科海工程檢測有限公司重慶分公司
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電子信息系統防雷檢測中的等電位連接是保障設備安全的核心技術,其技術要點需結合國家標準(如 GB50343-2012《建筑物電子信息系統防雷技術規范》)和工程實踐,從設計、施工到維護全流程把控。以下是具體技術要點的深度解析:
一、等電位連接的核心原理與分類
原理
通過導電體將系統內所有金屬部件(如設備外殼、金屬管道、電纜屏蔽層等)連接至同一電位,消除雷擊或故障時的電位差,避免電火花和設備損壞。等電位連接需與接地系統協同工作,形成低阻抗通路。
分類
總等電位連接(MEB):在建筑物進線處或總配電間設置主等電位端子板,連接所有外來導電體(如水管、電纜橋架)和接地裝置,形成全局電位均衡。
局部等電位連接(LEB):在特定區域(如設備機房、弱電間)設置局部端子板,連接區域內金屬部件,防止局部電位差。
功能性等電位連接:針對敏感電子設備(如服務器、通信設備),通過獨立接地或屏蔽實現精準電位控制。
二、技術要點詳解
(一)連接材料與導體選擇
材料要求
主導體:優先選用銅排(截面積≥50mm²)或鍍鋅扁鋼(截面積≥40×4mm²),耐腐蝕且導電性能優異。
連接線:采用多股銅芯軟線(截面積≥6mm²),便于施工和抗機械應力。
特殊場景:高頻設備(如無線基站)需使用銅編織帶,減少趨膚效應。
截面積計算
主等電位連接導體截面積應≥進線相線截面積的 1/2,但不得小于 6mm²。
局部等電位連接導體截面積≥4mm²,且需滿足短路電流熱穩定要求。
(二)連接位置與結構設計
關鍵連接點
防雷區交界處:在 LPZ0 區(直接雷擊區)與 LPZ1 區(屏蔽保護區)交界處設置總等電位端子板,連接所有進出線金屬管道和電纜屏蔽層。
設備機房:在機柜、機架、金屬線槽等設備附近設置局部等電位網格,采用 S 型(星形)或 M 型(網格形)結構。S 型適用于低頻設備,M 型適用于高頻設備(如 1MHz 以上)。
信號線路:在信號入口處加裝浪涌保護器(SPD),并將 SPD 接地端與等電位端子板連接。
網格布局
等電位網格宜采用邊長 0.6~3m 的矩形,材料為截面積≥25mm² 的銅帶,與防靜電地板下的金屬支架連接。
網格需與建筑物鋼筋網、金屬立柱等自然導體多點連接,形成立體屏蔽層。
(三)信號線路與 SPD 協同
SPD 選型與安裝
電源 SPD:安裝于配電箱進線端,選擇響應時間≤25ns、放電電流≥60kA 的產品(如 B 級 SPD)。
信號 SPD:用于通信線路(如網絡、視頻線),采用串聯安裝,內置氣體放電管(GDT)和瞬態抑制二極管(TVS),確保能量協調。
安裝要求:SPD 接地線長度≤0.5m,截面積≥10mm²,避免與電源線平行敷設。
屏蔽與布線
信號線纜采用雙層屏蔽或穿金屬管,屏蔽層兩端接地。
電源線與信號線間距≥0.5m,交叉處需垂直布置。
(四)接地系統整合
共用接地
防雷接地、安全接地、工作接地宜共用一組接地裝置,接地電阻≤1Ω(A 級系統)或≤4Ω(B 級系統)。
測量方法:使用四極法測量接地電阻,確保無干擾。
獨立接地
特殊設備(如醫療電子設備)需獨立接地時,接地體與其他接地體間距≥5m,并通過等電位連接帶實現電位均衡。
(五)施工與檢測
施工工藝
焊接:采用放熱焊接或氬弧焊,焊縫長度≥6 倍導體直徑,表面涂防銹漆。
螺栓連接:使用鍍錫銅端子和彈簧墊圈,確保接觸電阻≤0.05Ω。
標識:所有連接點需標注 “等電位連接” 標識,便于維護。
檢測要點
導通性測試:使用低阻測試儀(電流≥0.2A)檢測連接點電阻,要求≤3Ω。
接地電阻測試:定期測量接地系統電阻,確保符合設計要求。
SPD 狀態檢查:觀察 SPD 的指示窗口(綠色為正常,紅色為故障),并記錄動作次數。
三、典型案例與常見問題
數據中心
方案:采用 M 型等電位網格,機柜通過兩根不同長度的銅編織帶連接至網格,避免共振。
問題:若網格未與建筑鋼筋連接,可能導致電位不均衡,需增加跨接線。
通信基站
方案:饋線屏蔽層在塔頂、機房入口處接地,并加裝天饋 SPD。
問題:若饋線過長(如超過 30m),需在中間增加接地夾,減少感應電壓。
光伏電站
方案:光伏組件邊框與支架焊接,逆變器接地端通過等電位連接帶與地網連接。
問題:若組件邊框未有效接地,可能引發 PID 效應,導致發電效率下降。
四、標準與規范依據
GB50343-2012:規定了電子信息系統防雷設計的強制性要求,包括等電位連接的材料、結構和檢測方法。
GB50057-2010:明確了建筑物防雷的一般原則,強調等電位連接與屏蔽的協同作用。
IEC 61643-1:國際標準,指導 SPD 的選型和安裝。
五、維護與管理
定期巡檢
每季度檢查連接點是否松動、腐蝕,SPD 是否失效。
每年進行接地電阻測試,確保系統性能穩定。
故障處理
若檢測到連接點電阻超標,需重新壓接或更換導體。
SPD 動作后,需記錄放電次數并評估是否需要更換。
電子信息系統的等電位連接需從材料、結構、信號處理到檢測維護全流程把控,結合具體場景選擇合適的技術方案。施工中需嚴格遵循國家標準,確保電位均衡、屏蔽有效,同時通過定期檢測和維護保障系統長期穩定運行。