智能建筑等电位连接与接地辨析

【摘 要】智能建筑接地系统检测过程中，针对有些现场技术人员因不清楚等电位连接与接地概念及其电阻检测方法的区别而错误使用检测仪表的情况，阐述了等电位连接与接地的概念差异，并从检测原理、检测所使用仪器和检测方法这三个方面，对等电位连接电阻与接地电阻的检测差异进行了辨析。

【关键词】等电位；接地；检测

智能建筑中装备有大量的计算机、通信及信息系统的现代化设备。系统中的微电子设备功耗小、工作电压低、绝缘程度低，对过压耐受能力差，抗干扰、抗电涌的能力差等致命弱点，一旦遭雷电干扰，其后果不但会使这些昂贵的设备损坏，而且有可能使整个系统的运行中断，造成巨大的经济损失。

防雷接地是为了消除雷电过电压危险影响的接地，例如避雷针、避雷线和避雷器的接地。建筑物防雷检测中，接地电阻的检测是防雷检测的主要项目之一，其主要目的是为了监测接地装置的散流效果。随着《中华人民共和国气象法》的实施和《建筑物防雷设计规范》版的推广，我国新建建筑物中实施等电位连接的比例大幅度提高。检测部门在对新建建(构)筑物施工监督阶段的跟踪验收检测及对易燃易爆场所的防雷防静电检测中，等电位连接电阻检测是极为重要的检测项目。但在实践中，由于等电位连接检测项目作为防雷检测项目之一的时间不长，现场技术人员因对等电位连接与接地概念及检测方法的区别不清，以致错误使用检测仪表，造成检测结果欠真实，甚至引起用户对检测结果不信任。这里，针对实际工作中等电位连接电阻与接地电阻检测存在的问题，对等电位连接电阻与接地电阻的概念及检测差异进行了介绍。

1 等电位连接与接地的概念差异

等电位连接与接地是两种保证电气安全的措施，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连接，并在近几年被引入我国国家标准中。等电位连接是设备和装置可导电部分的电位基本相等的电气连接。接地是防止接触电压触电的一种技术措施。其原理是利用接地装置足够小的接地电阻值，降低故障设备外露可导电部分的对地电压，使其不超过安全电压极限值，达到防止接触电压触电的目的。电气设备采用接地保护时，要保证人身安全，接地电阻一般应在4Ω以下。考虑到土壤不同其电阻率不同，有时花费很大人力物力做接地装置，接地电阻却很难降下来，接地保护效果不好，所以从理论上说，接地只能降低人被伤害的程度，而不能真正保证人身安全。实施等电位连接就可避免土壤电阻率的影响，对接地电阻的要求可以降低，并且应用范围更广。等电位连接概念的范畴要比接地的范畴宽，一根220V的输电线路对地有220V 的电位差，一只鸟站在一根导线上是安全的，因其两脚间是等电位，但若它跨接在两相导线上就会触电。

在防雷实践中通常所做的安全接地其实就是等电位连接，它以地电位作为基准电位。由于它连接的范围大、线路距离长，减少故障接触电压的效果并不好。采用等电位连接线将分散的金属部件连接起来可有效降低回路电阻，这样更安全。可见，等电位连接电阻是指将诸导电物体用等电位连接导体连接而在其两端形成的过渡电阻；接地电阻是指接地电流经接地体注入大地时，在土壤中以电流场形式向远方扩散时所遇到的土壤电阻。

2 等电位连接电阻与接地电阻的检测差异

2.1 检测原理不同

目前，接地电阻的检测技术已经很成熟，可选用的设备也非常多，如接地电阻测量仪、钳型表等。在等电位连接的检测工作中，绝大多数地区的检测人员所用的是万用表或接地电阻测量仪，这并不合理。因为等电位连接电阻与接地电阻的检测原理是有差异的，为了弄清它们的检测原理，有必要了解接地电阻测量仪、钳型表与等电位连接电阻测量仪的工作原理。

2.1.1 接地电阻测量仪的工作原理

接地电阻是指电流从接地体流入大地向远方扩散时所受到的土壤电阻。在对其检测时通常检测被测接地体与电位为零的远方（20m）以外接地极之间欧姆律电阻。其工作原理见图1。

由图1可见，在距被测接地20m的地方加1个电位辅助接地极，在距被测接地体40m的地方加1个电流辅助接地极。电源接通后，电流沿被测接地体、土壤和电流辅助

接地极构成回路，只要测得了回路流过的电流（I）和电位辅助接地极与被测接地体之间的电压， 就可求得接地电阻(RX)的值(U/I)。

2.1.2 钳型表的工作原理

钳型表通常被用在为了克服测量接地电阻时需要打辅助接地极十分困难的情况下，其实质是测试包括地电阻在内的回路电阻。其工作原理见图2。

由图2可见，钳型接地电阻测试仪的钳头结构为两个独立线圈，分别为电压线圈和电流线圈。 用于测量时，钳型表必须钳在被测接地极的分支上， 电压线圈使被测回路产生一个感应电动势(E)，由RX处流出电流(I )经由地回路，从R1，R2…，RN并联接地极分支流回仪表处。电流线圈可测得I值，这样仪表显示器可显示进而求得RL值(E/I)。由于RL = RX + R1R2…RN

