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摘 要：介绍接地与等电位联结的基本概念及等电位联接在低压系统用电安全中的作用；给出在不同接地系统形式下，间接接触电压的计算方法，并根据间接接触电压的限值要求，推导出等电位联结线的阻抗限值的一次表达式，进而计算给出现代典型工业建筑中等电位连接线截面、长度选取的方法及原则。
关键词：等电位联结 工频接地电阻 间接接触电压
中图分类号：TU856 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2016）10（b）-0035-04
Discussion About Equipotential Bonding in Industrial Buildings
Zhao Keyu1 Zhang Jinsong2
（1.United Design Group Wuhan branch； 2.China Light Industry Wuhan Design Engineering Co.Ltd，Wuhan Hubei，430000， China）
Abstract：Introduce the basic conception of earthing、equipotential bonding and the function of equipotential bonding in security of low voltage system；Give the indirect touch voltage calculating method in different grounding earth system.Give the method、principle of selecting cable’s cross-sectional area and length.
Key Words：Equipotential bonding； Power frequency grounding resistance； Indirect touch voltage
在配电系统设计中，等电位联结是降低接触电压，防止间接接触电击的有效措施。但在现有的规范和手册中仅对等电位联结的最大及最小截面做了相应规定，而对截面大小的选择及相应截面的最大允许长度未给出相应的计算方法和选用原则，该文就此方面做出相应的探讨，并给出典型工业厂房使用条件下等电位联结线的选用原则。
1 接地与等电位联结
接地（Earthing）是指将电力系统或电气装置的某些导电部分，经接地线连接至“地”。“地”是指能供给或接受大量电荷可用来作为良好的参考电位的物体，一般指大地，工程上取为零电位。接地根据作用的不同可以分为功能性接地、保护性接地和电磁兼容性接地三大类[1]。
等电位联结（Bonding）是将电气设备的外露可导电部分、装置外导电部分等用金属导体适当地联结起来，使电气设备有故障电流流过时，人所能接触到的两个导体间的电位基本相等。等电位联结与接地的含义是不同的，接地能够切断故障回路，防止电气火灾，也能起到电气安全防护的作用；等电位联结能够减小接触电压，防止间接接触电击。因此，IEC TC64前主席D.W.M Latimer先生针对这种情况曾明确著文说明“Earthing is not bonding and binding is not earthing”[2]。
2 等电位联结的作用与措施
等电位联结可以降低建筑物内间接接触电压和不同金属物体间的电位差，避免自建筑物外经电气线路和金属管道引入的故障电压的危害；减少保护电器动作不可靠带来的危险。总等电位联结在降低接触电压方面比接地更有效[3]，可消除沿线路传导的故障电压，局部等电位联结可以有效降低故障时的接触电压[4]。在电气工程中，常见的联结措施有3种，即总等电位联结（MEB）、辅助等电位联结（SEB）和局部等电位联结（LEB）。这3种等电位联结在原理上都是相同的，不同之处仅在于作用范围和工程做法，这些在以往的手册和相关文獻中均有说明，此处不再赘述[5]。
3 工业厂房内不同接地形式低压配电系统等电位联结线截面的选择
3.1 工业厂房低压配电系统的特点
