接地故障保護(hù)基礎(chǔ)知識（106頁）

1、接地故障保護(hù)黃妙慶主 要 內(nèi) 容 低壓接地系統(tǒng) 防火漏電報警 保護(hù)接地 保護(hù)等電位聯(lián)結(jié) 剩余電流保護(hù)器 規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn) GB 16895.21 2004 電擊防護(hù) IEC 60364 4 41：2005 “Protection against electric shock” GB 16895.3 2004 接地配置、接地導(dǎo)體、保護(hù)導(dǎo)體和聯(lián)結(jié)導(dǎo)體 IEC 60364 1: 2005 “Fundamental principles, assessment of general characteristics, definitions” GB 17045 - 2006電擊防護(hù) 裝置和設(shè)備的通用部分 GB

2、 16895.17 2002 信息技術(shù)裝置的接地配置和等電位聯(lián)結(jié) IEC 60364 4 44: 2007 “Protection against voltage disturbances and electro- magnetic disturbances” 單電源TN系統(tǒng) 供電系統(tǒng)在電源中性點直接接地，電氣裝置的外露可導(dǎo)電部分 用保護(hù)（PE）導(dǎo)體連至該電源的中性點。 T N-C系統(tǒng)：在整個系統(tǒng)中采用將中性導(dǎo)體和PE導(dǎo)體的功能 合并成單個導(dǎo)體。 在電氣裝置中的PEN可附加接地 PE或PEN導(dǎo)體宜在進(jìn)入建筑物處接地。 大、高建筑物內(nèi)PE導(dǎo)體與外界可導(dǎo)電部分的等電位聯(lián)結(jié)可視為附加接地。 “接零”

3、 ? TN C系統(tǒng) 外露可導(dǎo)電部分對地有電位，不允許用于有火災(zāi)或爆炸危險 的場所。 外露可導(dǎo)電部分對地有電位，對敏感設(shè)備產(chǎn)生電磁干擾。 有雜散電流，埋地金屬構(gòu)件加速腐蝕 TN C系統(tǒng) 現(xiàn)在TN-C用的少了 ? 用于多電源中性電之間的連接回路 TN C系統(tǒng) PEN不允許插入隔離電器 不能安裝剩余電流保護(hù)器（RCD） 為了維修安全，不能安裝隔離電器。 常用于：公用電網(wǎng) 遠(yuǎn)距離供電線路 PEN與相線應(yīng)敷設(shè)在一起 TN C必須在TNS之上 導(dǎo)體截面： 10 mm2（銅）或 16 mm2（鋁） PEN沿線有電壓降 可采用：3相4線；3極開關(guān) TN C系統(tǒng)斷中性線導(dǎo)致危險的接觸電壓 ? TN - CTN

4、- S 假設(shè)：RA = RB = 1 PEN；10 mm 2 20 m 35 m Ut =216 V 假設(shè)：RA = RB = 1 PE；10 mm 2 20 m 35 m Ut = 110 V TN C系統(tǒng) 外露可導(dǎo)電部分和PEN重復(fù)接地 TN-S系統(tǒng)：在整個系統(tǒng)中采用單獨的保護(hù)導(dǎo)體。 在電氣裝置中的 PE可附加接地 內(nèi)設(shè)變電所是否最好采用TNS系統(tǒng)？TNS系統(tǒng)是否可用于任何場合？中性點接地接地電阻 TN系統(tǒng)是否不能用于室外電氣裝置？在電氣裝置中的 PEN或PE可附加接地 TN-C-S系統(tǒng)：在系統(tǒng)中一部分采用將中性導(dǎo)體和PE體的功能合并成單個導(dǎo)體，另有一部分采用單獨的保護(hù)導(dǎo)體。 TNCS系統(tǒng)

