在建筑防雷接地系统中,均压环和等电位连接是两个非常重要的概念。很多人对避雷针、接地网比较熟悉,但对均压环和等电位连接的认识就模糊多了。实际上,这两样东西直接关系到建筑物内人员和设备的安全,材料选择上也有不少讲究。
先说均压环。均压环是设置在建筑物外墙上的一圈水平接地体,作用是把建筑物各条引下线连接起来,使它们之间的电位均衡。当雷电流通过引下线流入接地网时,各引下线上的电位可能不一样,有了均压环,电位差就被均压环消除了。这对高层建筑尤其重要,因为高层建筑引下线多,不设均压环的话,不同楼层的电位差可能很大,造成危险的接触电压和跨步电压。
均压环一般每隔一定楼层设置一道,具体间隔跟建筑物高度和防雷类别有关。一类防雷建筑物的均压环间距不大于十二米,二类不大于十八米,三类可以不设或者只在顶部设。均压环通常用镀锌圆钢或者扁钢制作,也有用铜材的高标准工程。
均压环的材料选择有几个考量。第一是导电性,均压环要能承受雷电流的分流,截面不能太小。镀锌圆钢直径不小于十毫米,镀锌扁钢截面不小于一百平方毫米。如果用铜材,截面可以小一些,但一般也不会用太细的。第二是耐腐蚀性,均压环要么暗敷在墙体内,要么明敷在女儿墙外侧,环境条件不算恶劣但也要考虑长期暴露的腐蚀。第三是施工性,均压环要沿建筑物外墙走一圈,转弯多,需要材料有一定的柔韧性。
从实际工程来看,均压环用镀锌圆钢或扁钢的居多。铜材虽然性能更好,但成本高,而且均压环用量大,全用铜材的工程不多。有些高标准项目会在关键楼层用铜材做均压环,其他楼层用镀锌钢材。
再说等电位连接。等电位连接的目的是把建筑物内所有的金属构件、设备外壳、管道等连接到同一个接地参考点上,使它们之间的电位差为零或接近零。这样即使发生雷击或者接地故障,人员和设备也不会因为电位差而受到伤害。
等电位连接分总等电位连接和局部等电位连接。总等电位连接在建筑物底层或者配电室设置,把进线配电箱的PE母排、接地干线、金属管道、建筑金属结构等都接到总等电位端子箱上。局部等电位连接在卫生间、手术室、数据中心等特殊场所设置,把这些场所内的金属构件再做一次等电位连接。
等电位连接的材料选择关键在连接线和端子箱。连接线一般用铜绞线或者铜排,截面根据连接对象的重要性确定。总等电位连接线的截面不小于接地干线截面的一半,局部等电位连接线截面不小于六平方毫米的铜线。铜是等电位连接的首选材料,因为铜的导电性好,连接可靠,而且铜线柔软,走线灵活。
等电位端子箱是核心节点。箱内有一根铜母排,各路连接线都接到上面。端子箱外壳可用钢板或不锈钢,但内部母排必须是铜的。接线端子要能压接不同截面的导线且压接牢固。有些劣质端子箱用薄铜片冲压端子,压接面积不够,大电流通过时可能发热烧毁。
等电位连接的施工质量直接影响效果。连接线和设备外壳、管道的连接点必须接触良好,不能有氧化层和油污。铝管和铜线连接要注意电偶腐蚀问题,铝和铜直接接触会腐蚀铝材,要在中间加过渡接头或者涂导电膏。不锈钢管和铜线连接也要做防腐处理。
均压环和引下线的连接、等电位连接线和接地网的连接,这些节点质量都不能马虎。推荐用放热焊接或专用接地夹具连接,确保导电性和机械强度。螺栓连接虽方便,但必须定期检查紧固状态。
建筑物内的等电位连接网络是一个三维导电体系,从楼顶到地下室,所有金属构件通过均压环和等电位连接线串在一起,形成"法拉第笼"。雷击时整个建筑物处于同一电位,人员和设备在笼内是安全的。这个体系的可靠性取决于每个连接点的质量,材料选对了是第一步,施工做到位才是关键。