现代工业通常占地面积较大，厂房内变压器众多，接地形式多样，TN、TT、IT系统在工业厂房内均有可能应用。厂房内基础的地梁钢筋全部相互连通，以整个厂房的基础作为接地极，接地电阻通常较小，接地电阻较容易达到4 Ω甚或1 Ω的水平。厂房内变压器低压侧接地电阻与局部等电位联结板的接地电阻阻值相近，计算时可以近似认为相等。厂房内用电设备通常由变压器出线低压开关柜直接配至终端用电设备，且供电线路长度较长，终端用电设备距离变压器出线低压开关柜较远，仅采用接至低压柜PE母排的PE线不能满足末端用电设备在系统单相接地故障时其间接接触电压小于50 V的要求，需采用直接接至末端用电设备的局部等电位联结[6]。
3.2 在TN系统中等电位联结线截面的选择
3.3 TT系统中等电位联接线截面的选择
图2所示为TT系统，TT系统在工业厂房设计中常用于给距离厂房内变电所较远的室外电气设备供电，其设备端接地电阻通常较大，可达到数百欧。在无等电位联结时，用电设备发生接地故障，这时，接地故障电流通过接地联结线阻抗、设备端接地电阻、人体阻抗、地板和鞋袜电阻、变电所接地电阻返回变压器低压绕组。人体阻抗、地板和鞋袜电阻串联后与接地联结线阻抗、设备端接地电阻并联。远大于，对的分流可以忽略不计。设相线阻抗为，则人体的预期接
对于TT系统由于接地联结线阻抗（为mΩ级）远小于设备端接地电阻（为Ω级），故，从式（10）、（11）可知，TT系统中采用小截面长距离电缆供电，且变电所接地电阻较大时的值最小，设采用截面为（5×2.5） mm2铜芯、长度为250 m，电缆供电的用电设备，变电所接地电阻 Ω，设备端接地电阻 Ω，接地联结线选用6 mm2铜芯、长度为10米电缆，可求得 V，远大于50 V；当采用等电位联结后，可求得 V，远小于50 V，满足规范要求。由于设备端接地电阻较大，TT系统发生单相接地故障时的故障电流通常仅为几安培，甚至小于1 A，采用6 mm2铜芯导体作为接地联结线足够满足故障时的载流量要求。 3.4 IT系統中等电位联接线截面的选择
图3所示为IT系统，当发生第一次接地故障时，故障电流为无故障相线对地电容电流，电流较小，不切断电路，接触电压也较小，一般小于50 V。如果不排除第一次接地故障，发展成二次异相接地，对于380 V或660 V（690 V）的IT系统，当外露可导电部分为共同接地时，故障回路的切断应符合TN系统自动切断电源的要求；当外露可导电部分为单独或成组接地时，故障回路的切断应符合TT系统自动切断电源的要求。此时的接触电压的分析与等电位联结线截面的选用亦分别与TN系统或TT系统相同。
4 结论
对于工业厂房中各种接地形式的低压配电系统，其等电位联结线采用规范规定的最小截面6 mm2铜芯导体即可满足单相接地故障时间接接触电压小于等于50 V的要求；但各系统与末端用电设备相联的等电位联结线截面的选取受制于系统发生单相接地故障且保护电器未能断开低压供电回路时流过等电位联结线上的电流。与厂房内的金属平台、金属构架、金属管道及非用电设备的金属外壳相联的等电位联结线，因其上无电流流过，故选用6 mm2铜芯导体即可满足要求。
不同低压接地系统与末端用电设备相联的等电位联结线截面选取原则如下。
（1）对TN系统：若变压器接地阻抗 Ω，其等电位联结线应根据表2所列的载流量选取相应的电缆截面；若变压器接地阻抗 Ω及以上时，根据表2，因流过等电位联结线上的电流较小，选择6 mm2的铜导体已可以满足各种不同敷设条件下对其载流量的要求。
（2）对于TT系统：若用于对室外用电设备供电，且设备端接地电阻较大的情况下，接地联结线选用6 mm2铜芯导体即可满足要求；若TT系统用于室内或用于对远端其他厂房内设备供电，设备端接地电阻较小的情况下，其接地联结线的截面，应根据单相接地短路电流实际大小选取。
（3）对于IT系统：发生一次接地故障时，接触电压一般小于50V；发展成二次异相接地时，则应切断相关供电回路。故其等电位联结线选用6 mm2铜芯导体即可满足要求。
参考文献
[1] 中国航空工业规划设计研究院.工业与民用配电设计手册[M].3版.北京：中国电力出版社，2005：871.
[2] 徐华.等电位联结的研究[J].现代建筑电气篇，2007（6）：1-13.
[3] 李志孝.总等电位联结在TN-C-S系统中的作用分析[J]. 山西建筑，2003（1）：136.
[4] 陈强，钱洪伟.等电位联结在建筑供电设计和低压配电中的分析[J].科技创新与应用，2013（11）：112-113.
