在防雷裝置的設(shè)置上人們往往比較注意外部防雷裝置和內(nèi)部的電涌保護(hù)，容易忽視等電位連接在雷電防護(hù)的重要作用。有時還特意設(shè)置單獨(dú)的接地裝置，單獨(dú)的引下線，還錯誤的提出“共網(wǎng)不共線，分類接地網(wǎng)，不串不共用，一點(diǎn)接地法”的口號，一方面給設(shè)計(jì)施工增加了難度和增大了開支，另一方面違背了等電位的基本原理，會給被保護(hù)設(shè)備以及人身安全造成潛在的威脅。

（一）基本概念

防雷等電位連接——是將分開的導(dǎo)電裝置各部分用等電位連接導(dǎo)體或電涌保護(hù)器(SPD)做等電位連接。它包括在內(nèi)部防雷裝置中，其目的是減小建筑物金屬構(gòu)件與設(shè)備之間或設(shè)備與設(shè)備之間由雷電流產(chǎn)生的電位差。防雷等電位連接區(qū)別于電氣安全的等電位連接，最主要是將不能直接連接的帶電體通過電涌保護(hù)器做等電位連接。

等電位連接網(wǎng)絡(luò)——是對一個系統(tǒng)的外露各導(dǎo)電部分做等電位連接的各導(dǎo)體所組成的網(wǎng)絡(luò)。

共用接地系統(tǒng)——是一建筑物接至接地裝置的所有互相連接的金屬裝置(包括外部防雷裝置)，并且是一個低電感的網(wǎng)形接地系統(tǒng)。

接地基準(zhǔn)點(diǎn)——是一系統(tǒng)的等電位連接網(wǎng)絡(luò)與共用接地系統(tǒng)之間唯一的一點(diǎn)連接點(diǎn)。

信息系統(tǒng)的等電位連接：

各種形式的電子系統(tǒng)的應(yīng)用在不斷增加，這些系統(tǒng)包括計(jì)算機(jī)、通信設(shè)備、控制系統(tǒng)等，在國際電工委員會的標(biāo)準(zhǔn)中將它們統(tǒng)稱為信息系統(tǒng)。對信息系統(tǒng)的外露導(dǎo)電部分應(yīng)建立等電位連接網(wǎng)絡(luò)，原則上一個等電位連接網(wǎng)絡(luò)不需要連到大地，但通常所考慮的所有等電位連接網(wǎng)絡(luò)都會有通大地的連接。

信息系統(tǒng)的各金屬組件(如各種箱體、殼體、機(jī)架)與建筑物共用接地系統(tǒng)的等電位連接有兩種原則方法，見圖13中的h和g。

圖13中的h為S型等電位連接網(wǎng)絡(luò)，即星形結(jié)構(gòu)或通稱為單點(diǎn)接地；g為M型等電位連接網(wǎng)絡(luò)，即網(wǎng)形結(jié)構(gòu)或通稱為多點(diǎn)接地。

a—防雷裝置的接閃器以及可能是建筑物空間屏蔽的一部分（如金屬屋頂）；

b—防雷裝置的引下線以及可能是建筑物空間屏蔽的一部分（如金屬立面、墻內(nèi)鋼筋）；

c—防雷裝置的接地裝置（接地體網(wǎng)絡(luò)、共用接地體網(wǎng)絡(luò)）以及可能是建筑物空間屏蔽的一部分（基礎(chǔ)內(nèi)鋼筋和基礎(chǔ)接地體）；

d—內(nèi)部導(dǎo)電物體，在建筑物內(nèi)及其上的金屬裝置（不包括電氣裝置），如電梯軌道，吊車，金屬地面，金屬門框架，各種服務(wù)性設(shè)施的金屬管道，金屬電纜橋架，地面、墻和天花板的鋼筋；