5、是否只適用于市網(wǎng)供電？ 多電源TN系統(tǒng) 多電源TN系統(tǒng)有電磁干擾問題 在TN系統(tǒng)由于設(shè)計不當(dāng)，可能在不期望的路徑中流過 工作電流，這些電流可能產(chǎn)生如下后果： 火災(zāi)； 腐蝕； 電磁干擾。 多電源TN系統(tǒng) 多電源TN系統(tǒng) TN系統(tǒng): Ia U0 / ZS 式中： ZS 故障回路的阻抗（包括電源本身、 從電源至故障點的線導(dǎo)體以及電源與 故障點之間的保護(hù)導(dǎo)體的阻抗），； Ia 自動切斷電源的保護(hù)電器在規(guī)定 的時間內(nèi)的動作電流，A； U0 標(biāo)稱線對地電壓，V。TN系統(tǒng)接地故障自動切斷電源時間 國家標(biāo)準(zhǔn)（IEC原標(biāo)準(zhǔn)） 固定式設(shè)備： 5 s 移動式設(shè)備： 0.4 s （U0 = 230 V） IEC新標(biāo)準(zhǔn)

6、 32 A終端回路： 0.4 s（U0 = 230 V） 32 A終端回路: 5 s 移動式設(shè)備規(guī)定最長的切斷電源時間，s接地系統(tǒng)50 V U0 120 V 120 V U0 230 V 230 V U0 50 m 的乙、丙類廠房和丙類倉庫。 2. 二級負(fù)荷、室外消防水量 30 l/s 的建筑。 3. 二級負(fù)荷影劇院、商店、展覽、廣播電視、電信、財貿(mào) 金融、室外 消防水量 25 l/s的其他公共建筑。 4.國家文物保護(hù)單位的重點磚木/木結(jié)構(gòu)。 5.一、二級負(fù)荷的消防用電設(shè)備。 火災(zāi)危險場所的防火必要性與負(fù)荷等級、房高有何必然的 關(guān)系？ 乙和丙類建筑的劃分與有火災(zāi)危險物質(zhì)的分類如何協(xié)調(diào)？ 辦公樓

7、、飯店、學(xué)校、醫(yī)院、公寓等公共建筑呢？ 還裝不裝 RCD？ 漏電報警器如何設(shè)定？與上下級的保護(hù)電器如何配合？ 日本 JEAC8001-1978內(nèi)線工程 150 m2 旅館、飯店、公寓、集體宿舍、公共住宅、公共浴室 等應(yīng)設(shè)置漏電火災(zāi)報警。 新版的規(guī)范或標(biāo)準(zhǔn)有何規(guī)定？ 辦公樓、商場、醫(yī)院、學(xué)校、家庭住宅、影劇院等公共建筑呢？ 漏電報警如何設(shè)定？ 還裝不裝 RCD？ 漏電火災(zāi)報警的依據(jù) 火災(zāi)起因統(tǒng)計：漏電 1.8%、短路 52%、過負(fù)荷 4.6% 起火實驗：漏電 500 mA， 相當(dāng)于發(fā)熱量 115 W 300 mA 69 W 100 W 就會起火 事故原因： 絕緣老化、損傷 過負(fù)荷、高次諧波、短路

8、 過電壓、欠電壓 環(huán)境 電氣裝置的質(zhì)量 設(shè)計、安裝、維修等 其他問題 管理 產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn) 不同接地系統(tǒng) 經(jīng)濟(jì) 電氣安全隱患接地故障 在系統(tǒng)、裝置或設(shè)備的給定點與局部地之間的電連接。 低壓系統(tǒng)接地故障約占70 - 80%，其中死亡事故約占50%。 電氣安全隱患 案例： 接地故障保護(hù)電器不動作或動作時間過長或接觸電壓過高 火災(zāi)或爆炸危險場所采用TNC系統(tǒng) 總等電位聯(lián)結(jié)不合格 無必要的輔助等電位聯(lián)結(jié) 戶外電氣裝置的電擊防護(hù)不當(dāng) 特低電壓設(shè)備的使用不當(dāng) 電氣安全規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn) 編制工作；標(biāo)準(zhǔn)管理體制 規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)的更新和協(xié)調(diào)、國際接軌 問題舉例： 接零 重復(fù)接地 接地電阻 等電位聯(lián)結(jié) 不共用接地 漏電保護(hù) 漏電

