低壓電氣裝置的接地設計概要

低壓電氣裝置疼惜接地設計的若干問題黃妙慶2013-01-18主要內容1低壓電氣裝置的接地系統(tǒng)2低壓電氣裝置的接地故障疼惜3凹凸壓接地系統(tǒng)的協(xié)作4剩余電流疼惜器的應用5特殊狀況的電擊防護6接地裝置的選擇主要引用和參考的標準和規(guī)范●低壓電氣裝置:基本原則、一般特性的評估和定義GB/T16895.1-2008/IEC60364-1:2005●低壓電氣裝置:電擊防護GB16895.21-2011/IEC60364-4-41:2005●低壓電氣裝置:接地配置和疼惜導體GB16895.3-2004/IEC60364-5-54:2011（注：將修訂發(fā)布GB16895.3-2013）●電壓騷擾和電磁騷擾的防護GB16895.10-2010/IEC60364-4-44:2007●溝通電氣裝置的設計規(guī)范GB50065-2011●低壓配電設計規(guī)范GB50054-2011●民用建筑電氣設計規(guī)范JGJ16-2008低壓電氣裝置的接地系統(tǒng)思索是非題1.電氣設備的金屬外殼必需接地。2.低壓配電變壓器中性點應在變壓器就地接地。3.電氣設備的功能接地和疼惜接地應共用接地。4.低壓電源進線的PE和PEN線宜在進線端重復接地。5.室外照明宜接受TT系統(tǒng)。6.IT系統(tǒng)不應配出中性線。

.供電系統(tǒng)在電源的一點(例如中性點)干脆接地，電氣裝置的外露可導電部分在整個系統(tǒng)中接受單獨的疼惜(PE)線連至該電源的中性點。

●單電源TN-S系統(tǒng)低壓電氣裝置的接地系統(tǒng)—GB16895.1-2008

同上；三角形接法，不配出中性線?！?/p>

單電源TN--S系統(tǒng)：在系統(tǒng)中一部分接受將中性線和PE線的功能合并成單個導體，另有一部分接受單獨的疼惜線。PEN●

單電源TN-C-S系統(tǒng)

同上；中性線和PE線不在電氣裝置進線端分開?！?/p>

單電源TN-C-S系統(tǒng)在整個系統(tǒng)中接受將中性線和PE線的功能合并成單個導體?！?/p>

單電源TN-C系統(tǒng)多電源TN系統(tǒng)此處虛線不表示確定是雙電源“并聯(lián)”—

GB16895.1-2008多電源中性線(PEN)兩點和PE線連接后形成環(huán)流TN–C-S

TN-C變成TN-STN-C變成

無中性線的三相供電系統(tǒng)PE線可多點接地TN–S（接受三相四極開關）TN–C-S（接受三相四極開關）

變壓器PEN線的連接方式

TT系統(tǒng)的電源中性點干脆接地，電氣裝置外露可導電部分所連接的接地極，不與供電系統(tǒng)的接地極相連接。PE線可附加接地單電源TT系統(tǒng)由同一個疼惜電器疼惜的全部外露可導電部分，這些外露可導電部分共用的接地極上。多個疼惜電器串聯(lián)運用時，每個疼惜電器所疼惜的全部外露可導電部分，要分別符合這一要求。單電源TT系統(tǒng)

多電源TT系統(tǒng)

路燈

思索：室外照明是否應接受TT系統(tǒng)？IT供電系統(tǒng)中全部帶電部分對地絕緣或中性點通過足夠大的阻抗接地。注：1.中性線（N）可配出或不配出；

2.中性點不接地或經高阻抗接地；

3.一相接地，其余兩相對地電壓升3倍；4.PE線可附加接地。IT系統(tǒng)

IT系統(tǒng)

IT系統(tǒng)

IT系統(tǒng)外露可導電部分的PE線共同連接至同一的接地系統(tǒng)IT系統(tǒng)外露可導電部分單獨地或分組地接地IT系統(tǒng)第2次發(fā)生N線接地故障時，則IT系統(tǒng)變?yōu)門N系統(tǒng)。IT系統(tǒng)第2次發(fā)生N線接地故障時，則IT系統(tǒng)變?yōu)門T系統(tǒng)。凹凸壓系統(tǒng)接地電阻的協(xié)作注：式中的R相當于RE；IG相當于IE。《溝通電氣裝置的接地設計規(guī)范》GB50065:2011凹凸壓接地系統(tǒng)的協(xié)作《溝通電氣裝置的接地設計規(guī)范》（續(xù)）低壓系統(tǒng)內設備的絕緣協(xié)作GB61935.1

