5.2 等电位连接与共用接地系统设计

5.2.1 机房内电子信息设备应作等电位连接。等电位连接的结构形式应采用S型、M型或它们的组合(图5.2.1)。电气和电子设备的金属外壳、机柜、机架、金属管、槽、屏蔽线缆金属外层、电子设备防静电接地、安全保护接地、功能性接地、浪涌保护器接地端等均应以最短的距离与S型结构的接地基准点或M型结构的网格连接。机房等电位连接网络应与共用接地系统连接。

图5.2.1  电子信息系统等电位连接网络的基本方法
共用接地系统；等电位连接导体；      设备；●等电位连接网络的连接点；ERP 接地基准点；S_s单点等电位连接的星形结构；M_m网状等电位连接的网格形结构。

5.2.2 在LPZ0_A或LPZ0_B区与LPZ1区交界处应设置总等电位接地端子板，总等电位接地端子板与接地装置的连接不应少于两处；每层楼宜设置楼层等电位接地端子板；电子信息系统设备机房应设置局部等电位接地端子板。各类等电位接地端子板之间的连接导体宜采用多股铜芯导线或铜带。连接导体最小截面积应符合表5.2.2-1的规定。各类等电位接地端子板宜采用铜带，其导体最小截面积应符合表5.2.2-2的规定。

表5.2.2-1  各类等电位连接导体最小截面积

表5.2.2-2  各类等电位接地端子板最小截面积

5.2.3 等电位连接网络应利用建筑物内部或其上的金属部件多重互连，组成网格状低阻抗等电位连接网络，并与接地装置构成一个接地系统(图5.2.3)。电子信息设备机房的等电位连接网络可直接利用机房内墙结构柱主钢筋引出的预留接地端子接地。

图5.2.3  由等电位连接网络与接地装置组合构成的三维接地系统示例
1-等电位连接网络；2-接地装置

5.2.4 某些特殊重要的建筑物电子信息系统可设专用垂直接地干线。垂直接地干线由总等电位接地端子板引出，同时与建筑物各层钢筋或均压带连通。各楼层设置的接地端子板应与垂直接地干线连接。垂直接地干线宜在竖井内敷设，通过连接导体引入设备机房与机房局部等电位接地端子板连接。音、视频等专用设备工艺接地干线应通过专用等电位接地端子板独立引至设备机房。
5.2.5 防雷接地与交流工作接地、直流工作接地、安全保护接地共用一组接地装置时，接地装置的接地电阻值必须按接入设备中要求的最小值确定。
5.2.6 接地装置应优先利用建筑物的自然接地体，当自然接地体的接地电阻达不到要求时应增加人工接地体。
5.2.7 机房设备接地线不应从接闪带、铁塔、防雷引下线直接引入。
5.2.8 进入建筑物的金属管线(含金属管、电力线、信号线)应在入口处就近连接到等电位连接端子板上。在LPZ1入口处应分别设置适配的电源和信号浪涌保护器，使电子信息系统的带电导体实现等电位连接。
5.2.9 电子信息系统涉及多个相邻建筑物时，宜采用两根水平接地体将各建筑物的接地装置相互连通。
5.2.10 新建建筑物的电子信息系统在设计、施工时，宜在各楼层、机房内墙结构柱主钢筋处引出和预留等电位接地端子。

 

条文说明
 

—共用接地系统；ERP—接地参考点；
—等电位连接导体；S_s—单点等电位连接的星形结构；
—设备；M_m—网状等电位连接的网格型结构；
—等电位连接网络的连接点；M_s—单点等电位连接的网格形结构。
图5  电子信息系统等电位连接方法的组合