9、防火 安全供電電擊防護(hù) 電擊防護(hù) = 基本防護(hù) + 故障防護(hù) （直接接觸防護(hù)）（間接接觸防護(hù)） 基本防護(hù)： 帶電部分的基本絕緣； 遮攔或外護(hù)物（外殼）； 防護(hù)等級至少為 IPB或IP2； 頂部IPB或IP2 阻擋物；（用于熟練人員） 置于伸臂范圍之外。（用于熟練人員） 兼有基本和故障防護(hù)： 安全特低電壓 SELV 和保護(hù)特低電壓PELV； 功能特低電壓 FELV。 故障防護(hù) 相線導(dǎo)體對外露可導(dǎo)電部分或PE導(dǎo)體之間不計阻抗的接地故障 自動切斷電源； 雙重絕緣或加強絕緣；采用類設(shè)備或等效絕緣的設(shè)備） 供電給單臺設(shè)備的電氣分隔； 供電給多臺設(shè)備的電氣分隔。（用于熟練人員） 非導(dǎo)電場所；（用于熟練人員

10、） 不接地的等電位聯(lián)結(jié)；（用于熟練人員） 附加保護(hù) 剩余電流保護(hù)器； 輔助等電位聯(lián)結(jié)。自動切斷電源 自動切斷電源：基本防護(hù) + 故障防護(hù) 基本防護(hù)：基本絕緣或遮攔或外護(hù)物 故障防護(hù)： 保護(hù)接地： 外露可導(dǎo)電部分接PE導(dǎo)體； 同時可觸及的外露可導(dǎo)電部分連接至同一 接地系統(tǒng)； 保護(hù)等電位聯(lián)結(jié) 自動切斷電源 保護(hù)等電位聯(lián)結(jié) 每個建筑物的接地導(dǎo)體、總接地端子（MET）和下列 可導(dǎo)電部分應(yīng)接成保護(hù)等電位聯(lián)結(jié)： 建筑物的供水、燃?xì)獾冉饘俟埽?正常使用時可觸及的可導(dǎo)電的構(gòu)筑物 金屬中央供熱系統(tǒng)和空調(diào)系統(tǒng)； 可利用的結(jié)構(gòu)鋼筋等； 征得主管部門許可的通信電纜金屬護(hù)套。 總等電位聯(lián)結(jié) 圖2 變壓器PEN導(dǎo)體的連接

11、方式 輔助等電位聯(lián)結(jié) 接地故障的附加保護(hù)措施 例如: 特殊場所 長線路不能滿足規(guī)定的切斷電源時間 下列部分連接起來: 可同時觸及的固定式設(shè)備的外露可導(dǎo)電部分之間 以及和外界可導(dǎo)電部分（包括可利用的鋼筋）之間； 等電位聯(lián)結(jié)系統(tǒng)應(yīng)接至包括插座在內(nèi)所有設(shè)備 的PE導(dǎo)體。 核實同時可觸及的外露可導(dǎo)電部分和外界可導(dǎo)電部分之間的電阻R滿足：R 50/Ia Ia 保護(hù)電器的動作電流，A總等電位聯(lián)結(jié)端子與輔助等電位/局部等電位聯(lián)結(jié)的連接？豎井PE干線？特低電壓系統(tǒng) （ELV） ELV： 50 V a. c. 120 V d.c. 500 V 1 min 絕緣耐壓試驗 安全（不接地的）特低電壓SELV ： 在正