[5] 戴绍基，李斌胜.论接地与等电位联结[J].建筑电气，2008
（12）：25-30.
[6] GB50054—2011，低压配电设计规范[S].
关键词：等电位联结 工频接地电阻 间接接触电压
中图分类号：TU856 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2016）10（b）-0035-04
Discussion About Equipotential Bonding in Industrial Buildings
Zhao Keyu1 Zhang Jinsong2
（1.United Design Group Wuhan branch； 2.China Light Industry Wuhan Design Engineering Co.Ltd，Wuhan Hubei，430000， China）
Abstract：Introduce the basic conception of earthing、equipotential bonding and the function of equipotential bonding in security of low voltage system；Give the indirect touch voltage calculating method in different grounding earth system.Give the method、principle of selecting cable’s cross-sectional area and length.
Key Words：Equipotential bonding； Power frequency grounding resistance； Indirect touch voltage
在配电系统设计中，等电位联结是降低接触电压，防止间接接触电击的有效措施。但在现有的规范和手册中仅对等电位联结的最大及最小截面做了相应规定，而对截面大小的选择及相应截面的最大允许长度未给出相应的计算方法和选用原则，该文就此方面做出相应的探讨，并给出典型工业厂房使用条件下等电位联结线的选用原则。
1 接地与等电位联结
接地（Earthing）是指将电力系统或电气装置的某些导电部分，经接地线连接至“地”。“地”是指能供给或接受大量电荷可用来作为良好的参考电位的物体，一般指大地，工程上取为零电位。接地根据作用的不同可以分为功能性接地、保护性接地和电磁兼容性接地三大类[1]。
等电位联结（Bonding）是将电气设备的外露可导电部分、装置外导电部分等用金属导体适当地联结起来，使电气设备有故障电流流过时，人所能接触到的两个导体间的电位基本相等。等电位联结与接地的含义是不同的，接地能够切断故障回路，防止电气火灾，也能起到电气安全防护的作用；等电位联结能够减小接触电压，防止间接接触电击。因此，IEC TC64前主席D.W.M Latimer先生针对这种情况曾明确著文说明“Earthing is not bonding and binding is not earthing”[2]。
2 等电位联结的作用与措施
等电位联结可以降低建筑物内间接接触电压和不同金属物体间的电位差，避免自建筑物外经电气线路和金属管道引入的故障电压的危害；减少保护电器动作不可靠带来的危险。总等电位联结在降低接触电压方面比接地更有效[3]，可消除沿线路传导的故障电压，局部等电位联结可以有效降低故障时的接触电压[4]。在电气工程中，常见的联结措施有3种，即总等电位联结（MEB）、辅助等电位联结（SEB）和局部等电位联结（LEB）。这3种等电位联结在原理上都是相同的，不同之处仅在于作用范围和工程做法，这些在以往的手册和相关文獻中均有说明，此处不再赘述[5]。
3 工业厂房内不同接地形式低压配电系统等电位联结线截面的选择
3.1 工业厂房低压配电系统的特点
现代工业通常占地面积较大，厂房内变压器众多，接地形式多样，TN、TT、IT系统在工业厂房内均有可能应用。厂房内基础的地梁钢筋全部相互连通，以整个厂房的基础作为接地极，接地电阻通常较小，接地电阻较容易达到4 Ω甚或1 Ω的水平。厂房内变压器低压侧接地电阻与局部等电位联结板的接地电阻阻值相近，计算时可以近似认为相等。厂房内用电设备通常由变压器出线低压开关柜直接配至终端用电设备，且供电线路长度较长，终端用电设备距离变压器出线低压开关柜较远，仅采用接至低压柜PE母排的PE线不能满足末端用电设备在系统单相接地故障时其间接接触电压小于50 V的要求，需采用直接接至末端用电设备的局部等电位联结[6]。
