保护等电位联结中外界可导电部分与总接地端子连接的一点讨论|导体|接地端子|电阻|等电位|阻抗

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电击防护和接触电压是电气设计中极其重要的安全问题，今天要讨论一个在电击防护范畴内比较容易忽略的点，如题。

关于水暖电进线套管的保护等电位联结，工程中往往只关注是否为金属管，若为金属管便将其视为外界可导电部分，则应与总接地端子连接。

这种思考方式和做法可能是不科学的。

GB标准（规范）中保护等电位联结

BS 7671:2018+A2:2022中保护等电位联结

以上罗列的五条，仅为外界可导电部分的举例，实际应设置保护等电位联结的部位包括但不限于此，并且在将其连接到总接地端子（MET）之前，应该复核这些部分是否满足外界可导电部分的定义。

保护等电位联结与辅助等电位联结不同，辅助等电位联结是将两个同时可触及的导电部分用导线连接在一起，以减小两者之间的电位差。

外界可导电部分的定义

外界可导电部分(extraneous-conductive-part)和外露可导电部分(exposed-conductive-part)是两个不同的术语。

GB/T 50065-2011中对其定义如下：

2.0.22 外界可导电部分 extraneous conductive part
非电气装置的，且易于引入电位的可导电部分，该电位通常为局部电位。

BS 7671:2018+A2:2022中对外界可导电部分的定义：

“A conductive part liable to introduce a potential, generally Earth potential, and not forming part of the electrical installation.”

该术语是多重含义的汇总，可以将其拆解成以下三层意思，且三层意思均要满足：

1、可导电部分

2、易于引入电位，通常是地电位

3、不构成电气装置的一部分

其中，第1和第3，容易判断，但第2条似乎不好判断，也正是这一条，在BS 7671近几年的修订中多次涉及。

“易于引入电位”，这通常意味着，导电部分（如金属管道）要经过室外空间，无论是架空还是埋地，或者进入到另一个建筑物。

一般，可以通过观察来确认，但是，有时难以通过肉眼观察确认（管道路由复杂、材质变化、隐蔽工程等），那如何进行判断，继续下文。

BS 7671关于保护等电位联结的修订

①BS 7671:2018修订了什么？

第411.3.1.2条，增加了如下内容，

“Metallic pipes entering the building having an insulating section at their point of entry need not be connected to the protective equipotential bonding.”

"进入建筑物的金属管道，若在入口处存在绝缘段，则不需要进行保护等电位联结。"

埋地进入建筑物的塑料管道在入户处存在绝缘段，之后管材变为金属管

如上图所示，是不是只要入户处存在有绝缘段（绝缘管道或绝缘阀门等）或者入户管是塑料管，就意味着不需要进行保护等电位联结？
答案是不一定，下文有解答。

另一个需要说的点是，BS 7671:2018的上述规定是针对建筑物管道(用户自有产权)，而非市政公共管道。
以上两者以计量表（水表或气表）为限，从道路进入计量表的管道为公共管道，计量表后的管道为用户自有管道。

②BS 7671:2018+A2:2022又修订了什么？

右边大片的修订线看得出这条在2022年的调整程度，但条文本质内涵没有变。

就进引入部分"绝缘段"的问题，又做了修订，其本质仍然是同一个意思。

这次的说法是，

"当非金属（如塑料）管道进入建筑物并与建筑物内的金属管道相连时，则该金属管道通常不需要保护等电位联结，因为它们不太可能是外界可导电部分。"