12、常情況 電壓不超過 50 V 在單個故障情況 (a.c.) 在其他回路接地故障情況 SELV的二次側(cè)不應(yīng)接地 保護(hù)特低電壓（接地的）PELV： 在正常情況、單個故障情況情況下電壓不超過50 V a.c. PELV的二次側(cè)接地 ；采用等電位聯(lián)結(jié) 特低電壓設(shè)備的額定電壓：48 V a.c. 中國：36 V a.c. 特低電壓設(shè)備外部接地故障的轉(zhuǎn)移電位傳到特低電壓側(cè)電擊：電流通過人體或動物軀體而引起的生理效應(yīng)。 剩余電流保護(hù)器 下列末端回路必須安裝剩余電流保護(hù)器 ：? 移動式電氣設(shè)備； 生產(chǎn)用的電氣設(shè)備； 施工工地的電氣設(shè)備； 安裝在戶外的電氣設(shè)備； 民用大多數(shù)插座回路； 安裝在水中的供電線路和設(shè)備

13、 剩余電流保護(hù)器（RCD） 30 mA的RCD用于特殊場合（如特別潮濕場所等）或特殊裝置的接地故障保護(hù)和直接接觸的附加保護(hù)。 TN系統(tǒng)：采用過流保護(hù)器不能完全滿足作為接地故障保護(hù)的要求時，可采用RCD。 用于一般人員使用的額定電流 20 A插座（I類設(shè)備） 用于額定電流 32 A露天移動式設(shè)備 用于防火的300 mA的剩余電流保護(hù)器。剩余電流保護(hù)器（RCD） 選擇原則 RCD的型式及特性 保護(hù)要求：故障保護(hù)；附加保護(hù) 供電的連續(xù)性 使用的人員 RCD的型式 其動作與供電電壓無關(guān) 其動作與供電電壓有關(guān) 保護(hù)要求 單相RCD：確保供電電壓 1.1 UN 85 V 三相RCD：確保供電電壓 1.1

14、UN 0.7 UN 采用依靠供電電壓動作的RCD（例如電子式RCD）， 應(yīng)校驗接地故障時的殘壓是否滿足上述要求。同時應(yīng)加強對控制線路的監(jiān)護(hù)，確保其動作可靠。 為避免由于剩余電流（PE線電流和泄漏電流）的誤動作，需注意RCD負(fù)荷側(cè)的設(shè)備累計的剩余電流要小于 RCD額定剩余動作電流的 0.4倍。 IT系統(tǒng)：RCD的額定剩余動作電流至少應(yīng)大于第1次接地故障電流的 2倍（第1次故障不動作）。 RCD應(yīng)防止由于電磁干擾而誤動作。單相單相平波三相星形二脈沖橋同上半控相間二脈沖橋六脈沖橋相控各種類型剩余電流保護(hù)器的應(yīng)用范圍 保護(hù)選擇性 上下級剩余電流保護(hù)器之間為了獲得全部選擇性,應(yīng)滿足 以下兩個條件： 上級

15、剩余電流保護(hù)器的額定剩余動作電流至少宜等于 下級剩余電流保護(hù)器的額定剩余動作電流值的2倍； 對于所有故障電流，上級剩余電流保護(hù)器不動作時間宜大于下級剩余電流保護(hù)器的不動作時間。 例如上級剩余電流保護(hù)器的額定剩余動作電流至少等于下級剩余 電流保護(hù)器的額定剩余動作電流值的3倍，而且上級保護(hù)器的動作時間 大于下級保護(hù)器的時間時，就有可能實現(xiàn)全部選擇性。 兩個均為無延時的剩余電流保護(hù)器，當(dāng)上級的額定剩余動作電流為 500 mA，下級的為30 mA的條件下也無法實現(xiàn)選擇性。接地裝置 接地極 電氣裝置內(nèi)設(shè)置接地極時，應(yīng)將該接地極用接地導(dǎo)體連接到該電氣裝置的總接地端子上。 通過接地故障電流和PE導(dǎo)體的接地裝