圖1高壓系統(tǒng)與低壓TN系統(tǒng)共用接地圖2高壓系統(tǒng)與低壓TN系統(tǒng)分開接地

圖3高壓系統(tǒng)與低壓TT系統(tǒng)共用接地

圖4高壓系統(tǒng)與低壓TT系統(tǒng)分開接地圖5高壓與低壓IT系統(tǒng)共用接地

圖6高壓系統(tǒng)與低壓IT系統(tǒng)分開接地—GB16895.10–2010〈電壓騷擾和電磁騷擾的防護〉—GB16895.10–2010低壓系統(tǒng)接地故障與電擊防護●電擊防護=基本防護+故障防護（干脆接觸防護）（間接接觸防護）低壓系統(tǒng)接地故障與電擊防護●基本防護（干脆接觸防護）—帶電部分的基本絕緣；—遮攔或外殼（外護物）；防護等級至少為IPB或IP2；—阻擋物（用于專業(yè)人員）；—置于伸臂范圍之外。●兼有基本和故障（接地）防護—平安特低電壓SELV和疼惜特低電壓PELV；—功能特低電壓FELV。（用于專業(yè)人員）基本絕緣能夠供應基本防護的緊急帶電部分上的絕緣。附加絕緣除了基本絕緣外，用于故障防護附加的單獨絕緣。雙重絕緣既有基本絕緣又有附加絕緣構成的絕緣。加強絕緣緊急帶電部分具有相當于雙重絕緣的電擊防護等級的絕緣。

II類設備

設備類別防護措施設備與裝置的連接條件0類采用基本絕緣作為基本防護，沒有故障防護措施。非導電環(huán)境每項設備單獨提供電氣分隔I類采用基本絕緣作為基本防護措施，采用等電位保護聯(lián)結作為故障防護措施。該端子連至裝置的保護等電位聯(lián)結Ⅱ類采用基本絕緣作為基本防護措施，附加絕緣作為故障防護措施，或提供基本防護和故障防護功能的加強絕緣。不依賴裝置的防護措施符號為雙正方形Ⅲ類采用特低電壓作為基本防護措施，兼故障防護措施。僅接到SELV或PELV系統(tǒng)符號為菱形內標出數(shù)字Ⅲ電氣設備的分類置于伸臂范圍之外防護措施注：只適用于防止無意識觸及帶電部分（用于有電氣嫻熟專業(yè)人員監(jiān)控的場所）。平安凈距留意要點：1.帶電部分包括絕緣導體；2.維護通道留意有無外殼或遮攔的電氣裝置的平安措施;3.最小水平和垂直平安凈距另應考慮運輸?shù)葼顩r。思索：舉例有裸導體與需常常維護的管道和設備的水平凈距不應小于1.8m，即可滿足平安要求？?！瘢ń拥兀┕收戏雷o（間接接觸防護）—自動切斷電源；—雙重或加強型絕緣；—向單臺用電設備供電的電氣分隔；—供電給多臺設備的電氣分隔（用于專業(yè)人員）；—不接地的等電位聯(lián)結（用于專業(yè)人員）；—非導電場所（用于專業(yè)人員）。正常狀況下一般人不同時接觸兩個外界可導電部分或外露可導電分和外界可導電部分。在非導電場所不應有PE線?！窀郊犹巯АＳ嚯娏魈巯?；—幫助等電位聯(lián)結?！駪邆涞臈l件：——基本疼惜：基本絕緣或遮攔或外殼（外護物）等；——每種接地系統(tǒng)的外露可導電部分應接PE線；——疼惜等電位聯(lián)結；——同時可觸及的外露可導電部分單獨或集合地連接至同一接地系統(tǒng)。●除有特殊規(guī)定，在有關回路或設備內的相線和外露可導電部分（金屬外殼）或PE線之間發(fā)生阻抗可忽視的故障，保護電器應在規(guī)定的時間內自動切斷電該回路或設備的相線。