我认为，这样的说法更严谨，

关键词是"normally"和"unlikely to be"，也就是说，常规情况是这样，但是还有"非常规"的情况：

① 入户管道虽然是塑料管，但与其连接的金属管道可能在其他位置又出室外或去其他单体，所以不但要关注进线套管，出线套管同样要关注。

②入户管道虽然是塑料管，但与其连接的金属管道连接有水泵或电动阀等，而水泵或电动阀是接地的。
以上两种情况，仍然有可能引入地电位(危险电位)。

如何判断某金属部分是外界可导

方法1：外观检查

将导电部分接至总接地端子（MET）之前，应核实该部件是否为外界可导电部分。

判断是否可引入地电位的最好方法是外观检查。

如果仅靠外观检查无法确定（管道路由复杂、材质变化、隐蔽工程等），那么可以通过测量对地电阻来确定该导电部件是否是外界可导电部分。

方法2：测量对地电阻

判据公式引自 IET Guidance Note 8 Earthing and Bonding，

如果导电部分和总接地端子之间的电阻测量值大于计算值（式6.1），认为绝缘良好不易引入危险电位，则该导电部分不是外界可导电部分。

PS：必须考虑导电部分在整个安装使用生命周期内的对地电阻差异。

1）测试条件，如温度、湿度

2）金属导体受环境腐蚀影响

Rcp ＞ ( U0 / IB ) - ZT

其中，

Rcp 可导电部分和总接地端子之间的电阻测量值（Ω）

IB 流过人或家畜的电流限值（A）

U0 相对地的标称电压（V）

ZT 人或家畜的总阻抗（Ω）

IB和ZT的值取自BS IEC 60479-1:2018 电流对人和家畜的效应，50Hz交流电的情况。

GB对这本IEC规范做了等同转化（IDT），也是注电考试的一本规范

首先，根据不同的条件，查表确定ZT，

然后，确定IB。

0.5mA —— 感知阈

10mA —— 摆脱阈（假定为成年男人）

30mA —— RCD附加防护的限值

根据自动切断电源的时间，可能会造成如下影响，

在0.3s内自动切断的情况下（例如，采用IΔn不大于30mA的非延时型RCD）：感知和不自主的肌肉收缩，但通常没有有害的电生理学效应，下图AC-2区域。

在5s内自动切断的情况下：不自主的肌肉收缩，呼吸困难，可逆性的心脏功能障碍和活动受限，但通常没有器官损伤，下图AC-3区域。

IΔn≤30mA的RCD脱扣特性曲线与电流流过人体的效应区域

C1曲线可以看作心室纤维性颤动的临界线，简单理解就是生命线，黄色区域是IΔn≤30mA的RCD的脱扣特性，即时间电流曲线。可以看到RCD的动作特性，当大于50%的IΔn时(15mA)，就可能动作。

方便计算，ZT暂按1000Ω考虑，分别计算三种情况，结果如下，

1° 按感知阈，220 / 0.5/ 0.001 - 1000 = 43.9kΩ

2°按摆脱阈，220 / 10 / 0.001 - 1000 = 21kΩ

3°按附加防护，220 / 30/ 0.001 - 1000 = 6.3kΩ

例如，在满足摆脱阈10mA的情况下，测量值＞21kΩ，则无需进行保护等电位联结，测量值≤21kΩ，则判定导电部分为外界可导电部分，应进行保护等电位联结。

对地电阻测试

测试方法引自 IET Guidance Note 8, Clause 6.1，如下图。

可导电部分与总接地端子之间的电阻测试

判据公式的原理

Rcp ＞ ( U0 / IB ) - ZT，

凡是电击防护，根源上必须从故障电流路径分析，假设为TN-C-S系统，看图说话。

公式最终就是根据图(B)，来计算的Rcp。

按图(A)，220V电压除了加在人和水管支路，故障电流还会通过PE线回流（与人和水管支路并联），同时L和PEN也会分压，但是为何公式的分子却用了220V？

系统接地的型式及安全技术要求 GB14050-2008，

3.8 接触电压 touch voltage

人体同时触及的两点之间意外出现的电压。

[GB/T 4776-2008，定义3.2.4]

注1：按惯例，此术语仅用在与间接接触保护有关的方面。

注2：在某些情况下，接触电压值可能受到触及这些部分的人的阻抗的明显影响。

3.9 预期接触电压 prospect live touch voltage

电气装置中发生阻抗可以忽略的故障时，可能出现的最高接触电压。

存在的问题和风险

① 只有在安装至一定阶段后才能进行电阻测试，因为前期安装阶段不具备测量条件，而安装后期再测量可能影响保护等电位联结的预留预埋。

② 任何连接到管道的1类电气设备，如锅炉、电动阀或水泵，会通过PE导体产生一个通往总接地端子的电流路径，从而使读数降低。

③ 在大多数情况下，例如在设计阶段，还未开始安装。电气专业无法得知水暖专业的管材等（是否金属材质及是否存在绝缘段），便无法确定是否需要保护等电位联结。谨慎的做法是按均设置考虑，因为若前期不考虑预留预埋，后期再增加，会产生一系列问题，并且可能由于无法预埋而不得不采取明敷设，这在大多数情况下会影响美观。

④一个常见的误区是，认为保护等电位联结不会造成任何安全风险，所以“做了总比不做好”。然而，需要知道的是，当在故障情况下，由于可导电部分（如水管）连接到了总接地端子，故障电流和故障电压就会通过保护联结导体（或PE导体）传递给可导电部分。传递过来的故障电压可能会给装置附近的人带来电击的危险，因为他们完全有可能触摸到管道或水龙头等。此时，若没有设置保护等电位联结，反而不会出现这种风险。

总结

介于电阻测量的影响因素，优先采用外观检查来确定某管道或部件是否为外界可导电部分，再决定是否将其连接到总接地端子。如果在外观检查后存在任何疑问，可以通过测量和计算进一步确定。

本文完。

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