接地電阻檢測儀表的使用區別

等電位連接測量儀是測量金屬之間等電位連接電阻的專用儀表，即一種用于測量金屬與金屬之間連接電阻的大電流、高精度、智能型小電阻測量儀，它不能用來測量接地電阻。

接地電阻測量儀測量的電流通過接地體向大地泄放時土壤的等值電阻，所以它不能用于測量金屬與金屬之間的連接電阻。即使使用高精度萬用表和一些具有校驗線電阻功能且可用于導通測試的接地電阻測量儀，由于其電源本身的局限性，如測量電流較小或不能連續輸出大電流，所以無法滿足等電位連接電阻測試時對測試電流不小于0.2A的要求。另外，現在一些兆歐表也加上了等電位測量功能，但電源（干電池）無法滿足現場要求。

3 小結

上文針對智能建筑接地系統檢測過程中，有些現場技術人員因不清楚等電位連接與接地概念及其電阻檢測方法的區別而錯誤使用檢測儀表的情況，闡述了等電位連接與接地的概念差異，并從檢測原理、檢測所使用儀器和檢測方法這三個方面，對等電位連接電阻與接地電阻的檢測差異進行了辨析。但有關從事防雷、電氣安全現場檢測的技術人員要在實踐中透徹理解等電位連接與接地概念，完全熟悉等電位連接電阻與接地電阻在檢測中的區別，還必須加強對相關規范和標準的學習，并在實際工作中勤于思考、認真總結，只有這樣，才能正確選擇相應的檢測儀器，確保檢測結果準確、真實、公正。

參考文獻：

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