e—（局部）信息系統(tǒng)的金屬組件，如箱體、殼體、機(jī)架；

f—代表局部等電位連接帶（單點(diǎn)連接）的接地基準(zhǔn)點(diǎn)（ERP）；

g—（局部）信息系統(tǒng)的網(wǎng)形等電位連接結(jié)構(gòu)；

h—（局部）信息系統(tǒng)的星形等電位連接結(jié)構(gòu)；

i—固定安裝的Ⅰ級設(shè)備（引入PE線）和Ⅱ級設(shè)備（不引入PE線）；等電位連接帶：

k—主要供電力線路的、供電力設(shè)備等電位連接用的總接地端（總接地帶、總接地母線、總等電位連接帶）。也可用作共用等電位連接帶；

l—主要供信息線路和電纜用的、供信息設(shè)備等電位連接用的等電位連接帶（環(huán)形等電位連接帶、水平等電位連接導(dǎo)體，在特定情況下：采用金屬板）。也可用作共用等電位連接帶。用接地線多次接到接地系統(tǒng)上做等電位連接（典型值為每隔5m連一次）；

m—局部等電位連接帶：1-等電位連接導(dǎo)體，2-接地導(dǎo)體，3-服務(wù)性設(shè)施的金屬管道，4-信息線路或電纜，5-電力線路或電纜；

Q—進(jìn)入LPZ

1區(qū)處，用于外來服務(wù)性設(shè)施的等電位連接（管道、電力和通信線路或電纜）。

當(dāng)采用S型等電位連接網(wǎng)絡(luò)時，該信息系統(tǒng)的所有金屬組件，除等電位連接點(diǎn)外，應(yīng)與共用接地系統(tǒng)的各組件有足夠的絕緣（＞10kV

1.2/50μs）。通常，S型等電位連接網(wǎng)絡(luò)用于相對較小、限定于局部的系統(tǒng)，所有服務(wù)性設(shè)施和電纜僅在一點(diǎn)進(jìn)入該信息系統(tǒng)．本網(wǎng)絡(luò)應(yīng)僅通過唯一的一點(diǎn)(即接地基準(zhǔn)點(diǎn)

ERP)組合到共用接地系統(tǒng)中去。在此情況下，在各設(shè)備之間的所有線路和電纜應(yīng)按照星形結(jié)構(gòu)與各等電位連接線平行敷設(shè)，以避免產(chǎn)生感應(yīng)環(huán)路。由于采用唯一的一點(diǎn)進(jìn)行等電位連接，故不會有與雷電有關(guān)聯(lián)的低頻電流進(jìn)入信息系統(tǒng)，而信息系統(tǒng)內(nèi)的低頻干擾源也不會產(chǎn)生大地電流。做等電位連接的這唯一的點(diǎn)也是接電涌保護(hù)器以限制傳導(dǎo)來的過電壓的理想連接點(diǎn)。

如果采用M型等電位連接網(wǎng)絡(luò)，則該信息系統(tǒng)的各金屬組件不應(yīng)與共用接地系統(tǒng)各組件絕緣。M型等電位連接網(wǎng)絡(luò)應(yīng)通過多點(diǎn)組合到共用接地系統(tǒng)中去。通常，本網(wǎng)絡(luò)用于延伸較大和開環(huán)的系統(tǒng)，而且在設(shè)備之間敷設(shè)許多線路和電纜，服務(wù)性設(shè)施和電纜在幾個點(diǎn)進(jìn)入該信息系統(tǒng)。本網(wǎng)絡(luò)用于各種高頻也能得到一個低阻抗網(wǎng)絡(luò)。這種網(wǎng)絡(luò)所具有的多重短路環(huán)路對磁場將起到衰減環(huán)路的作用，從而在信息系統(tǒng)的鄰近區(qū)使初始磁場減弱。

在復(fù)雜系統(tǒng)中，兩種型式(M型和

S型)的優(yōu)點(diǎn)可組合在一起。

（二）等電位連接的設(shè)置位置

圖11在標(biāo)明LPZ劃分的同時說明了做等電位連接的位置。在《低壓配電設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50054-95中從電氣安全的角度提出總等電位連接，局部等電位連接和輔助等電位連接的概念和方法。鑒于GB50054-95系強(qiáng)制性國標(biāo)，是建筑電氣設(shè)計(jì)必須遵循的，因此，將防雷等電位連接與之結(jié)合是有益的。

