刘立峰（中铁二院工程集团有限责任公司 正高级工程师）摘要：防雷、接地及等电位连接技术是铁路行业长期聚焦的重难点领域。针对近年来铁路大部分雷害事故都集中在室内电子信息设备损坏或失效的问题，通过梳理现行国家、行业以及企业标准中电子信息设备接地和等电位连接标准，搜集归纳历史资料，分析标准差异，提出接地和等电位连接分类及等电位连接技术的标准修订建议。基金项目：中国国家铁路集团有限公司科技研究开发计划 （J2020Z505）全文发表在《铁路通信信号》2023 年 第5期
作为铁路安全运行的重要设施之一，保证信号楼室内电子信息设备正常运行极为重要，尤其防雷、接地及等电位连接技术更是铁路行业长期聚焦的重难点领域。信号楼综合雷电防护可以说是室内电子信息设备的防护盾牌，在铁路安全运行方面起到了关键性作用。信号楼综合防雷包括外部和内部，其中外部防雷措施已趋成熟，相关技术标准以 《建筑物防雷设计规范》（GB 50057—2010）［1］为纲领，铁道行业标准、国铁集团企标与国标基本一致。而对于室内防雷部分，通过分析近年的雷害案例，发现大部分雷害事故都曾集中造成室内电子信息设备的损坏或失效。因此，依照相关标准，对信号楼内电子信息设备接地和等电位连接技术进行深入研究，就成为优化电子信息设备防雷效果的先决条件。《铁路防雷及接地工程技术规范》（TB 10180—2016）［2］ 是集设计、施工和质量验收为一体的行业标准，重在原则性和共用性，具体要求由企标规定。而 《铁路信号设备雷电及电磁兼容综合防护实施指导意见》（铁运 〔2006〕 26 号）［3］ 和 《铁路通信设备雷电综合防护实施指导意见》（铁运〔2011〕144号）［4］是有关通信信号设备防雷及接地的较早规范，其他标准中关于接地和等电位连接的设计思路均是遵循这 2 个文件。按照时间溯源，1955 年，由前燃料工业部以（55） 燃生电字第166号和前电业管理总局以 （55/6）电生技字第 3357 号文的要求“在我国的电气设备安装规程颁发以前，暂参考执行前苏联颁发的 《电气设备安装规程》。”由此，1959年颁布的《电气设备接地装置规程》是参照前苏联电站部《电气设备安装规程》制定。随后又相继出台《铁道部标准三电设计规范》（TBJ 7—85），及 1976 年的《铁路工程技术规范》。作为 IEC 62305 《雷电防护》 系列标准，建筑物雷电防护中 IEC 62305-3 《雷电防护 第 3 部分：建筑物的物理损坏和生命危险》［5］和 IEC 62305-4《雷电防护 第 4 部分：建筑物内电气和电子系统》［6］分别对建筑物外部和内部防护措施进行了规定。IEC 62305 与国标之间的关系和采标程度见图 1。它们都是基于雷电情况下的电子信息设备干扰防护，接地和等电位连接的含义较下文中提及的功能性接地和防电击接地更为宽泛。
对于电子信息设备功能性接地，最新 IEC 标准是 IEC 60364-4-44：2018 《低压电气装置 第 4-44部分：安全防护 电压骚扰和电磁骚扰防护》，给出了具体的要求和不同类型的等电位网络。有关电击防护 的最新IEC标准是IEC 60364-5-54—2011《建筑物电气装置第 5-54 部分：电气设备的选择和安装接地装置、保护导体和保护联结导体》。这2 个标准对电子信息设备接地和等电位连接规定最为重要，对于电击防护和功能性接地具有重要意义。IEC 60364与GB/T 16895采标程度见表1。
由于 GB/T 16895 标准系列涵盖 GB 50057—2010 和 GB 50343-2012 中防雷接地的相关要求，且技术要求和实施方案更为具体，已成为电子信息设备防雷及接地领域的纲领性标准，而 TB10180—2016 是铁道行业标准，《铁路信号防雷及接地》（通号〔2019〕9201）和《铁路通信设备接地》（通通〔2013〕8401）又是常用的企业标准，因此，本文主要针对这几种标准进行差异化研究。从接地和等电位连接的分类，以及等电位连接实施的角度，对国标、铁标与企标之间的差异化对比分析见表 2。