16、置，應(yīng)能承受熱的、機械的和電應(yīng)力以及引起電擊的危險。此外，還應(yīng)耐腐蝕和具有足夠的機械強度。 采用不同材料的接地裝置時，應(yīng)考慮回產(chǎn)生腐蝕的問題。 可燃液體或可燃?xì)怏w用的金屬管不應(yīng)用做接地極。但是可做等電位聯(lián)結(jié)。 可用作接地極的舉例如下： 埋入地基的金屬結(jié)構(gòu)（基礎(chǔ)接地）； 埋地的板、管、棒、帶或線狀的金屬物體； 埋在地下混凝土中的鋼筋（預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土除外）； 根據(jù)當(dāng)?shù)貤l件或要求，可采用的電纜金屬護(hù)套和其他 金屬護(hù)層； 根據(jù)當(dāng)?shù)貤l件或要求，可采用的其他適用的地下金屬結(jié)構(gòu)。 埋在土壤中的接地導(dǎo)體的最小截面積有防機械損傷保護(hù)無防機械損傷保護(hù)有防腐蝕保護(hù)銅：2.5 mm2鐵：10 mm2銅：16 mm2

17、鐵：16 mm2無防腐蝕保護(hù)銅：25 mm2鐵：50 mm2 接地導(dǎo)體 總接地端子 高低壓電氣裝置的功能接地和保護(hù)接地； 信息技術(shù)設(shè)備的功能接地和保護(hù)接地； 防雷裝置的接地等。 總接地端子的每個接線接頭應(yīng)采用工具可靠地單獨拆卸 保護(hù)導(dǎo)體 保護(hù)導(dǎo)體的截面應(yīng)按下列公式進(jìn)行熱穩(wěn)定校驗： S I 2 t k 式中: S: 截面，mm2； I : 通過保護(hù)電器的故障電流方均根值，A； t：自動切斷電源保護(hù)電器的動作時間（ 5 s)，s； 注：需考慮回路阻抗的限流影響和保護(hù)電器的I2t的限值。 k：由保護(hù)導(dǎo)體、絕緣和其他部分的材料以及初始和最終溫度 決定的系數(shù)（k值見附錄A）。 線導(dǎo)體截面積 S， mm2

18、相應(yīng)保護(hù)導(dǎo)體的最小截面積 ， mm2S16S1635S/2 保護(hù)導(dǎo)體的最小截面積 不包含在電纜本身的或不與線導(dǎo)體共處于同一外護(hù)物（例如導(dǎo)管）內(nèi)的每根保護(hù)導(dǎo)體，其截面不應(yīng)小于： 有防機械損傷防護(hù)時，銅：2.5 mm2；鋁：16 mm2； 沒有防機械損傷防護(hù)，銅：4 mm2；鋁：16 mm2。 保護(hù)導(dǎo)體可由下列一種或多種導(dǎo)體組成： 多芯電纜中的導(dǎo)體； 與帶電導(dǎo)體共用外護(hù)物的絕緣導(dǎo)體或裸導(dǎo)體； 固定安裝的裸導(dǎo)體或絕緣導(dǎo)體； 符合標(biāo)準(zhǔn)的電纜金屬護(hù)套、電纜屏蔽層、電纜鎧裝、 同心導(dǎo)體、金屬導(dǎo)管等。 下列金屬部件不允許用作保護(hù)導(dǎo)體或保護(hù)等電位聯(lián)結(jié)導(dǎo)體： 金屬水管；（我國允許采用水管，水表應(yīng)采用符合規(guī)定的跨

19、接線） 含有可燃性氣體或液體的金屬管道； 正常使用中承受機械應(yīng)力的結(jié)構(gòu)部分； 柔性或可彎曲的金屬導(dǎo)管； 柔性金屬部件； 支撐線索。 采用過電流保護(hù)器作為電擊防護(hù)時，其PE導(dǎo)體應(yīng)與帶電部 分敷設(shè)在一起或相互靠近。 L = 0 l （ln D + 1 ） R 4 如果電氣裝置中包含有金屬外護(hù)物的設(shè)備，例如低壓開關(guān)柜、控制盤柜或母線槽，若其金屬外護(hù)物或框架同時滿足如下三項要求，則可用作保護(hù)導(dǎo)體： 應(yīng)利用其結(jié)構(gòu)或良好的連接，以保證其機械、化學(xué)或電化學(xué)損傷的 防護(hù)性能，確保其電氣的連續(xù)性； 應(yīng)符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的最小截面的要求； 應(yīng)在每個預(yù)定的分接點上，便于與其他保護(hù)導(dǎo)體連接。 保護(hù)導(dǎo)體不應(yīng)插入開關(guān)器件。但為

