1、1简论低压配电系统 S 型和 M 型等电位联接的适用场合【摘要】本文对 S 型和 M 型等电位联接的特点作出分析，结合低压配电系统不同接地型式的布线方式，针对 TN-S 系统、TN-C-S 系统、TT系统、IT 系统供电系统的特点，初步提出了在不同的接地型式中应采用的等电位联接系统，对建筑物防雷和电气接地故障的处理有一定的参考作用。 【关键词】 S 型 M 型等电位联接 接地型式 中图分类号： TM421 文献标识码： A 文章编号： 0 概述 等电位联接作为现代防雷技术的重要措施之一，在现代建筑防雷技术和智能建筑上被广泛的采用，也是低压配电系统中作为防止电气事故、防漏电的重要措施。随着安装
2、SPD 在低压配电系统中的大量采用，如何解决好各级 SPD 在低压电气系统中的能量配合问题和不同接地型式下，等电位联接避免高频干扰和低频干扰的问题成为安防工作人员的重要问题。本文试图结合 S 型和 M 型等电位联接的特点，和不同接地型式供电系统的布线方式，指出 S 型和 M 型等电位联接在不同接地型式下的适用范围。 1 S 型 M 型等电位联接的特点及适用范围 1.1 S 型等电位联接的特点 S 型等电位连接应仅通过唯一的一点， 即接地基准点 E R P 组合到2接地系统中去形成 S s 型等电位连接（ 图 1） 。在这种情况下， 设备之间的所有线路和电缆当无屏蔽时，宜与成星形连接的等电位连接
3、线平行敷设， 以免产生大的感应环路。用于限制从线路传导来的过电压的电涌保护器， 其引线的连接点应使加到被保护设备上的电涌电压最小。 1.2 M 型等电位联接的特点 M 型等电位连接应通过多点连接组合到等电位连接网络中去， 形成M m 型等电位连接（ 图 1） 。每台设备的等电位连接线的长度不宜大于0.5 m ， 并宜设两根等电位连接线， 安装于设备的对角处，其 长度宜按相差 2 0 % 考虑， 例如， 一根长 0.5m 、另一根长 0.4m 。 2 TN-S 系统、TN-C-S 系统、TT 系统、IT 系统等供电系统的特点 2.1 TN 系统 电力系统中性点直接接地，引出中性线，设备外露可导电
4、部分均采取与公共的保护线（PE）或保护中性线（PEN）线相连接的保护方式,安全性能非常高。 2.1.1 TN-S 系统 整个系统把中性线 N 和专用保护线 PE 严格分开，系统正常运行时，专用保护线上没有电流，只是中性线上可能有不平衡电流。所以电气设备金属外壳接零保护是接在专用的保护线 PE 上，安全可靠。安装 SPD 时，L 线与 N 线分别对等电位连接带接 SPD，PE 线一般不对等电位连接带接3SPD。 2.1.2 TN-C 系统 整个系统中性线（N）与保护线（PE）是合一的，可以称作保护中性线，可用 NPE 表示。由于三相负载不平衡，中性线上有不平衡电流，对地有电压，所以与保护线所联接
5、的电气设备金属外壳有一定的电压。安装 SPD 时，L 线与 PEN 线对等电位连接带接 SPD。 2.2 TT 系统 电力系统中性点直接接地，引出中性线，第一个字母 T 表示电力系统中性点直接接地。第二个字母 T 表示负载设备外露不与带电体相接的金属导电部分与大地直接联接，而与系统如何接地无关。安装 SPD 时，应考虑 RCD 的位置，当安装于 RCD 前时，L 线与 N 线分别对等电位连接带接 SPD；当安装于 RCD 后时，L 线先接 SPD 后与 N 线并接再经一级 SPD 与等电位连接带连接。 2.3 IT 系统 IT 系统的中性点不接地或经足够大的阻抗接地，且通常不引出中性线，第一个
6、字母 I 表示电源侧没有工作接地，或经高阻抗接地。第二个字母 T 表示负载侧电气设备进行接地保护。安装 SPD 时，L 线直接对等电位连接带接 SPD，等电位连接带必须接地，且应满足系统接地要求。 3 采用等电位联接后可能在不同接地型式供电系统造成的干扰分析 3.1 TN-S 和 TN-C-S 系统 4在 TN-S 、TN-C-S 系统中, 由于三相用电不平衡而造成 N 线中有电流流过, 且 N 线与大地之间存在接地电阻。这样,入地点 O 处与真正的大地间必存在一定的电位差。也就是说, O 点带有一定的电压, 此电压也就是 PE 线所带的电压。如果 PE 线仅与信息设备相连而不与其它系统联接，