1．總等電位連接（MEB）：GB50054-95第4.4.4條規(guī)定總等電位連接的導(dǎo)電體有：PE、PEN干線；電氣裝置接地極的接地干線；建筑物內(nèi)的水管，采暖和空調(diào)管道等金屬管道（原文中含煤氣管，國際標(biāo)準(zhǔn)中有規(guī)定煤氣管道不應(yīng)直接連接），條件許可的建筑物金屬構(gòu)件等導(dǎo)電體。上述導(dǎo)電體宜在進(jìn)入建筑物處接向總等電位連接端子。等電位連接中金屬管道連接處應(yīng)可靠地連通導(dǎo)電。

內(nèi)部防雷要求將外部防雷裝置的外敷引下線（利用建筑物內(nèi)垂直鋼筋為引下線的已含在建筑物的金屬構(gòu)件中，無需再做連接）在地下室或靠近地平線處與總等電位連接端子連接。這樣可以消除在建筑物上落雷時，雷電流I在接地電阻上產(chǎn)生大幅值的電壓降IR，避免因引下線與建筑物內(nèi)金屬部分或人體之間可能出現(xiàn)的危險的電位差而引起跳擊。

電源線路和信號線路上因雷電感應(yīng)產(chǎn)生瞬態(tài)過電壓，為保護(hù)信息設(shè)備，也要在入戶處做總等電位連接。由于電源線路上的帶電導(dǎo)體和信號線路的芯線不能用導(dǎo)線直接連接，此時應(yīng)用電涌保護(hù)器做等電位連接。

原則上等電位連接的位置應(yīng)在雷電防護(hù)區(qū)的交界處，即進(jìn)入建筑物入口處，但有時被保護(hù)設(shè)備不一定會恰好設(shè)在交界處而是在其附近，這時當(dāng)線路能承受發(fā)生的電涌電壓時，SPD可安在被保護(hù)設(shè)備處，而線路應(yīng)在交界處做一次連接。

在大建筑物內(nèi)可能有多個電源進(jìn)線和多個接地母排（等電位連接帶），這些接地母排應(yīng)互相連通，以實(shí)現(xiàn)全建筑范圍內(nèi)的等電位連接。在防雷等電位連接中指LPZO與LPZ1區(qū)交界處的連接。

2．局部等電位連接（LEB）：在高層建筑物內(nèi)裝設(shè)電子設(shè)備，使用“共網(wǎng)不共線”，即使用一根設(shè)備專用引下線接至共用接地裝置（網(wǎng)），會產(chǎn)生什么效果呢？由表2可以得知一根專用接地線在高頻下其阻抗為：

表2

25mm2銅導(dǎo)體在自由大氣中的電阻和電抗

將信息系統(tǒng)的工作頻率1MHz，專用引下線18m的R、ωL代入上式，阻抗高達(dá)近200Ω，因此當(dāng)這個接地裝置的阻抗既便很低（如小于1Ω）也是毫無意義的。

當(dāng)在信息系統(tǒng)上安裝電涌保護(hù)器時，在電涌保護(hù)器承受雷電流沖擊而對地泄放時，被保護(hù)的信息系統(tǒng)設(shè)備絕緣承受的電涌電壓為電涌保護(hù)器上的殘壓和其連接線上的電壓降之和，即：

U=Ures+L(di/dt)

其中殘壓Ures與電涌保護(hù)器的性能有關(guān)，di/dt為雷電流的陡度，L與專用引下線的長度成正比，專用引下線過長，整個U值將偏大，而使設(shè)備損壞。因此在IEC60364-5-534中規(guī)定，電涌保護(hù)器連接線的全長不宜超過0.5m。而為了達(dá)到這個要求，則必須在設(shè)備所在樓層按S型或M型設(shè)接地基準(zhǔn)點(diǎn)（ERP）或環(huán)型接地母排，并將其與建筑物主鋼筋連接，達(dá)到局部等電位連接。在防雷等電位連接中指LPZ1和LPZ2區(qū)交界處的連接。