由表 2 可见，企标与国家标准中接地和等电位连接分类存在差异。企标参照了铁运 〔2006〕 26 号文和铁运〔2011〕144号文，分类的目的是将不同的接地和等电位连接类型进一步区分，采取单点接至室外环形地网方式，以避免不同类型的接地线产生干扰。国标将等电位连接先分为S和M型，再组合成为4种类型的等电位连接网络，分别是保护导体连接到联结环形导体 （BRC）、星形网络的保护导体、多网状联结星形网络和共用网状联结星形网络。前2种等电位连接导体为保护导体，PE 就是功能性接地的“参考地”，适用于抗干扰能力较强、工作频率较低的电子信息设备；后2种未设置单独的接地线，防静电地板下方的等电位连接网就是机房电子信息设备功能性接地的“参考地”，适用于严酷的电磁环境下、抗干扰能力较低、高频工作的电子信息设备。接地基准点是楼层等电位端子板，由设置在地面一层的总等电位端子板单点引出。GB/T 16895. 10—2021 规定的联结环形导体（BRC）［8］和《等电位连接安装》［9］“总等电位连接示意图”中，环形等电位连接导体成闭环，并与结构钢筋多重互联。企标中等电位连接采用类似星形网络结构，基准点为地面一层的地网，电子信息设备功能性接地一般是利用安全保护的 PE 线，保护性接地和功能性接地合设。不同类型的等电位端子板单独设置接地线引至地网，并在地网上的水平距离不小于5 m。建筑物内环形等电位连接导体不成环，信号专业要求不与结构钢筋连接，通信专业要求与等电位端子板通过结构钢筋与地网连接。现行企业标准与最新国际中等电位连接实施方案存在差异。企标是按照接地和等电位连接的分类，遵循“共地不共线”的原则，等电位连接网络的基准点是地面一层的环形地网。该方案对于高频运行的电子信息设备在一定程度上存在干扰，与地网连接时 5 m 的安全距离在现场不便于实施。同时室内接地和等电位连接设计由电力专业设计，与其接口设计也存在不一致。为避免产生歧义，减少标准差异化，实现标准之间的统一，信号楼内电子信息设备接地和等电位连接分类、等电位连接实施技术方案研究结论如下。1） 建议电子信息设备接地分为保护性接地和功能性接地。保护性接地包括安全保护接地、屏蔽接地和防静电接地；功能性接地包括信号电路接地和直流电源工作接地。等电位连接分为保护性等电位连接和功能性等电位连接，具体可参照 GB/T 16895。基于上述分类原则，接地基准点是从建筑物一层地网引出还是就近楼层接地网引出，直接关系到保护性和功能性接地技术方案的实施。因此，后续将重点对“共地不共线”接地方式和 GB/T 16895 规定的接地基准点进行研究，为信号楼内接地和等电位连接总体技术方案提供理论基础。2） 建议等电位连接可采用将保护导体连接到联结环形导体 （BRC）、星形网络的保护导体、多网状联结星形网络和共用网状联结星形网络。信号楼内设备种类很多，既有耐压能力较强的继电器、硅整流等，也有高灵敏度的电子信息设备。后续将重点对这 4 种等电位连接网络的特点与适用范围进行研究，按照经济合理、投资节约的原则，提出信号楼内接地及等电位连接总体技术方案。［1］ 中华人民共和国住房和城乡部 .GB50057—2010 建筑物防雷设计规范[S]. 北京:中国计划出版社,2011.
［2］ 国家铁路局 .TB 10180—2016铁路防雷及接地工程技术规范[S]. 北京:中国铁道出版社,2016.
［3］ 中华人民共和国铁道部 . 铁运〔2006〕26 号 铁路信号设备雷电及电磁兼容综合防护实施指导意见[S].2006.
［4］ 中华人民共和国铁道部 . 铁运〔2011〕144 号 铁路通信设备雷电综合防护实施指导意见[S].2011.
［5］ 国际电工委员会 .IEC 62305—3 雷电防护 第 3 部分:建筑物的物理损坏和生命危险[S].2008.
［6］ 国际电工委员会 .IEC 62305—4 雷电防护 第 4 部分:建筑物内电气和电子系统 [S].2008.
［7］ 中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局,中国国家标准化管理委员会.GB/T 16895.3—2017 建筑物电气装置第5—54部分:电气设备的选择和安装接地装置、保护导体和保护联结导体[S].北京:中国标准出版社,2017.
［8］ 国家市场监督管理总局,中国国家标准化管理委员会 . GB/T 16895.10—2021 低压电气装置 第 4—44 部分:安全防护 电压骚扰和电磁骚扰防护 [S]. 北京:中国标准出版社,2021.
［9］ 中国建筑标准设计研究院 . 15D01 等电位联接安装[S]. 2015.
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