低壓系統(tǒng)接地故障自動切斷電源

●

32A終端回路規(guī)定最長的切斷電源時間，s

接地系統(tǒng)50V<U0<120V

120V<U0<230V

230V<U0<400V

a.c.

d,c.

a.c.

d.c.

a.c.

d.c.TN0.8不是防電擊所需的時間0.450.20.4TT0.3同上0.20.40.070.2●配電回路和不包括上述終端回路允許的切斷電源時間如下：TN系統(tǒng)：5s；TT系統(tǒng)：1s?！窦偃缱詣忧袛嚯娫刺巯Р荒軡M足全部上述規(guī)定的時間，則要求作幫助等電位聯(lián)結。

低壓系統(tǒng)自動切斷電源的時間，s

U0=230V(220)

GB16895.21–2004/IEC60364-4-41：2001（413.1.3.4；413.1.3.5；

表41A）GB16895.21–2011/IEC60364-4-41：2005（411.3.2.2；411.3.2.3；

表41.1）≤0.4向手持式或移動式設備供電的終端回路額定電流≤32A終端回路≤5配電回路或向固定式設備供電的終端回路額定電流＞32A終端回路和配電回路圖20電流路徑左手到雙腳的溝通電流（15Hz至100Hz）對人效應的約定的時間/電流區(qū)域電流對人和家畜的效應—第1部分：通用部分

TN系統(tǒng)自動切斷電源●疼惜動作電流IaU0/ZS式中：

ZS：故障回路的阻抗，Ω，它包括下列部分的阻抗：

——電源；

——電源至故障點的相線；和

——故障點和電源之間的PE線；

Ia

：在前述規(guī)定的時間內能使切斷電器自動動作的電流，A。

U0：

標稱對地電壓，V。TN系統(tǒng)式中：RB---全部與系統(tǒng)接地極并聯(lián)的接地電阻（Ω）；RE---相導體與大地之間的最小接觸電阻Ω）。推斷：當不能符合上式的要求時，應或接受局部TT系統(tǒng)？●TT系統(tǒng)通常應接受剩余電流疼惜器。在故障回路的接地阻抗值穩(wěn)定且足夠低的條件下，可接受過電流疼惜器?！窠邮苁Ｓ嚯娏魈巯鱎AIn50V式中：RA—接地極和外露可導電部分PE線的電阻之和，；Ian—剩余電流疼惜器的額定剩余動作電流，A。●接受過電流疼惜器ZSIaU0式中：ZS—故障回路阻抗（包括電源、相線、PE線、接地線、用電設備和電源接地極的阻抗）；Ia—在規(guī)定的時間內使切斷電源疼惜電器自動動作的電流，A；U0—標稱線對地電壓，V。TT系統(tǒng)自動切斷電源●IT系統(tǒng)IT供電系統(tǒng)中全部帶電部分對地絕緣或中性點通過足夠大的阻抗接地。電氣裝置的外露可導電部分單獨地或成組地或集合地接地。中性線（N）可配出或不配出高阻抗值一相接地，其余兩相對地電壓升3倍PE線可附加接地

●疼惜整定值：RAId50V式中：RA—接地極和外露可導電部分的PE線的電阻之和，；Id—不計相線與外露可導電部分之間阻抗的第一次接地、故障電流，計入泄漏電流和電氣裝置的接地阻抗的總和，A?！馡T系統(tǒng)單一接地故障電流很小，不動作于切斷電源。當人體同時觸及同時發(fā)生接地的外露可導電部分就會遭遇危，此時應自動切斷電源。IT系統(tǒng)自動切斷電源●第2次發(fā)生接地故障時自動切斷電源的條件如下：1.外露可導電部分的PE線集合地連接至同一的接地系統(tǒng)，而且溝通系統(tǒng)不配出中性線：2IaZSU當配出中性線：2IaZ‘SU0

式中：U0—相線對中性線的標稱電壓，V；

U—線電壓，V；ZS—故障回路相線和PE線的阻抗，；

Z‘S—故障回路中性線和PE線的阻抗，；

Ia—按TN系統(tǒng)規(guī)定的時間內使切斷電源的疼惜電器自動

動作電流，A。2.外露可導電部分單獨地或分組地接地：RAIa50V式中：RA—接地極和外露可導電部分PE線的電阻的總和，；Ia—按TT系統(tǒng)規(guī)定的時間使切斷電源的疼惜電器自動動作的電流，A。