        2)M型网格形等电位连接结构适用于频率达1MHz以上电子信息系统的功能性接地。每台电子信息设备宜用两根不同长度的连接导体与等电位连接网格连接，两根不同长度的连接导体应避开或远离干扰频率的1／4波长或奇数倍，同时要为高频干扰信号提供一个低阻抗的泄放通道。否则，连接导体的阻抗增大或为无穷大，不能起到等电位连接与接地的作用。
5.2.2 各接地端子板应设置在便于安装和检查的位置，不得设置在潮湿或有腐蚀性气体及易受机械损伤的地方。等电位接地端子板的连接点应满足机械强度和电气连续性的要求。
    表5.2.2-1是各类等电位接地端子板之间的连接导体的最小截面积：垂直接地干线采用多股铜芯导线或铜带，最小截面积50mm²；楼层等电位连接端子板与机房局部等电位连接端子板之间的连接导体，材料为多股铜芯导线或铜带，最小截面积25mm²；机房局部等电位连接端子板之间的连接导体材料用多股铜芯导线，最小截面积16mm²；机房内设备与等电位连接网格或母排的连接导体用多股铜芯导线，最小截面积6mm²；机房内等电位连接网格材料用铜箔或多股铜芯导体，最小截面积25mm²。这些是根据《雷电防护 第4部分：建筑物内电气和电子系统》GB／T 21714．4-2008和我国工程实践及工程安装图集综合编制的。
    表5.2.2-2各类等电位接地端子板最小截面积是根据我国工程实践中总结得来的。表中为最小截面积要求，实际截面积应按工程具体情况确定。
    垂直接地干线的最小截面是根据《建筑物电气装置 第5部分：电气设备的选择和安装 第548节：信息技术装置的接地配置和等电位联结》GB／T 16895．17-2002(idt IEC 60364-5-548：1996)第548.7.1条“接地干线”的要求规定的。
5.2.3 在内部安装有电气和电子信息系统的每栋钢筋混凝土结构建筑物中，应利用建筑物的基础钢筋网作为共用接地装置。利用建筑物内部及建筑物上的金属部件，如混凝土中钢筋、金属框架、电梯导轨、金属屋顶、金属墙面、门窗的金属框架、金属地板框架、金属管道和线槽等进行多重相互连接组成三维的网格状低阻抗等电位连接网络，与接地装置构成一个共用接地系统。图5.2.3中所示等电位连接，既有建筑物金属构件，又有实现连接的连接件。其中部分连接会将雷电流分流、传导并泄放到大地。
    内部电气和电子信息系统的等电位连接应按5.2.2条规定设置总等电位接地端子板(排)与接地装置相连。每个楼层设置楼层等电位连接端子板就近与楼层预留的接地端子相连。电子信息设备机房设置的S型或M型局部等电位连接网络直接与机房内墙结构柱主钢筋预留的接地端子相连。
    这就需要在新建筑物的初始设计阶段，由业主、建筑结构专业、电气专业、施工方、监理等协商确定后实施才能符合此条件。
5.2.4 根据GB／T 16895．17-2002(idt IEC 60364-5-548：1996)“第548节：信息技术装置的接地配置和等电位联接”的意见，对于某些特殊而又重要的电子信息系统的接地设置和等电位连接，可以设置专用的垂直接地干线以减少干扰。垂直干线由建筑物的总等电位接地端子板引出，参考图6、图7。干线最小截面积为50mm²的铜导体，在频率为50Hz或60Hz时，是材料成本与阻抗之间的最佳折中方案。如果频率较高及高层建筑物时，干线的截面积还要相应加大。
    信息化时代的今天，声音、图像、数据为一体的网络信息应用日益广泛。各地都在建造新的广播电视大楼，其声音、图像系统的电子设备系微电流接地系统，应设置专用的工艺垂直接地干线以满足其要求，参考图6。
5.2.5 防雷接地：指建筑物防直击雷系统接闪装置、引下线的接地(装置)；内部系统的电源线路、信号线路(包括天馈线路)SPD接地。
    交流工作接地：指供电系统中电力变压器低压侧三相绕组中性点的接地。
    直流工作接地：指电子信息设备信号接地、逻辑接地，又称功能性接地。
    安全保护接地：指配电线路防电击(PE线)接地、电气和电子设备金属外壳接地、屏蔽接地、防静电接地等。
    这些接地在一栋建筑物中应共用一组接地装置，在钢筋混凝土结构的建筑物中通常是采用基础钢筋网(自然接地极)作为共用接地装置。
    GB／T 21714-2008第3部分中规定：“将雷电流(高频特性)分散入地时，为使任何潜在的过电压降到最小，接地装置的形状和尺寸很重要。一般来说，建议采用较小的接地电阻(如果可能，低频测量时小于10Ω。”
    我国电力部门DL／T 621规定：“低压系统由单独的低压电源供电时，其电源接地点接地装置的接地电阻不宜超过4Ω。”