7、则不会形成接地回路, PE 线上不会有电流流过。但是一旦 PE 线参与等电位连接, 比如与结构主钢筋、接地汇流排或其它系统相连, 由于 PE 线上的电位高于大地电位, 会有电流沿 PE 线经等电位连接带流人建筑物的基础地网。而目前的规范上恰恰又要求 PE 线应参与等电位连接。如果信息设备采用 S 型接法与 PE 线相连(单点接地) , 由于设备所有接地点都通过一点人地, 即使 PE 线上有电流, 也不会产生共阻抗藕合, 如图二所示。图二中虽然消除了共阻抗藕合, 但由于 PE 线上带有电压, 此电压会影响设备的信号地(直流地、逻辑地)。为此应尽量做到三相用电平衡, 减少零地漂移电压(一般要求小于
8、 2V), 使 PE 线上电位降低。M 型接地一般做法: 在机房内, 从建筑物的结构主钢筋中大约每隔 5m 引出一等电位连接板, 然后利用镀锌扁钢或铜带绕机房四周一圈, 并与结构主钢筋中的等电位连接板连接, 以汇流排的形式形成等电位连接网络。继之以网格状铜排或利用防静电地板的金属支架与汇流排相连, 形成等电位接地平面。机房内的所有金属构件均与此等电位接地平面相连, 信息设备的工作地线、保护地线也以最短的距离与之相连, 形成多点接地。当然, 配电系统的 PE 线也必须参与等电位连接。如前所述, 由于 PE 线上带有电位, 必有电源经 PE 线流人等电位接地平面, 然后通过法拉第笼式结构钢筋网人地
9、。图三中等电位接地平面上出现了工频电流, 导致各设备的接5地点电位不一致而引起干扰。 3.2 TT 和 IT 系统 TT 系统中 PE 线与 N 线是真正分开的, PE 线中既没有电流也没有对地电压, 可以说是相对独立于配电系统的接地保护线。PE 线以任何方式与建筑物结构钢筋或信息系统的等电位连接网络相连, 都不会产生干扰电流。目前, 几乎所有的机房为避免雷电或强电的干扰,均于室外设置单独接地, 对信息设备而言无意中已形成 TT 系统。此时只要电源 N 线不与建筑物钢筋等金属构件相连, 信息设备就可以随意进行 S 型及 M 型等电位连接。为了最大程度地降低高频干扰, 信息机房最好采用 M 型等
10、电位连接, 并形成网格等电位接地平面, 这样可使各设备的地线最短。同时, 在发生雷电等强电磁场干扰时, 接地金属网格可起到衰减环路的作用, 即网格中心没有电流, 只在四周环形连接带上有电流存在。所以, 各设备的地线最好垂直接在 M 型网格的中间部位, 而不接在四周的环形母排上。 4 供配电系统中采用 S 型和 M 型等电位联接的注意点 4.1 等电位连接系统可能的危害类型 闪电电涌沿 L 线、N 线或者 PE 线进入系统；闪电电涌经引下或者引上线侵入系统，闪电感应； 三相用电不平衡时 N 线的不平衡电流；L 线断线对与大地发生短路所造成的故障电流。 4.2 不同危害类型时采用等电位联接的注意点
11、 6闪电电涌沿 L 线、N 线或者 PE 线进入系统，首先应对各线装设SPD，SPD 可以选择接地，也可以选择接 PE 线。但 PE 线在对地作等电位联接时应接触良好，接地电阻值应满足 SPD 的设计要求。 闪电电涌经引下或者引上线侵入系统，闪电感应，系统的接地点应尽可能的多，防止闪电电流对设备的反击，宜采用 M 型等电位联接。 三相用电不平衡时 N 线的不平衡电流，系统没有 PE 线时，N 线不能直接接地作等电位联接，但可以通过 SPD 参与等电位联接；当存在 PE 线时，PE 线可以参与等电位联接，具体可参照 3.1 执行。 L 线断线对与大地发生短路所造成的故障电流，假如 L 线与 PE
12、 线的规格一致，则设备外壳对地电压为 220V，此时的等效电路可以看作是 PE线阻抗与接地电阻 R 等同工作接地电阻 R 工串联后的电阻相并联。则此时故障点对地电压 U 故=220R 等/（R 等+R 工） ，当 R 工=10 欧时， 若 R 等=10 欧，则 U 故=110V； 若 R 等=5 欧，则 U 故=73.33V； 若 R 等=1 欧，则 U 故=20V。 可以看出等电位联结接地电阻电阻越小，故障点的对地电压越小，可能造成的危害也越小，所以此类等电位连接应尽量保证接地电阻足够小。 5 等电位联接对接地电阻和过渡电阻的要求 5.1 等电位联接对接地电阻的要求 等电位联接的目的是为了均衡电位，等电位联结与接地是两种保证7设备电气防雷安全的理论及措施，我国过去强调的是接地，而国际电工委员会强调的是等电位联结。等电位联接对接地电阻的要求一般对系统本身的接地电阻值要求不高，但设计时应考虑被保护设备系统的情况，一般应满足被保护系统所要求的接地电阻值。 5.2 等电位联接对过渡电阻的要求 对于防雷等电位联接，连接处的过渡电阻不应大于 0.03 欧，当大于这一数值时应采用跨接连接，但对于有不少于 5 根螺栓连接的法兰盘可以不跨接。 参考文献 1 建筑物防雷设计规范GB50057-2010 2 建筑物防雷装置检测技术规范GB/T21431-2008 3 雷电与避雷工程