●總等電位聯(lián)結每個建筑物的接地線、總接地端子（MET）和下列可導電部分應接成疼惜等電位聯(lián)結：—進入建筑物的供水、燃氣等金屬管；—正常運用時可觸及的電氣裝置外可導電的構筑物和集中供熱系統(tǒng)和空調系統(tǒng)的金屬部分；—可利用的結構鋼筋等；—通信電纜金屬護套應作疼惜等電位聯(lián)結，這時需考慮業(yè)主和管理者的要求?？偺巯У入娢宦?lián)結線的截面=0.5×PE線的截面；最大為25mm2;最小為6mm2。疼惜等電位聯(lián)結總等電位聯(lián)結示意圖

●幫助等電位聯(lián)結線聯(lián)結兩個電氣設備外露可導電部分的疼惜等電位聯(lián)結線，其電導不應小于接到該外露可導電部分較小的PE線的電導。聯(lián)結外露可導電部分和外界可導電部分的疼惜等電位聯(lián)結線，其電導不應小于連接該外露可導電部分相應的PE線二分之一截面所具有的電導。

●無幫助等電位聯(lián)結

思索：這是特大重要用戶的供電系統(tǒng)，有沒有問題？中性線的隔離●TN–C：PEN不允許裝電器●TN–C–S：單電源N線不需隔離●TN–S：單電源N線不需隔離（防火等特殊場所除外）●TN–S：雙電源切換N線應隔離（與發(fā)電機組或裝剩余電流疼惜器無關）●TT：N線修理時應隔離●IT：N線修理時應隔離不同接地系統(tǒng)電源無法自動轉換疼惜電器的整定值轉換時不能突變。●

泄漏電流：0.5mA

（新、干燥）

6mA（壽命末期）●過電壓類別

隔離電器注:+可用；-禁用●以上均由接受簡潔分隔防護的不接地電源供電?！耠姎夥指舻姆雷o措施：—基本防護（通用）；—故障防護。電氣分隔●故障防護—分隔的回路的電壓不應>500V；—分隔的回路的帶電部分不應連接至其他回路的任何一點或PE線；—分隔回路最好接受分隔的敷設線路配置。假如須要分隔的回路與其他回路同敷設在一起，應接受非金屬護套的多芯電纜、敷設在絕緣導管、絕緣線槽中的絕緣導線，而且還要滿足如下要求：1.回路的額定電壓不低于最高的標稱電壓，和2.每個回路具有過電流疼惜?！指舻幕芈返耐饴犊蓪щ姴糠植粦B接至其他回路的PE線或外露可導電部分或接地。●供電給多臺用電設備的電氣分隔—與供電給單臺用電設備的電氣分隔的防護要求相同；—分隔回路之間的外露可導電部分應接受不接地的等電位聯(lián)結線相連接，該導體不應連接至其他回路的PE線或外露可導電部分或任何外界可導電部分；—全部電源插座應有PE線接點，并應接至按上述要求的等電位聯(lián)結系統(tǒng)?！私邮茈p重或加強絕緣的供電設備，全部軟電纜應包含按上述要求的PE線作為等電位聯(lián)結線。—假如發(fā)生兩個由不同相或極接地故障影響兩個外露可導電部分，則應確保按在規(guī)定的時間內切斷電源；—舉薦產品的線路標稱電壓不應超過100000V/m，線路的長度不應超過500m?！裉氐碗妷海‥LV）：50Va.c.120Vd.c.500V1min絕緣耐壓試驗●平安特低電壓（SELV）—在正常狀況—在單個故障狀況電壓不超過50V(a.c.)—在其他回路接地故障狀況SELV的二次側不應接地?！裉巯氐碗妷海≒ELV）在正常狀況、單個故障狀況狀況下電壓不超過50Va.c.PELV的二次側接地；接受等電位聯(lián)結。

特低電壓系統(tǒng)