R1R2…RN ，指R1，R2…，RN的并联电阻，此处忽略地回路电阻和回路导线电阻和接点的接触电阻。当N足够大时， R1R2…RN趋于0，此时RL = RX ，即回路电阻为被测接地体的接地电阻。

2.1.3 等电位连接电阻检测表的工作原理

按照《建筑物电气装置检验》（IEC60364 -6-61)中的要求，检测等电位连接的导通性能应采用直流或交流，空载电压4~24V、最小检测电流 0.2A的检测电源，电压太低、电流太小时，测得的接触电阻增大，检测结果不准确。等电位连接电阻检测表工作原理见图3。

由图3可见，RP为被测等电位连接部分的电阻，RW为连接导线的阻抗，R为120W、5Ω线绕可变电阻，A为5A电流表，V为25V电压表，T为150V•A降压变压器，S为单极单投开关，B为等电位连接端子板。测时先将开关S 断开，记下降压变压器的开路电压U1；然后闭合开关S，调节可变电阻R使电流表显示适当电流值（I），例如，I为0.25A，记录下来电压表读数U2值（IR），因电压表内阻甚大于R，可得

U1= I ( R + RW + RP ) = U2 + IRW + IRP

进而可得到等电位连接电阻值（RP），即

RP =（U1U2 ）／IRW

2.2 检测所使用的仪器不同

接地电阻检测一般使用接地电阻测量仪和钳型表。等电位连接电阻检测一般使用等电位连接电阻测量仪或毫欧表。

2.3 检测方法的不同

2.3.1 接地电阻测量仪与钳型表检测接地电阻方法的区别

接地电阻测量仪用来检测接地体或接地网的接地电阻值，钳型表是用来检测包含地电阻在内的回路电阻的，钳型表适用于检测多点接地系统的接地电阻检测，其基本条件是接地系统中各接地极之间无电气联系，但绝对不能用于独立接地体或各接地体之间有电气连接的接地网的接地电阻检测。对于单根引下线、单个接地极的接地电阻的检测，若采用钳型表，由于单个接地极无法构成闭合回路，必须寻找一参考接地极，如其附近的其他接地极、已知埋地金属管道、建筑地网等；然后，通过补助导线构成闭合回路，此时所测得的电阻值是两个接地极的接地电阻值之和，但要知道参考接地极的接地电阻，才可求得所需的接地极的接地电阻值。可见，在检测接地电阻时，接地电阻测量仪与钳型表不能相互替代。

2.3.2 等电位连接电阻测量仪与接地电阻检测仪表的使用区别

等电位连接测量仪是测量金属之间等电位连接电阻的专用仪表，即一种用于测量金属与金属之间连接电阻的大电流、高精度、智能型小电阻测量仪，它不能用来测量接地电阻。

接地电阻测量仪测量的电流通过接地体向大地泄放时土壤的等值电阻，所以它不能用于测量金属与金属之间的连接电阻。即使使用高精度万用表和一些具有校验线电阻功能且可用于导通测试的接地电阻测量仪，由于其电源本身的局限性，如测量电流较小或不能连续输出大电流，所以无法满足等电位连接电阻测试时对测试电流不小于0.2A的要求。另外，现在一些兆欧表也加上了等电位测量功能，但电源（干电池）无法满足现场要求。

3 小结

上文针对智能建筑接地系统检测过程中，有些现场技术人员因不清楚等电位连接与接地概念及其电阻检测方法的区别而错误使用检测仪表的情况，阐述了等电位连接与接地的概念差异，并从检测原理、检测所使用仪器和检测方法这三个方面，对等电位连接电阻与接地电阻的检测差异进行了辨析。但有关从事防雷、电气安全现场检测的技术人员要在实践中透彻理解等电位连接与接地概念，完全熟悉等电位连接电阻与接地电阻在检测中的区别，还必须加强对相关规范和标准的学习，并在实际工作中勤于思考、认真总结，只有这样，才能正确选择相应的检测仪器，确保检测结果准确、真实、公正。

参考文献：

[1]阎俊爱．智能建筑技术与设计．清华大学出版社

[2]陈一才．智能建筑电气设计手册．中国建材工业出版社

[3]周志敏．电子信息系统防雷接地技术．人民邮电出版社

[4]GB50057-94（2000年版）．建筑防雷设计规范

[5]GB50174-2008．电子计算机机房设计规范

[6]GB50339-2003．智能建筑工程质量验收规范