3．輔助等電位連接（SEB）：GB50054-95第4.4.5條規(guī)定：當(dāng)電氣裝置或電氣裝置某一部分的接地故障保護(hù)不能滿足切斷故障回路的時間要求時，尚應(yīng)在局部范圍內(nèi)作輔助等電位連接。當(dāng)難以確定輔助等電位連接的有效性時，可采用下式進(jìn)行校驗(yàn)：

R=

50/Ia

式中R-可同時觸及的外露可導(dǎo)電部分和裝置外可導(dǎo)電部分之間，故障電流產(chǎn)生的電壓降引起接觸電壓的一段線段的電阻（Ω）。

Ia-切斷故障回路時間不超過5秒的保護(hù)電器動作電流（A）。

輔助等電位連接在防雷等電位連接中主要指LPZ2和LPZ3交界處以及后續(xù)雷電防護(hù)區(qū)的交界處的連接。

（三）共用接地系統(tǒng)和電子設(shè)備的獨(dú)立接地

電子設(shè)備接地技術(shù)是一探討多年的問題。在工程中經(jīng)常遇到的有防雷接地、交流工作接地、屏蔽接地、防靜電接地、安全保護(hù)接地、直流工作接地（信號地、邏輯地）等。其作用可分為保護(hù)性接地和功能性接地二大類。目前人們最關(guān)心的是對功能地的保護(hù)。在電子信息設(shè)備的電路中，輸入信息、傳輸信息、轉(zhuǎn)換能量、放大信號、邏輯運(yùn)算、輸出信號等一系列過程都是通過微電位或微電流快速進(jìn)行的，且設(shè)備之間常通過互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行工作，除需穩(wěn)定的電源外，尚需一穩(wěn)定的基準(zhǔn)接地點(diǎn)，又稱為信號參考電位。如使用懸浮地不易消除靜電，易受電磁場的干擾而使參考電位變動。以往在實(shí)際工作中大量采用TN-C系統(tǒng)供電（俗稱零地合一），50Hz的工頻干擾經(jīng)由設(shè)備外殼，元件底板串入信息系統(tǒng)，使功能性（直流）地要與保護(hù)性地隔離，對防雷接地更是談虎色變要避而遠(yuǎn)之。然而隨著建筑物面積和高度的增大，隨著城市建筑的發(fā)展，功能性地與保護(hù)性地的分離已越來越困難，同時使用多個接地系統(tǒng)必然在建筑物內(nèi)引進(jìn)不同的電位導(dǎo)致設(shè)備出現(xiàn)功能故障或損壞。因此采用等電位連接和共用接地系統(tǒng)后，使訊號接地不形成閉合回路，共模型態(tài)的雜訊不易產(chǎn)生，同時可消除靜電和電場的干擾，不易受磁場干擾。共用接地系統(tǒng)已為國際標(biāo)準(zhǔn)采用，并逐步在我國國家標(biāo)準(zhǔn)中推廣。

1．供電系統(tǒng)的說明：在低壓配電系統(tǒng)中常用的型式有

TN型：系統(tǒng)中，電源有一點(diǎn)與地直接連接，又可分為：

TN-C：在此系統(tǒng)中，整個中性線（N）與保護(hù)線（PE）是合一的。

TN-C-S：在此系統(tǒng)中N線與PE線只有在變壓器電力系統(tǒng)接地點(diǎn)連接（即PEN線），進(jìn)入建筑物后N與PE不可連接。

TN-S：在整個系統(tǒng)中N線與PE線是分開的，N線不接地。

IT型：在此系統(tǒng)中，電源與地絕緣或一點(diǎn)經(jīng)阻抗接地，電氣裝置外露可導(dǎo)電部分則接地。

TT型：在此系統(tǒng)中，電源有一點(diǎn)與地直接連接，負(fù)荷側(cè)電氣裝置外露可導(dǎo)電部分連接的接地極和電源的接地極無電氣聯(lián)系。