3.2 在TN系统中等电位联结线截面的选择
3.3 TT系统中等电位联接线截面的选择
图2所示为TT系统，TT系统在工业厂房设计中常用于给距离厂房内变电所较远的室外电气设备供电，其设备端接地电阻通常较大，可达到数百欧。在无等电位联结时，用电设备发生接地故障，这时，接地故障电流通过接地联结线阻抗、设备端接地电阻、人体阻抗、地板和鞋袜电阻、变电所接地电阻返回变压器低压绕组。人体阻抗、地板和鞋袜电阻串联后与接地联结线阻抗、设备端接地电阻并联。远大于，对的分流可以忽略不计。设相线阻抗为，则人体的预期接
对于TT系统由于接地联结线阻抗（为mΩ级）远小于设备端接地电阻（为Ω级），故，从式（10）、（11）可知，TT系统中采用小截面长距离电缆供电，且变电所接地电阻较大时的值最小，设采用截面为（5×2.5） mm2铜芯、长度为250 m，电缆供电的用电设备，变电所接地电阻 Ω，设备端接地电阻 Ω，接地联结线选用6 mm2铜芯、长度为10米电缆，可求得 V，远大于50 V；当采用等电位联结后，可求得 V，远小于50 V，满足规范要求。由于设备端接地电阻较大，TT系统发生单相接地故障时的故障电流通常仅为几安培，甚至小于1 A，采用6 mm2铜芯导体作为接地联结线足够满足故障时的载流量要求。 3.4 IT系統中等电位联接线截面的选择
图3所示为IT系统，当发生第一次接地故障时，故障电流为无故障相线对地电容电流，电流较小，不切断电路，接触电压也较小，一般小于50 V。如果不排除第一次接地故障，发展成二次异相接地，对于380 V或660 V（690 V）的IT系统，当外露可导电部分为共同接地时，故障回路的切断应符合TN系统自动切断电源的要求；当外露可导电部分为单独或成组接地时，故障回路的切断应符合TT系统自动切断电源的要求。此时的接触电压的分析与等电位联结线截面的选用亦分别与TN系统或TT系统相同。
4 结论
对于工业厂房中各种接地形式的低压配电系统，其等电位联结线采用规范规定的最小截面6 mm2铜芯导体即可满足单相接地故障时间接接触电压小于等于50 V的要求；但各系统与末端用电设备相联的等电位联结线截面的选取受制于系统发生单相接地故障且保护电器未能断开低压供电回路时流过等电位联结线上的电流。与厂房内的金属平台、金属构架、金属管道及非用电设备的金属外壳相联的等电位联结线，因其上无电流流过，故选用6 mm2铜芯导体即可满足要求。
不同低压接地系统与末端用电设备相联的等电位联结线截面选取原则如下。
（1）对TN系统：若变压器接地阻抗 Ω，其等电位联结线应根据表2所列的载流量选取相应的电缆截面；若变压器接地阻抗 Ω及以上时，根据表2，因流过等电位联结线上的电流较小，选择6 mm2的铜导体已可以满足各种不同敷设条件下对其载流量的要求。
（2）对于TT系统：若用于对室外用电设备供电，且设备端接地电阻较大的情况下，接地联结线选用6 mm2铜芯导体即可满足要求；若TT系统用于室内或用于对远端其他厂房内设备供电，设备端接地电阻较小的情况下，其接地联结线的截面，应根据单相接地短路电流实际大小选取。
（3）对于IT系统：发生一次接地故障时，接触电压一般小于50V；发展成二次异相接地时，则应切断相关供电回路。故其等电位联结线选用6 mm2铜芯导体即可满足要求。
参考文献
[1] 中国航空工业规划设计研究院.工业与民用配电设计手册[M].3版.北京：中国电力出版社，2005：871.
[2] 徐华.等电位联结的研究[J].现代建筑电气篇，2007（6）：1-13.
[3] 李志孝.总等电位联结在TN-C-S系统中的作用分析[J]. 山西建筑，2003（1）：136.
[4] 陈强，钱洪伟.等电位联结在建筑供电设计和低压配电中的分析[J].科技创新与应用，2013（11）：112-113.
[5] 戴绍基，李斌胜.论接地与等电位联结[J].建筑电气，2008
（12）：25-30.
[6] GB50054—2011，低压配电设计规范[S].