电气箱的接地与等电位连接

接地与接联：各自的功能

一家大型控制设备制造商的自动化布线指南对此进行了简单的说明：联结是将底盘、组件、框架、屏蔽罩和电气箱的金属部件连接在一起；接地则是连接到接地电极系统，使设备处于大地电位。两者都很重要，但出于安全考虑，它们的作用各不相同。

在美国安装中，NEC 第 250 条涵盖了这两者。第 250 条的接联要求建立了低阻抗的故障电流路径返回电源，以便在发生接地故障时过流保护装置能够跳闸。NEC 250.4(A)(5) 将此称为有效的接地故障电流路径，且大地不被视为其一部分。2020 NEC 培训指南解释了原因：电极与大地之间的接触电阻极高，导致返回的大地故障电流极小，因此断路器不会跳闸，金属部件将保持带电状态。

电气箱的实际结果：随电源电路引入的设备接地导体是清除故障的关键。在壁挂式电气箱旁打入的接地棒是 NEC 250.54 规定的辅助电极；它可以连接到设备接地导体，但绝不能替代它。请查阅您当地管辖机构执行的版本，以核对本指南中的每一项规范引用。

哪些部件需要进行等电位连接

NEC 250.96(A) (2020 版，如 NEC 培训指南所述) 要求旨在用作设备接地导体的金属部件，包括导管、电缆、设备和电气箱，必须进行等电位连接，以便它们能够安全地传导可能施加在其上的任何故障电流。对于典型的电气箱，这意味着：

• 电气箱主体，通过进线设备接地导体；
• 安装板及其通过安装板接地的所有部件；
• 装载电气设备的门或盖；
• 进入电气箱的金属导管和配件；
• 具有自身接地端子的设备金属框架。

设备接地导体的尺寸根据其前级过流保护装置的额定值，使用 NEC 表 250.122 进行确定。以下是 2020 表中关于铜导体的部分行：

导体不需要比电路导体更大，且 NEC 250.122(B) 要求如果相导体因电压降等原因增大规格，则导体也需按比例增大。6 AWG 及更小的绝缘设备接地导体必须为绿色或带有单条或多条黄条的绿色 (NEC 250.119)。

接地螺柱、接地汇流排及接线端子堆叠方法

将进线设备接地导体连接至电气箱主体上的接地螺柱，或连接至安装在安装板上的接地汇流排，然后从每个设备或机箱引出独立的导体，连接至汇流排上的各自端子。上述自动化指南正是如此建议：在背板上设置中央接地汇流排，每个机箱连接到独立的螺栓，而非采用串联方式。

导体的紧固方式也至关重要。NEC 250.8(A)（2017 版，由 EC&M 总结）列出了设备接地导体和接联跳线的许可方法，包括经认证的压力连接器、接线排、放热焊接、至少啮合两圈螺纹或使用螺母固定的机器螺钉、至少啮合两圈螺纹的成型机器螺钉，以及作为经认证组件一部分的连接。根据 250.8(B)，仅依靠焊料的连接是不允许的。

当两个接线端子共用一个螺柱时，相同的指南建议将第一个接线端子夹在星形垫圈和带有固定式星形垫圈的螺母之间，然后将第二个接线端子夹在该螺母与第二个固定式星形垫圈螺母之间，从而使每个接线端子都能独立夹紧。每个 NEMA4 Enclosure 壁挂式电气箱都配有用于此类连接的接地螺柱。

安装板接地连接

安装板承载了大部分设备，因此必须是故障电流路径的坚固组成部分。自动化指南要求通过每个安装螺栓或螺柱，在各机箱、背板和电气箱之间建立良好的电气连接，并清除螺柱和螺纹孔周围的油漆或其他非导电涂层。除上述连接外，建议从每个机箱、电气箱和背板上的中央接地母线引出 1 英寸铜编织带或至少 8 AWG 多股铜线。

我们的壁挂式电气箱配备安装在焊接螺柱上的可拆卸镀锌安装板。由于安装板可拆卸，请将螺柱和螺母视为机械紧固件，并添加一根从安装板到接地螺柱的等电位连接导体，以确保连接不依赖于重新组装后螺母的紧固程度。关于 带密封条的控制板等电位连接 的现场案例表明，通过安装螺栓测得的连续性测试蜂鸣声并不能证明存在故障电流路径。

门的等电位连接

铰链是较差的导体：它是一个活动关节，且可能涂有油漆。自动化指南对此有明确规定：不要依靠铰链来实现门与电气箱之间的电气接触；请安装等电位连接线。

对于工业机械，NFPA 79 增加了一项要求。从业人员引用的 2007 版第 8.2.3.6.1 节（请检查当前版本）规定：“若电气设备安装在导电门或盖板上，则应安装设备（保护性）等电位连接跳线。”该跳线将门或盖板连接到电气箱或其内部的保护性等电位连接端子。条款编号在不同版本间会有变动，请检查适用于您机器的版本。