在《電子計(jì)算機(jī)機(jī)房設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50174-93第6.1.9條規(guī)定“電子計(jì)算機(jī)低壓配電系統(tǒng)應(yīng)采用頻率50Hz，電壓220/380V，TN-S或TN-C-S系統(tǒng)”。在GB50057-94局部修訂條文（征求意見稿）中也提出“當(dāng)電源采用TN系統(tǒng)時，從建筑物內(nèi)總配電盤開始引出的配電線路和分支線路必須采用TN-S系統(tǒng)”。這是由于在一建筑物內(nèi)采用共用接地系統(tǒng)之后，若采用TN-C供電系統(tǒng)，會產(chǎn)生連續(xù)的工頻電流及其諧波電流對設(shè)備的干擾。干擾來源于TN-C系統(tǒng)中“中性導(dǎo)體電流”（在三相系統(tǒng)中由于不平衡電荷在PEN線上產(chǎn)生的電流）分流于PEN線、信號交換用的電纜的屏蔽層，基準(zhǔn)導(dǎo)體和室外引來的導(dǎo)電物體之間。而采用TN-C-S或TN-S系統(tǒng)，這種“中性導(dǎo)體電流”僅在專用的中性導(dǎo)體（N）中流動，不會通過共用接地系統(tǒng)對設(shè)備產(chǎn)生干擾。當(dāng)然，在實(shí)際工程中常由于接地方法有問題可能導(dǎo)致中性線（N）與地（PE）接觸，使系統(tǒng)全部或部分又轉(zhuǎn)回為TN-C系統(tǒng)，再度產(chǎn)生干擾，這一點(diǎn)只能依靠檢測才能找出故障的起因。

2．獨(dú)立接地不利于過電壓保護(hù)

以往采用電子設(shè)備的獨(dú)立接地在實(shí)踐中確已消除了連續(xù)的低平噪聲，但也有突然發(fā)生的大災(zāi)害事件。分析這些事件得出，由于采用獨(dú)立接地所以在雷雨天氣條件下會有很高的電壓加在計(jì)算機(jī)等信息設(shè)備上，而產(chǎn)生高電壓的原因包含了直接雷擊、雷電波沿線路侵入和雷電感應(yīng)。

當(dāng)雷電直擊建筑物時，建筑物接地裝置和與之連接的金屬構(gòu)件電位迅速抬高，相對而言，由于電子設(shè)備采用了獨(dú)立接地，其電位未明顯抬高，這樣存在一電位差和設(shè)備與建筑物金屬框架之間所存在的電容，使設(shè)備元件上所感應(yīng)的電壓高于其擊穿電壓。在雷云電荷的感應(yīng)下，有時并不發(fā)生雷擊也會由于建筑物的感應(yīng)電壓通過上述形式影響到設(shè)備的元件。如果采用共用接地系統(tǒng)，電位差的問題便得到了解決。

3．瞬態(tài)共地的危害

為了避免雷害和干擾，我國一些電氣安裝圖提出在防雷地、保護(hù)地和交流地與電子信息設(shè)備的獨(dú)立接地之間串連一FS-0.22型避雷器，國外產(chǎn)品中也有類似用途的放電間隙。（國外產(chǎn)品的主要用途是用于煤氣管道與共用接地的連接）。采用在兩種地之間串接能在瞬態(tài)導(dǎo)通的器件其目的是：在正常工作狀態(tài)下兩種地是分開的，不會有泄漏電流對電子信息設(shè)備工作時必需的高頻信號接地點(diǎn)零伏參考電位產(chǎn)生干擾；而當(dāng)雷擊發(fā)生時，將使用FS-0.22避雷器將兩種地瞬態(tài)導(dǎo)通以達(dá)到等電位。這種瞬態(tài)共地的作法不能保證電子信息設(shè)備的安全，相反卻能招致雷擊損壞危險。原因是在電源線上（含相線與中性線）可感應(yīng)雷電瞬態(tài)過電壓并傳導(dǎo)到電子信息設(shè)備內(nèi)，當(dāng)這種瞬態(tài)過電壓沖擊發(fā)生后，即便FS-0.22工作導(dǎo)通，其殘壓也在上千伏以上，加上長長的連接導(dǎo)線上的電壓降，仍會對電子信息設(shè)備造成危害。這種瞬態(tài)共地在一些規(guī)程或圖冊中稱為聯(lián)合接地，有些標(biāo)準(zhǔn)出于在實(shí)際中無法實(shí)現(xiàn)獨(dú)立接地而不得不采用聯(lián)合接地的考慮，還不恰當(dāng)?shù)膶⒙?lián)合接地的接地電阻值規(guī)定為不大于1Ω。