特低電壓特低電壓設備外部接地故障的轉移電位傳到特低電壓側思索：那類移動設備的外露可導電部分不接地？●SELV和PELV回路帶電部分之間以及與其他SELV和PELV回路之間接受基本絕緣；與其他非SELV和PELV回路帶電部分的疼惜分隔，接受雙重或加強絕緣或按現(xiàn)有最高電壓的基本絕緣和疼惜屏蔽；SELV回路的帶電部分與地之間應具有基本絕緣；PELV回路和由PELV供電的設備外露可導電部分可以接地。

假如標稱電壓高于25Va.c.或60Vd.c.或設備浸在水中，SELV和PELV回路應接受如下的基本絕緣：—符合標準的絕緣，或—符合標準的遮攔或外護物。假如滿足如下條件的干燥場所，不須要基本防護措施：—SELV回路的標稱電壓25Va.c.或60Vd.c.；—PELV回路的標稱電壓25Va.c.或60Vd.c.，其外露可導電部分和（或）帶電部分用PE線連接至總接地端子。假如SELV和PELV回路的標稱電壓12Va.c.或30Vd.c.，在全部狀況下不要求接受基本絕緣。SELV和PELV回路的布線系統(tǒng)和具有基本絕緣的其他回路帶電部分的疼惜分隔，可實行下列措施之一：—SELV和PELV回路的導體應封閉在非金屬護套或接受基本絕緣，且在絕緣外護物中；—SELV和PELV回路的導體應與高于50Va.c.或120Vd.c.回路的導體接受接地的金屬護套或接地的金屬屏蔽層予以分隔；—電壓高于50Va.c.或120Vd.c.的回路導體可包含在多芯電纜或其他導線組合，但SELV和PELV回路的導體應按其中的最高電壓加以絕緣；—其他回路的布線系統(tǒng)符合雙重或加強絕緣布線系統(tǒng)有關標準的規(guī)定；—實體空間分隔?！馭ELV或PELV系統(tǒng)的插座和插頭:—用于其他電壓系統(tǒng)；—SELV系統(tǒng)的插座和插頭不應有PE線的接點。●功能FELV回路用于標稱電壓50Va.c.或120Vd.c.的功能性回路（例如含有變壓器、繼電器、限制電器等的回路），但不能滿足SELV或PELV的要求的狀況下，可接受FELV回路。FELV回路的防護要求如下：—基本防護（通用）；—故障防護：設備外露可導電部分連接至電源一次側回路的PE導體，一次側回路接受自動切斷電源防護；—插頭和插座不能用于其他電壓系統(tǒng)，并有PE觸頭?！裣铝胁考梢圆唤邮芄收戏雷o措施：—附設在建筑物上且位于伸臂范圍之外的架空線絕緣子的金屬支架；—桿中的鋼筋觸及不到的架空線鋼筋混凝土桿；—尺寸小（約50mm50mm）的外露可導電部分（如金屬外殼）或人體不行能抓住或足夠面積接觸其配置，而且要連接PE線很困難或不現(xiàn)實（例如螺絲、鉚釘、名牌及電纜夾子）；—疼惜接受雙絕緣或加強型絕緣設備的金屬管或金屬外護物。

接地裝置、接地線、疼惜線和疼惜聯(lián)結線●接地極◆電氣裝置內設置接地極時，應將該接地極用接地線連接到該電氣裝置的總接地端子上?！敉ㄟ^接地故障電流和PE線的接地裝置，應能承受熱的、機械的和電應力以及引起電擊的緊急。此外，還應耐腐蝕和具有足夠的機械強度?！艚邮懿煌牧系慕拥匮b置時，應考慮會產生腐蝕的問題。◆可燃液體或可燃氣體用的金屬管不應用做接地極。但是可做等電位聯(lián)結。

◆可用作接地極的舉例如下：—埋入地基的金屬結構（基礎接地）；—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（預應力鋼筋混凝土除外）；—依據(jù)當?shù)貤l件或要求，可接受的電纜金屬護套和其他金屬護層；—依據(jù)當?shù)貤l件或要求，可接受的其他適用的地下金屬結構。附表:考慮了耐腐蝕和機械強度，埋入土壤中的接地極的最小規(guī)格（暫缺）見《接地配置和疼惜導體》GB16895.3-201X。附錄C.4：混凝土結構中的鋼筋，和埋地的銅接地極的化學電位相等。因此，兩者相近并且連起來會造成埋地的鋼接地極被腐蝕的緊急?！督拥嘏渲煤吞巯w》IEC60364-5-54:2011

