電擊防護-保護等電位聯結之我見

馬亞雄， 高 磊， 盧 歡

(中國海誠工程科技股份有限公司，上海 200031)

0 引言

保護等電位聯結作為電擊防護措施之一，工程建設中便于實施且效果顯著，應用十分廣泛。但在實際設計工作中，由于對其基本原理理解不足、概念術語不清晰及設置要求不明確，導致大部分設計人員對保護等電位聯結不重視、設置不合理或不經濟。本文僅對電擊防護措施中的保護等電位聯結進行探討，期望可以解答上述問題，對用于爆炸危險場所、抗電磁干擾及雷電防護等的保護等電位聯結，不在本文探討之列。

1 簡要介紹

保護等電位聯結，顧名思義就是將要求范圍內的外露可導電部分和外界可導電部分聯結在一起，使之不超過可直接接觸電壓限值。就人體電擊防護而言，參考《工業與民用供配電設計手冊(第四版)》(以下簡稱“手冊”)或GB/T 3805-2008《特低電壓(ELV)限值》中要求，可直接接觸電壓限值一般推薦為：一般干燥環境，AC 50V；一般潮濕環境，AC 25V； 一般水下環境，AC 12V。根據其作用不同，保護等電位聯結可分為總等電位聯結和輔助等電位聯結。

總等電位聯結的作用：將進入建筑物的外露可導電部分和外界可導電部分進行聯結，防止建筑物外傳入危險電位。此為自動切斷電源電擊防護措施的必選項，因為建筑物內保護電器無法檢測到建筑物外設備的故障電流，但故障電壓卻可以傳導至建筑物內。

輔助等電位聯結的作用：將某個區域內的可同時觸及的外露可導電部分和外界可導電部分進行聯結，使其電位差保持在安全范圍內。此處應注意，較于時間較早的GB 50054-2011《低壓配電設計規范》(以下簡稱GB50054)，最新的GB/T 16895.3-2017《低壓電氣裝置 第5-54部分：電氣設備的選擇和安裝 接地配置和保護導體》(以下簡稱16895.3)的附錄B可看出，已無“局部等電位”之概念。

為方便后續論述和表達更加直觀，以16895.3附錄B為基礎，給出圖示1。

圖1 保護等電位聯結和接地配置示例

2 具體分析

2.1 總等電位聯結

通常在總配電間設置總等電位聯結端子箱，在設備機房(如水泵房、空調機房、燃氣表間等)設置等電位聯結端子板，上述兩者均和接地裝置連接，整體認為是總等電位聯結。

上述做法不妥之處：各類金屬管線應在進入建筑物處，進行保護等電位聯結。接地裝置內結構鋼筋作為總等電位的延伸部分將各等電位端子連接，當鋼筋采用綁扎方式連接時，其連接認為是不可靠的。依據見：16895.3的附錄C中C.3.5“基礎內鋼筋僅有鐵絲所做的綁扎連接不適用于保護目的”，此處保護應包括雷電防護和電擊防護。

正確的做法可參考國標圖集15D502《等電位聯結安裝》(以下簡稱15D502)，作為總等電位聯結組成部分的各等電位端子應通過環形導體連接起來，且應各自接地，保證進入建筑物的各類管線就近進行保護等電位聯結，如圖1所示。

總等電位保護聯結導體截面，見GB50054第3.2.15款或16895.3第544.1款。此處應注意，不同于時間較早的GB50054稱PE導體為“保護導體”，最新的16895.3第541.3.6款明確“用于電擊防護時，保護導體包括保護聯結導體、保護接地導體和接地導體”，如圖1所示“1和5”，PE導體應為“保護接地導體”。

2.2 輔助等電位聯結

通常在設置滿足要求的總等電位聯結的基礎上，還需根據具體情況設置輔助等電位聯結。設置輔助等電位的情況有：在一般場所，根據GB 50054 第5.2.5款，要求在保護電器不能在規定時間內可靠切斷電源時，即：自動切斷電源措施失效，對TN系統不滿足GB 50054第5.2.8款要求，或不滿足《19DX101-1 建筑電氣常用數據》(以下簡稱“19DX101-1”)表4.31的要求，才在某個區域設置輔助等電位聯結。在特殊場所(GB16895系列標準中的第7部分)中，如浴室、游泳池等是基于其直接接觸電壓限值要求更嚴格出發；牛棚等農業養殖場所是基于動物電擊耐受能力低于人體出發；游藝場所、臨時施工場所等基于實際管理困難、人員復雜出發等，設置保護等電位聯結作為附加保護措施。

通常情況下，采用保護電器(如斷路器、熔斷器等)實現自動切斷電源措施，可滿足規范標準要求，即保護電器能在規定時間內可靠切斷電源，亦或可采取減小斷路器瞬時脫扣電流、減小線纜阻抗、采用RCD等措施，來優先滿足規范標準要求。因此，一般情況下僅需要在特殊場所設置輔助等電位聯結。

在實際設計，在廚房、分配電間、車間等處設置輔助等電位聯結，主要是基于主觀感覺該類場所是潮濕環境、用電設備多、可活動空間小等，存在電擊危險，安全起見設置了輔助等電位聯結。其實當自動切斷電源措施有效時，是本來可以不設置的。