20、了便于測試，可設(shè)置只能用工具拆開的接頭。 采用電氣檢測接地狀態(tài)時，不應(yīng)將專用器件（如動作傳感器、線圈）與保護(hù)導(dǎo)體串聯(lián)。 器具的外露可導(dǎo)電部分不應(yīng)用于構(gòu)成其他設(shè)備PE導(dǎo)體的一部分，但符合上條規(guī)定的除外。 PEN導(dǎo)體 只能在固定安裝的電氣裝置中采用PEN導(dǎo)體；而且，考慮 到機械強度的原因，其截面不應(yīng)小于：銅10 mm2或鋁16 mm2。 我國2002年以前發(fā)布的有關(guān)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：采用多芯電纜的芯線作為 PEN 干線，其最小截面不應(yīng)于4 mm2。從提高PEN導(dǎo)體的安全使用，現(xiàn)在 的標(biāo)準(zhǔn)加大其最小截面的要求。 如果從電氣裝置的任意一點起，中性導(dǎo)體和PE導(dǎo)體分別采用單獨的導(dǎo)體，則不允許將該中性導(dǎo)體再連

21、接到電氣裝置的任何其他的接地部分（例如，由PEN導(dǎo)體分接出的PE導(dǎo)體）。 外界可導(dǎo)電部分不應(yīng)用作PEN導(dǎo)體。 PEN導(dǎo)體的絕緣水平應(yīng)按可能遭受的最高電壓確定。 從變壓器低壓側(cè)中性點引出的PEN導(dǎo)體，按照過去的設(shè)計一般不 采取絕緣措施，而直接敷設(shè)在金屬支架或墻上，這是不符合本條的規(guī)定。 現(xiàn)行的有關(guān)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：電氣設(shè)備（例如開關(guān)柜）內(nèi)的PEN導(dǎo)體的絕緣方式宜由產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)確定。這個規(guī)定不符合現(xiàn)在關(guān)于多電源的PEN導(dǎo)體必須絕緣的規(guī)定，以防產(chǎn)生雜散電流可能對敏感設(shè)備的電磁干擾、埋地的保護(hù)導(dǎo)體腐蝕以及在火災(zāi)或爆炸危險場所起火。 低壓開關(guān)柜產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，開關(guān)柜內(nèi)母線的截面： 400 mm2 線導(dǎo)體 800

22、 mm2 時， PEN導(dǎo)體 最小為線導(dǎo)體的 25%。 采用過電流保護(hù)器作為電擊防護(hù)時，其PE導(dǎo)體應(yīng)與帶電部分敷設(shè)在一起或相互靠近。 固定式接線的用電設(shè)備的PE導(dǎo)體電流超過10 mA時，應(yīng)按如下規(guī)定設(shè)置加強型保護(hù)導(dǎo)體： PE導(dǎo)體全長的截面至少為銅10 mm2 或鋁16 mm2； 或第2根至少按照電擊防護(hù)要求相同截面的PE導(dǎo)體直至PE導(dǎo)體的截面不小于銅10 mm2 或鋁16 mm2 。要求用電設(shè)備有專用于第2根PE導(dǎo)體的端子。 保護(hù)導(dǎo)體電流的最大交流限值 接自額定電流值 32 A的單相或多相插插座系統(tǒng)的用電設(shè)備：設(shè)備的額定電流最大保護(hù)導(dǎo)體電流4 A2 mA4 A 但10 A0.5 mA/A10 A5 mA 對于沒有為PE導(dǎo)體設(shè)置專門措施的固定式用電設(shè)備， 或接自額定電流值32 A的單相或多相插座系統(tǒng)的用電設(shè)備。設(shè)備的額定電流最大保護(hù)導(dǎo)體電流7 A3.5 mA7 A 但20 A0