埋在土壤中的接地的最小截面有防機械損傷保護無防機械損傷保護有防腐蝕保護銅：2.5mm2鐵：10mm2銅：16mm2鐵：16mm2無防腐蝕保護銅：25mm2鐵：50mm2

●

接地線●總接地端子—凹凸壓電氣裝置的功能接地和疼惜接地；—信息技術設備的功能接地和疼惜接地；—防雷裝置的接地等?？偨拥囟俗拥拿總€接線接頭應接受工具牢靠地單獨拆卸●疼惜線疼惜線的截面應按下列公式進行熱穩(wěn)定校驗：SI2tk式中:S:截面，mm2；I:通過疼惜電器的故障電流方均根值，A；t：自動切斷電源疼惜電器的動作時間（5s)，s；注：需考慮回路阻抗的限流影響和疼惜電器的I2t的限值。k：由疼惜線、絕緣和其他部分的材料以及初始和最終溫度確定的系數(shù)（k值見GB16895.3附錄A）。相線截面S，mm2相應保護線的最小截面，mm2S≤16S16<S≤3516S>35S/2疼惜線的最小截面◆不包含在電纜本身的或不與相線共處于同一外護物（例如導管）內的每根疼惜線，其截面不應小于：—有防機械損傷防護時，銅：2.5mm2；鋁：16mm2；—沒有防機械損傷防護，銅：4mm2；鋁：16mm2?！籼巯Ь€可由下列一種或多種導體組成：—多芯電纜中的導體；—與帶電導體共用外護物的絕緣導體或裸導體；—固定安裝的裸導體或絕緣導體；—符合標準的電纜金屬護套、電纜屏蔽層、電纜鎧裝、同心導體、金屬導管等。

◆下列金屬部件不允許用作疼惜線或疼惜等電位聯(lián)結線：—金屬水管；—含有可燃性氣體或液體的金屬管道；—正常運用中承受機械應力的結構部分；—柔性或可彎曲的金屬導管；—柔性金屬部件；—支撐線索?！艚邮苓^電流疼惜器作為電擊防護時，其PE線應與帶電部分敷設在一起或相互靠近。L=μ0l（lnD+1）ΠR4◆假如電氣裝置中包含有金屬外護物的設備，例如低壓開關柜、限制盤柜或母線槽，若其金屬外護物或框架同時滿足如下三項要求，則可用作疼惜線：—應利用其結構或良好的連接，以保證其機械、化學或電化學損傷的防護性能，確保其電氣的連續(xù)性；—應符合標準規(guī)定的最小截面的要求；—應在每個預定的分接點上，便于與其他疼惜線連接?！艚邮茈姎鈾z測接地狀態(tài)時，不應將專用器件（如動作傳感器、線圈）與疼惜線串聯(lián)。◆器具的外露可導電部分不應用于構成其他設備PE線的一部分，但符合上條規(guī)定的除外。

●PEN線◆只能在固定安裝的電氣裝置中接受PEN線；而且考慮到機械強度的緣由，其截面不應小于：銅10mm2或鋁16mm2。

◆假如從電氣裝置的隨意一點起，中性線和PE線分別接受單獨的導體，則不允許將該中性線再連接到電氣裝置的任何其他的接地部分（例如，由PEN線分接出的PE線）?！敉饨缈蓪щ姴糠植粦米鱌EN線?！窆潭ㄊ浇泳€的用電設備的PE線電流超過10mA時，應按如下規(guī)定設置加強型疼惜線：—PE線全長的截面至少為銅10mm2或鋁16mm2；—或第2根至少依據(jù)電擊防護要求相同截面的PE線直至PE線的截面不小于銅10mm2或鋁16mm2。要求用電設備有專用于第2根PE線的端子?！鬚EN線的絕緣水平應按可能遭遇的最高電壓確定。從變壓器低壓側中性點引出的PEN線，依據(jù)過去的設計一般不實行絕緣措施，而干脆敷設在金屬支架或墻上，這是不符合本條的規(guī)定?，F(xiàn)行的有關規(guī)范和標準規(guī)定：電氣設備（例如開關柜）內的PEN線的絕