在实际应用中：带有按钮、指示灯、仪表或显示器的门应通过柔性接地跳线从门上的螺柱连接到箱体上的螺柱，并预留足够的余量以确保门能完全打开。我们的壁挂式电气箱采用连续铰链，同样适用此规则：当门上安装有设备时，请使用跳线进行接地。如果您在定制方案的门上需要额外的螺柱，请在报价请求中注明。

油漆、涂层和接触面

等电位连接仅通过裸金属生效。NEC 250.12 要求，除非配件设计为无需去除涂层，否则必须去除需接地的设备上的非导电涂层（如油漆、漆料和搪瓷）于螺纹和其他接触面上；250.96(A) 重申了针对电气箱及其他用作接地导体的金属部件的规则。同一培训指南指出，使用螺丝刀和钳子将导管连接处的锁紧螺母拧紧，被认为足以切穿油漆和其他非导电饰面。这仅适用于导管锁紧螺母：在接地螺柱和每一个其他等电位连接点仍需去除油漆。

• 粉末涂层碳钢： 请刮除或遮蔽每个接地螺柱、接地点和导管入口处的涂层，或者使用能够穿透涂层的配件。
• 不锈钢：无需清除油漆，但接触面应保持清洁，无油污或密封胶。
• 镀锌安装板： 锌涂层为金属性质；请确保接触区域无油漆、标签和胶带。

注意导管接头和电缆接头下方的密封条和密封垫圈：它们能防止进水，但也可能破坏等电位连接路径所需的金属间接触。如果金属导管是接地路径的一部分，请使用接地锁紧螺母、衬套，或自带接地功能的配件。

DIN 导轨、屏蔽与噪声

DIN 导轨是一种机械支撑。IEC 60715:2017 规定，用于保护接地的导轨电气功能由相关产品标准涵盖，因此只有在设备文档说明的情况下，导轨才能为设备提供接地。某些产品没有接地端子，仅通过导轨接地；对于此类产品，自动化指南建议从导轨的安装螺栓引出一条设备接地导体，连接到接地排上的专用螺栓。

良好的接地也能减少电气噪声。同样的指南建议使用钢制外壳以防止干扰，并指出门上的观察窗应使用夹层屏幕或导电光学基板以阻挡干扰，还要求每根电缆屏蔽层仅在一端接地，且该端由产品说明书指定，且不得连接到逻辑电路的公共端。保护地和控制电路的 0 V 参考点是分开的连接；评估金属外壳中的 0 V 对地连接 解释了为什么它们之间的仪表读数对屏蔽效果说明不多，以及为什么不能通过断开保护地来消除噪声。电源线和信号线的分离在 背板和 DIN 导轨布局指南 中有说明。

确保中性线不接触电气箱

在服务隔离开关的下游，中性线（接地导体）与设备接地导体保持分离。NEC 250.6 要求系统的安装方式应确保中性线电流或电路电流不会流经金属部件；培训指南将“将中性线连接到不属于服务隔离开关的隔离开关金属外壳上”列为产生不当电流的原因，并警告这可能导致触电、火灾和保护装置故障。在由其他配电盘供电的电气箱中，请将中性线接入隔离的中性线端子，将地线接入接地母线，切勿在此处将两者进行等电位连接。独立供电系统（例如带有接地二次侧的控制变压器）遵循第 250 条中的特定规则；请遵循变压器手册和现行规范版本。

非金属电气箱

聚碳酸酯和玻璃钢（FRP）电气箱不导电，因此无法通过壁面实现等电位连接。电气箱内部或外部的每个金属部件（安装板、金属导管接头、承载设备的门五金件）都必须通过其自身的等电位连接导体或带有等电位连接功能的配件连接到设备接地导体。请在 聚碳酸酯与玻璃钢（FRP）电气箱对比 和 电气箱材料对比 中比较这些材料。

如果成品电气箱成为工业控制柜，认证与检验会有其额外要求；请参阅 UL 50E、NEMA 250 及认证。

常见问题

来源

1. Mike Holt，《理解 2020 NEC 关于等电位连接与接地的要求：250.96 与 250.12（以及第 250 条导言）》
2. Mike Holt, 2020 NEC: 250.54 辅助电极，大地并非 250.4(A)(5) 的有效接地故障电流路径
3. Mike Holt, 2020 NEC: 250.122 及 Table 250.122，设备接地导体尺寸计算
4. Mike Holt, 2020 NEC: 250.119，设备接地导体的识别
5. Mike Holt, 2020 NEC: 250.6，不应有的电流
6. EC&M，“规范问答：接地与等电位连接设备” (NEC 250.8, 2017)
7. Mike Holt 论坛，“控制柜门接地”（引用自 NFPA 79 8.2.3.6.1）
8. Rockwell Automation, 工业自动化布线与接地指南, 出版物 1770-4.1 (联结, 接地汇流排, 箱门联结线, DIN 导轨接地)
9. IEC 60715:2017（导轨的保护接地功能遵循产品标准）
10. NFPA 70, 国家电气规范 (免费只读访问): Article 250