（四）等電位連接的材料和方法

IEC60536-2對等電位連接導(dǎo)體提出如下基本要求：

能耐受由于設(shè)備內(nèi)部故障電流可能引起的最高熱效應(yīng)及最大動應(yīng)力；

具有足夠低的阻抗，以避免各部分間顯著的電位差；

能耐受可預(yù)見的機(jī)械應(yīng)力，熱效應(yīng)及環(huán)境效應(yīng)（含腐蝕效應(yīng)）；

可移動的導(dǎo)體連接件（鉸鏈和滑片等）不應(yīng)是兩部分間唯一的保護(hù)連接件，能滿足（1）、（2）、（3）條者除外；

在預(yù)計(jì)移開設(shè)備某一部件時，不應(yīng)切斷其余部件的保護(hù)聯(lián)結(jié)，這些部件的電源事先已切斷者除外；

當(dāng)耦合器或插頭插座能控制保護(hù)聯(lián)結(jié)和向設(shè)備組件供電的所有導(dǎo)體的開斷，保護(hù)聯(lián)結(jié)應(yīng)在供電導(dǎo)體斷路（或接通）之后（或之前）切斷（或接通）；

保護(hù)聯(lián)結(jié)導(dǎo)體應(yīng)宜于識別；

等電位連接可以使用焊接、螺栓連接和熔接三種方法。當(dāng)使用螺栓連接時要考慮螺栓松動的問題，一般應(yīng)用銅鼻將連接線焊牢后栓緊。

連接材料一般推薦使用銅材，是因其導(dǎo)電性能和強(qiáng)度都比較好，使用多股銅線的彎曲也比較方便。但使用銅材與建筑物內(nèi)結(jié)構(gòu)鋼筋連接時，可能會因銅的電位（＋0.35V）與鐵的電位（－0.44V）不同而形成原電池，產(chǎn)生電化學(xué)腐蝕。因此在土壤中（基礎(chǔ)鋼筋處）連接，要避免使用裸銅線，最好使用同一金屬（鋼材）為宜。

等電位連接導(dǎo)體的尺寸與其所在位置，與估算流過的雷電流的量相關(guān)。為了滿足等電位連接基本要求，IEC標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了各種材料的最小截面為：

直擊雷引下線（mm2）：銅16、鋁25、鐵50

LPZ0與LPZ1區(qū)（mm2）：銅16、鋁25、鐵50

LPZ1與LPZ2區(qū)（mm2）：銅6、鋁10、鐵16

等電位連接端子板（母排）的最小截面不小于50mm2（銅或鍍鋅鋼板）。

在實(shí)際工程中，為了醒目和便于檢測維修，等電位連接線應(yīng)使用外皮為黃綠相間的線纜，并在工程完成后使用專用儀器對等電位連接的有效程度進(jìn)行測試?！兜入娢宦?lián)結(jié)安裝》（97SD567）標(biāo)準(zhǔn)圖參考德國標(biāo)準(zhǔn)提出3Ω的阻值要求，實(shí)際上所測的阻值主要為接觸電阻。

在實(shí)施等電位連接的平面（如計(jì)算機(jī)房防靜電地極下），在敷設(shè)接地母排后，應(yīng)將母排（銅帶或扁鋼）就近與建筑物內(nèi)鋼筋焊接，母排與主鋼筋焊接的間距一般不應(yīng)大于5m。