如圖1所示，輔助等電位聯結“SEBT”并沒有和區域內的結構鋼筋聯結，也沒有接地裝置T1連接。因為輔助等電位聯結的目的，僅僅是保證某個區域內人可同時觸及的外露可導電部分和外界可導電部分不存在危險電位差，區域內結構鋼筋是不可觸及部分。設置輔助等電位端子(箱)，是為了方便實施和便于檢驗，極限情形下，甚至可以直接將某個區域內人可同時觸及的外露可導電部分和外界可導電部分直接用保護聯結導體聯結，也可達到輔助等電位聯結的作用。不與接地裝置連接，是因為該區域內已經通過用電設備的PE導體，和接地裝置進行了連接，如圖1中SEBT處至MET處的1的路徑。與接地裝置進行聯結，屬于總等電位聯結的內容，輔助等電位聯結無此內容。將輔助等電位和接地裝置連接，會導致正常泄漏電流和故障電流沿PE導體之外的路徑回流，如圖1中SEBT處至MET處的虛線5的路徑，是不期望的路徑。至于16895系列標準中的第7部分提到的特殊場所，如游泳池、家畜養殖場所等利用結構鋼筋網或設置金屬網格，其目的是電位均衡，并非是為了輔助等電位聯結。

輔助等電位保護聯結導體的截面，由GB50054第3.2.16款或16895.3第544.2款可知：聯結外露可導電部分的保護聯結導體，和區域內PE導體的截面有關，因為該部分保護聯結導體可能會通過正常泄露電流和接地故障電流；聯結外界可導電部分的保護聯結導體，應滿足GB50054第3.2.14.3款或16895.3第543.1.3款要求，即最低機械強度要求。因此，在用電設備容量較大的車間、廚房和分配電間設置輔助等電位聯結時，不同于總等電位保護聯結導體截面有不大于25mm2的限制要求，輔助等電位保護聯結導體截面可能會超過25mm2，這顯然是不合理且不經濟的。而且大部分I類用電設備，其內部都會有和PE導體聯結的端子，如配電箱門內、燈具內等。若再在這些區域設置輔助等電位聯結，勢必會出現不便于施工、影響美觀、破壞設備外觀等情形，這顯然也是不合理且不經濟的。

根據GB/T 17045-2008《電擊防護 裝置和設備的通用部分》中3.6節可知，外界可導電部分為非電氣裝置的組成部分，且易引入電位(通常為地電位)的可導電部分。如廚房內的水槽(排水軟管為塑料)、與地絕緣的金屬桌子(桌角墊有橡膠)、金屬椅子等，由于無法引入地電位，不應屬于外界可導電設備，此類設備亦無可用于等電位聯結的端子，無需進行輔助等電位聯結。因此，某些區域內并不是所有可導電部分都需要進行等電位聯結。

正確的做法是：一般場所，當自動切斷電源措施失效時，對于可同時觸及的外露可導電部分和外界可導電部分，需設置輔助等電位聯結；特殊場所，應按照16895系列標準中的第7部分的要求，針對可同時觸及的外露可導電部分和外界可導電部分，設置輔助等電位用于附加保護。

2.3 橋架等電位聯結

當前現行的很多規范標準，要求“橋架應各段用保護聯結導體跨接、且每30m需要和PE導體聯結，首尾應可靠接地”。通常采取在橋架內設置扁鋼或者橋架各段跨接，就近與等電位聯結端子聯結措施實現上述要求。此處應注意，在國際上是沒有“橋架”一詞，只有導管conduit、管槽ducting、槽盒trunking、托盤tray、梯架ladder。國內相關規范標準中在術語使用中會出現“橋架”，是不準確的，準確的術語可參照GB/T 2900.71-2008《電工術語電氣裝置》第3.6章節。

實際情況中，大部分橋架位于人不可觸及的位置，不存在電擊危險。配電間等處可觸及橋架，其內部敷設的大部分是帶有非金屬護套的電纜。依據GB 16895.21-2011《低壓電氣裝置 第4-41部分：安全防護 電擊防護》(以下簡稱“16895.21”)第412.2.4款，該類布線系統基本絕緣為基本保護，非金屬護套為故障保護，滿足雙重絕緣或者加強絕緣的要求，為II類設備，可不必再采取其他電擊防護措施。

根據17045中3.6節的注可知，用于敷設帶有非金屬護套線纜的橋架，僅在配電箱故障或者用電設備故障時，會因為接觸到帶電的外露可導電部分(配電箱外殼或用電設備外殼)而變成帶電體，此時橋架不被認為是外露可導電部分。

因此，關于橋架(金屬配管類同)設置等電位聯結的要求，對用于敷設帶有非金屬護套線纜的橋架，從電擊防護措施的保護等電位聯結而言，是非必須的。若要跨接，不僅需要滿足機械強度要求。因為，當橋架或金屬線管和PE導體連接時，可能會將故障電流分流，如圖1中的虛線5所示。

3 結束語

就電擊防護措施而言，實際設計中的基本原則為：一般場所中應該以總等電位聯結和保護電器自動切斷電源為主，布線系統應該以自動切斷電源和雙重絕緣或加強絕緣為主，在自動切斷電源失效時，采用輔助等電位聯結補充；特殊場所應該以RCD(30mA)和輔助等電位聯結等作為附加保護。因此，電擊防護措施中保護等電位聯結的設置，應該是有限的、便于施工、便于檢驗且經濟合理的。對于目前設計中的通常做法，如分配電間、車間內等采用與接地裝置連接的一圈扁鋼作為等電位聯結、橋架內設置通長扁鋼等，可能是因為未設置單獨的PE導體而以扁鋼或建筑物鋼筋作為PE導體的遺留做法，或是出于雷擊防護或者抗電磁干擾而設置的等電位聯結。