等電位聯(lián)結(jié)及安全應(yīng)用分析

田棟全

摘 要 闡述低壓配電系統(tǒng)中的等電位聯(lián)結(jié)的意義，根據(jù)理論分析，深入剖析了等電位聯(lián)結(jié)的實(shí)際應(yīng)用效果，可以較好地認(rèn)識(shí)到等電位聯(lián)結(jié)的實(shí)際作用。

【關(guān)鍵詞】等電位聯(lián)結(jié) 理論 應(yīng)用

1 等電位聯(lián)結(jié)的意義

等電位聯(lián)結(jié)是將相鄰但不相聯(lián)的電氣裝置用良導(dǎo)體做電氣連接，使相鄰的電氣裝置、電氣設(shè)備及其它可導(dǎo)電的裝置或設(shè)備電位相等或相近，稱之為等電位聯(lián)結(jié)。很多電氣行業(yè)專家也認(rèn)真解讀過“等電位聯(lián)結(jié)”詞組中“聯(lián)結(jié)”的含義，認(rèn)為，將兩個(gè)導(dǎo)體人為的使其接觸，以滿足導(dǎo)電的要求，稱之為“連接”。而“聯(lián)結(jié)”也是一種“連接”，但其作用主要是傳遞電位而非傳遞電流。

2 等電位聯(lián)結(jié)的作用

從等電位聯(lián)結(jié)的定義可以看出，等電位聯(lián)結(jié)是將相鄰但不相聯(lián)的電氣裝置用良導(dǎo)體做電氣連接，使相鄰的電氣裝置、電氣設(shè)備及其它可導(dǎo)電的裝置或設(shè)備電位相等或相近，為什么要是使得相鄰的可導(dǎo)電設(shè)備或裝置電位相等或相近呢？原因如下：

（1）降低建筑物內(nèi)間接接觸電壓和不同可導(dǎo)電設(shè)備的電位差。

（2）避免自建筑物外經(jīng)電氣線路和金屬管道引入的故障電壓的危害。

（3）減少保護(hù)電氣動(dòng)作不可靠帶來的威脅和有利于避免外接電磁場(chǎng)引起的干擾。

3 等電位聯(lián)結(jié)與等電位接地關(guān)系

我們?cè)诠ぷ髦杏袝r(shí)不太注意等電位聯(lián)結(jié)和等電位接地的區(qū)別，甚至有部分人認(rèn)為等電位聯(lián)結(jié)就是等電位接地，其實(shí)二者是既有相同點(diǎn)，又有不同點(diǎn)，不能將二者混淆，應(yīng)區(qū)分開。

4 等電位聯(lián)結(jié)的分類

4.1 總等電位聯(lián)結(jié)

總等電位聯(lián)結(jié)作用于全建筑物，它在一定程度上可降低建筑物間間接接觸電擊的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。它通過進(jìn)線配電箱近旁的接地母排（總等電位聯(lián)結(jié)端子板）將下列可導(dǎo)電部分互相連通：

--進(jìn)線配電箱的PE母排；

--共用設(shè)施的金屬管道，如上、下水、熱力、燃?xì)夤艿溃?/p>

--建筑物金屬結(jié)構(gòu)；

--如果設(shè)置有人工接地，也包括其接地極引線。

4.2 輔助等電位聯(lián)結(jié)

在導(dǎo)電部分間，用導(dǎo)線直接連通，使其電位相等或相近，稱作輔助等電位聯(lián)結(jié)。

4.3 局部等電位聯(lián)結(jié)

在一局部場(chǎng)所范圍內(nèi)將個(gè)可導(dǎo)電部分連通，稱作局部等電位聯(lián)結(jié)。

它可通過局部等電位聯(lián)結(jié)端子板將下列部分互相連通：

--PE母線或PE干線；

--共用設(shè)施的金屬管道；

-建筑物金屬結(jié)構(gòu)。

上述等電位聯(lián)結(jié)分類中，電氣設(shè)計(jì)者或建設(shè)施工者不太理解輔助等電位聯(lián)結(jié)與局部等電位連接的聯(lián)系與區(qū)別，這里做一簡(jiǎn)單討論理解。在建筑物做了總等電位聯(lián)結(jié)之后，在伸臂范圍內(nèi)的某些外露可導(dǎo)電部分與裝置外可導(dǎo)電部分之間，再用導(dǎo)線附加聯(lián)結(jié)，以使其間的電位相等或更接近，稱之為輔助等電位聯(lián)結(jié)。局部等電位聯(lián)結(jié)可看做在一局部場(chǎng)所內(nèi)的多個(gè)輔助等電位聯(lián)結(jié)。

