摘要：随着人民生活水平的提高，家用电器的使用已经深入到方方面面，与之对应的就是不断地提升防电击的水平。如何采取相应的措施来减少人身电击的危害，保证用电安全已经成为一个普遍关注的问题。我国现代建筑物普遍采用的都是TN-C-S系统供电，一般在建筑物的电源进线进线处都会做重复接地来保证整个建筑物的用电安全。而国外则更加侧重于做总等电位联结（MEB）和局部等电位联结（LEB）以消除或减少发生人身电击事故的危险，本文就等电位连接对与重复接地对于防人身电击的作用进行对比，旨在推广等电位连接在建筑物中的使用。
关键词：总等电位连接； 局部等电位连接； 人身电击； 安全用电
人身发生电击时，若通过人体的电流不超过5mA（对于成年男性为10mA）时，通常人是可以摆脱的，不会发生有害的电生理反应的。当设备故障时人接触到设备通过人体的电流超过500mA，电击持续的时间小于100ms、人体就可能发生心室纤维性颤动；一旦电击发生在易损期内，电击电流可达数安培，此时很有可能引起人体心室纤维性颤动。如果这样强度而持续的时间又超过一个心博周期的电击，则有可能导致人体心脏骤停，致人死亡。
我国通常在建筑物内做的的防电击措施，一种措施是现在广泛采用的通过断路器、漏电保护器等开关防护电器来实现故障情况下的自动切断电源。另一种措施是通过给建筑物做重复接地，来降低人体的接触电压，减小通过人体的电流，从而减少人体电击的危害。通常采用开关防护电器（如RCD）在建筑物内作为防电击的措施是必要的，而采用等电位联结采用的是IEC标准，目前还没有被我国广泛的使用。
总等电位联结是指在建筑物内将保护接地导体、总结地导体或总结地端子（或母线）、建筑物内的金属管道和可利用的建筑物金属结构、电气设备的金属外壳等可导电部分连接在一起。建筑物的低压电气装置采用等电位连接的的目的是使人体可同时触及的导电部分的电位相等或相近，降低电位差以消除或减少电击危险。同时在建筑物做了总等电位联结往往也实现了有效的接大地。局部等电位联结是指在局部范围内将具有导电特性的部分全部连通，并实施再一次保护等电位联结。通过局部等电位联结，可以使得建筑物局部范围内可同时触及的导电部分之间的电压为0V或小于接触电压限值。等电位联结的示意图如下图1所示。
图1 等电位联结示意图
按照我国习惯的做法，TN系统在电源进线处设置接地极做重复接地似乎是必不可少的，但是做等电位连接后，这种做法的必要性已经不大了，下面就此做一些分析。图2为建筑物普遍采用的TN-C-S系统，在电源进线箱处PEN线被分为PE线和N线，虚线所示为重复接地，点划线为等电位连接。
图2 重复接地、总等电位连接和局部等电位连接的比较
当建筑物内的电气设备发生如图2所示的接地故障，接地电流如图流经相线和PE线、PEN线返回变压器低压绕组侧。接地故障电流为
式中： ZL、ZPEN、ZPE、为相线、PEN线和PE线的阻抗。
人体接触I类设备带故障电压的金属外壳时，人体预期接触电压可高达
其值为Id在ac两点的电压降，它若超过标准的接触电压限值--干燥条件下50V，潮湿场所25V，特别潮湿（如水下）12V，就会出现电击致死危险。如果按照图2虚线所示在电源进线处做重复接地，其接地电阻为RA，变压器的阻抗忽略不计，系统接地为RB，人体的预期接触电压为ZPE和RA上的电压降之和，即：
虽然做了重复接地，但RA+RB>>ZPEN,RA+RB对Id的分流作用很小，RA+RB的电压很小，降低预期接触电压的作用不大，因此人体发生电击还是存在很大的危险。如果按照图2中的点划线所示做MEB(总等电位连接),PEN线上的电压降已在等电位连接范围以外，对人体接触电压已不再产生影响，只剩下PE线的电压降对人体形成预期接触电压，大大降低了人体的预期接触电压，此时人体的预期接处电压仅为:
通过上式及图2可知 ，虽然有了很大的降低，但是依然有可能比接触电压限值大，所以工程中开关防护电器自动切断电源的防电击保护必须存在。此时若预期接触电压还降低不到接触电压限值以下，则可以采取做LEB（局部等电位连接），从图2中可以明显看出局部范围内的PE线更短从而产生预期接触电压更低，仅仅为 。其值完全可以降低到接触电压限值以下，即使开关防护电器失效拒动，人体也也不至电击致死。
我们再对比重复接地和等电位连接所降低的预期接触电压，并设RA=10Ω，RB=4Ω则：
它充分的说明在这种情况下，就降低预期接触电压的数值而言，做等电位连接降低的接触电压近似的为做重复接地所降低的接触电压的3.5倍，这充分证明做等电位连接的效果远远优于做重复接地，仅需几根等电位连接线就能达到很好的防电击效果，节约了成本和人力。
因此当建筑物做了等电位连接并且以建筑物地下基础钢筋水泥和金属管道等量大面广的自然接地体作为建筑物的接地极时，这些都能起到良好的接地作用，其寿命几乎是无限长，不需要定期检验或者更换接地极，可节省大量费用，无需再打人工接地极来做重复接地，而我们普遍采用打人工接地极而忽视总等电位连接的自然接地的作用，其实是造成了巨大的人力和财力的浪费。
参考文献：
[1]刘屏周 卞凯生 任元会等《工业与民用配电设计手册（第四版）》（下册）中国电力出版社 2016年12月第四版
[2]王厚余《建筑物电气装置600问》 中国电力出版社 2013年6月第一版
[3]GB/T13870.1-2008《电流对人和家畜的效应 第1部分：通用部分》中国计划出版社
论文作者:郑良田
论文发表刊物:《电力设备》2018年第18期
论文发表时间:2018/10/22
标签：电位论文; 电压论文; 建筑物论文; 人体论文; 局部论文; 电流论文; 所示论文; 《电力设备》2018年第18期论文;