—配电箱；—楼层等电位接地端子板；
PE—保护接地线；MEB—总等电位接地端子板。
图6  建筑物等电位连接及共用接地系统示意图

图7  电子信息设备机房等电位连接网络示意图
1-竖井内楼层等电位接地端子板；2-设备机房内等电位接地端子板；3-防静电地板接地线；4-金属线槽等电位连接线；5-建筑物金属构件

    对于电子信息系统直流工作接地(信号接地或功能性接地)的电阻值，从我国各行业的实际情况来看，电子信息设备的种类很多，用途各不相同，它们对接地装置的电阻值要求不相同。
    因此，当建筑物电子信息系统防雷接地与交流工作接地、直流工作接地、安全保护接地共用一组接地装置时，接地装置的接地电阻值必须按接入设备中要求的最小值确定，以确保人身安全和电气、电子信息设备正常工作。
5.2.6 接地装置
      1 当基础采用硅酸盐水泥和周围土壤的含水量不低于4％，基础外表面无防水层时，应优先利用基础内的钢筋作为接地装置。但如果基础被塑料、橡胶、油毡等防水材料包裹或涂有沥青质的防水层时，不宜利用基础内的钢筋作为接地装置。
      2 当有防水油毡、防水橡胶或防水沥青层的情况下，宜在建筑物外面四周敷设闭合状的人工水平接地体。该接地体可埋设在建筑物散水坡及灰土基础外约1m处的基础槽边。人工水平接地体应与建筑物基础内的钢筋多处相连接。
      3 在设有多种电子信息系统的建筑物内，增加人工接地体应采用环形接地极比较理想。建筑物周围或者在建筑物地基周围混凝土中的环形接地极，应与建筑物下方和周围的网格形接地网相连接，网格的典型宽度为5m。这将大大改善接地装置的性能。如果建筑物地下室／地面中的钢筋混凝土构成了相互连接的网格，也应每隔5m和接地装置相连接。
      4 当建筑物基础接地体的接地电阻值满足接地要求时，不需另设人工接地体。
5.2.7 机房设备接地引入线不能从接闪带、铁塔脚和防雷装置引下线上直接引入。直接引入将导致雷电流进入室内电子设备，造成严重损害。
5.2.8 进入建筑物的金属管线，例如金属管、电力线、信号线，宜就近连接到等电位连接端子板上，端子板应与基础中钢筋及外部环形接地或内部等电位连接带相互连接(图8、图9)，并与总等电位接地端子板连接。电力线应在LPZ1入口处设置适配的SPD，使带电导体实现入口处的等电位连接。

图8  外部管线多点进入建筑物时端子板利用环形接地极互连示意图
①-外部导电部分，例如：金属水管；②-电源线或通信线；③-外墙或地基内的钢筋；④-环形接地极；⑤-连接至接地极；⑥-专用连接接头；⑦-钢筋混凝土墙；⑧-SPD；⑨-等电位接地端子板注；地基中的钢筋可以用作自然接地极

图9  外部管线多点进入建筑物时端子板利用内部导体互连示意图
①-外墙或地基内的钢筋；②-连接至其他接地极；③-连接接头；④-内部环形导体；⑤-至外部导体部件，例如：水管；⑥-环形接地极；⑦-SPD；⑧-等电位接地端子板；⑨-电力线或通信线；⑩-至附加接地装置

5.2.9 将相邻建筑物接地装置相互连通是为了减小各建筑物内部系统间的电位差。采用两根水平接地体是考虑到一根导体发生断裂时，另一根还可以起到连接作用。如果相邻建筑物间的线缆敷设在密封金属管道内，也可利用金属管道互连。使用屏蔽电缆屏蔽层互联时，屏蔽层截面积应足够大。
5.2.10 新建的建筑物中含有大量电气、电子信息设备时，在设计和施工阶段，应考虑在施工时按现行国家有关标准的规定将混凝土中的主钢筋、框架及其他金属部件在外部及内部实现良好电气连通，以确保金属部件的电气连续性。满足此条件时，应在各楼层及机房内墙结构柱主钢筋上引出和预留数个等电位连接的接地端子，可为建筑物内的电源系统、电子信息系统提供等电位连接点，以实现内部系统的等电位连接，既方便又可靠，几乎不付出额外投资即可实现。