5 等電位聯(lián)結(jié)提高安全的應(yīng)用

在建筑電氣使用中，需確保電氣設(shè)備、電氣裝置使用者的安全，安全已擺在我們當(dāng)今社會(huì)生產(chǎn)生活的首要位置上，所以我們電氣設(shè)計(jì)者需要確保電氣使用者的安全，做好電氣安全設(shè)計(jì)。其中等電位聯(lián)結(jié)就是提高電氣使用者安全的方法之一。

建筑物采某用TN-C-S系統(tǒng)供電，建筑物地下室設(shè)有與大地絕緣的防水層，PEN線進(jìn)戶后分為PE線和N線，并打入人工接地極將PE線重復(fù)接地，變電所系統(tǒng)接地的RA 和建筑物重復(fù)接地的RB 組織分別為4歐及10歐，各段的電阻如圖1中所示，為簡(jiǎn)化計(jì)算，我們忽略工頻條件下的回路導(dǎo)體電抗和變壓器電抗。

如圖1所示，此建筑物內(nèi)電氣設(shè)備發(fā)生接地故障，此時(shí)的設(shè)備外殼的預(yù)期接觸電壓Ut1分析及計(jì)算如下：

發(fā)生故障后，相?；芈冯娏饔上嗑€L（0.1歐）流經(jīng)建筑物內(nèi)PE線（0.06歐），再經(jīng)PEN線（0.04歐）與大地的并聯(lián)回路（10+4歐）返回至變壓器中性點(diǎn)，全回路電阻R和短路電流Id為：

R=0.1+0.04+（0.06//14）≈0.18Ω，Id=220/0.18=1222A

Ut1=Id*RPE + IdB*RB =1222*0.04 + 1222*0.06*10/（4+10+0.06） = 101V > 50V

由以上計(jì)算可知，此時(shí)的接觸電壓已經(jīng)大于規(guī)范規(guī)定的安全電壓，為了保證人員的在設(shè)備故障狀態(tài)下的安全，我通過下述方法看看能否解決這個(gè)問題，見圖2。

如圖2，若在建筑物不做重復(fù)接地而改為等電位，各線段的電阻如圖所示，則，做總等電位聯(lián)結(jié)后設(shè)備A處發(fā)生接地故障時(shí)的預(yù)期接觸電壓值Ut2分析計(jì)算如下：

發(fā)生故障后，相保回路電流由相線L（0.1歐）流經(jīng)建筑物內(nèi)PE線（0.04歐），再流經(jīng)PEN線（0.06歐）返回至變壓器中性點(diǎn)，全回路電阻R和短路電流為：

R = 0.1 + 0.04 + 0.06 = 0.2Ω Id=220/0.2=1100A

接觸電壓Ut2 = Id * RPE =1100*0.04 = 44V < 50V

由以上分析可知，在做了總等電位聯(lián)結(jié)后，設(shè)備在故障情況下，大大提高了人員受到電擊傷害的可能性，如果經(jīng)過核算，即使設(shè)計(jì)了等電位聯(lián)結(jié)，但仍達(dá)不到員安全要求，我們應(yīng)設(shè)計(jì)其它方法來提高TN系統(tǒng)接地故障保護(hù)措施。

6 結(jié)束語

在設(shè)計(jì)工作中，有的設(shè)計(jì)者對(duì)等電位聯(lián)結(jié)的設(shè)計(jì)方法模糊不清，建設(shè)施工者也不夠重視，通過本文的講解與舉例說明，希望廣大設(shè)計(jì)者和建設(shè)施工者能夠清楚的認(rèn)識(shí)到等電位聯(lián)結(jié)的意義，具體設(shè)計(jì)方法和施工方法，切勿疏忽大意，解決好各個(gè)問題，讓電氣裝置安全、可靠、穩(wěn)定的運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)

[1]劉介才.工廠供電[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2010.

[2]天津電氣傳動(dòng)設(shè)計(jì)研究所.電氣傳動(dòng)自動(dòng)化技術(shù)手冊(cè)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2014.

[3]黃晉華.電氣裝置安裝工程施工與驗(yàn)收1000問[M].北京：中國(guó)電力出版社，2005.

作者單位

寶鋼工程技術(shù)集團(tuán)有限公司 上海市 201900