電氣安全等電位接地

1用電安全-等電位聯(lián)接YANGZHENGUO1等電位聯(lián)結(jié)將建筑物電氣裝置內(nèi)外露可導(dǎo)電局部、電氣裝置外可導(dǎo)電局部、人工或自然接地體用導(dǎo)體連接起來以到達(dá)削減電位差稱為等電位聯(lián)結(jié)。等電位聯(lián)結(jié)也有不與人工或自然接地體連接的，稱為不接地的等電位聯(lián)結(jié)。等電位聯(lián)結(jié)有總等電位聯(lián)結(jié)、局部等電位聯(lián)結(jié)和關(guān)心等電位聯(lián)結(jié)之分。所謂總等電位聯(lián)結(jié)乃是將建筑物內(nèi)的以下導(dǎo)電局部匯接到進(jìn)線配電箱近旁的接地母排(總接地端子板)上而相互聯(lián)結(jié)〔1〕——進(jìn)線配電箱的PE〔PEN——自接地極引來的接地干線〔如需要；——建筑物內(nèi)的公用設(shè)施金屬管道，如煤氣管道、上下水管道，以及暖氣、空調(diào)等的干管；————鋼筋混凝土內(nèi)的鋼筋網(wǎng)。需要說明，煤氣管和暖氣管可進(jìn)展總等電位聯(lián)結(jié)，但不允許用作接地體。由于煤氣管道在入戶后應(yīng)插入一段絕緣局部，并跨接一過電壓保護(hù)器；戶外地下暖氣管因包有隔熱材料，與地非良好接觸。局部等電位聯(lián)結(jié)是在建筑物內(nèi)的局部范圍內(nèi)按總等電位聯(lián)結(jié)的要求再做一次等電位聯(lián)結(jié)。關(guān)心等電位聯(lián)結(jié)則是在伸臂范圍內(nèi)有可能消滅危急電位差的可同時接觸的電氣設(shè)備之間或電氣設(shè)備與裝置外可導(dǎo)電局部(如金屬管道、金屬構(gòu)造件)1總等電位聯(lián)結(jié)示意2等電位聯(lián)結(jié)作用降低預(yù)期接觸電壓圖2 TN系統(tǒng)等電位聯(lián)結(jié)作用TN－C－S2TN-C-SPEN線分成PE線和N(N線從今處開頭與PE設(shè)備發(fā)生接地故障，無視接地故障點的阻抗，R

RZ并聯(lián)，R+R>>Z；人體阻A B PEN A B PENZ與鞋襪和地板電阻R

串聯(lián)后再與Z

并聯(lián)，Z+R>>Z，接地故障電流Id流經(jīng)相線和PEhPEN

p PE

h p PEUI 0d Z Z ZZT L PEN PE式中－U0－ZT－ZL－Z

相對地標(biāo)稱電壓，V；變壓器零序阻抗，Ω ；相線阻抗，Ω ；電氣裝置內(nèi)部PE線阻抗，Ω ；PE－ZPEN

電氣裝置外部PEN線阻抗，Ω 。預(yù)期故障電壓UT1

可用下式計算：RU IT1 d

ZPEN I ZR R d A B做了總等電位聯(lián)結(jié)后預(yù)期接觸電壓為U I ZT2 d PEUU

RI Z AT1 T2 d

PEN

R RA B從圖2可知，做了總等電位聯(lián)結(jié)后，在總等電位聯(lián)結(jié)區(qū)內(nèi)，作為總等電位聯(lián)結(jié)組成局部的建筑物根底鋼筋、金屬構(gòu)造件、金屬管道、金屬電纜橋架、電纜金屬護(hù)套、敷設(shè)電纜或?qū)Ь€金屬管等自然接地體，接地電阻值較小，已起到重復(fù)接地的作用。IEC標(biāo)準(zhǔn)沒有規(guī)定必需為重復(fù)接地做人工接地體，也沒有明確規(guī)定重復(fù)接地的電阻值。電源線路中PEN線上的電壓降雖不在建筑物內(nèi)產(chǎn)生接觸電壓，但它能使接地母排對地電位上升。由于在總等電位聯(lián)結(jié)范圍內(nèi)電氣裝置外露可導(dǎo)電局部和裝置外可導(dǎo)電局部都和接地母排相連通，其電位都同樣上升而根本處于同一電位上，人體接觸這些導(dǎo)電局部時，沒有接觸不同電位，自然不存在電擊危急的。消退自建筑物外沿PENPETN系統(tǒng)內(nèi)因絕緣損壞發(fā)生接地故障后有三種可能狀況：一是故障點相接觸的兩金屬局部因數(shù)百以至數(shù)千安的電流通過，熔化成團而脫離接觸，接地故障自然消逝；二是兩金屬局部熔化成團脫離接觸后引燃電弧，形成大故障點阻抗的電弧性接地故障，由于相當(dāng)大一局部的線路電壓降落在電弧上，接觸電壓相對削減，它的后果大多是火災(zāi)而非人身電擊；三是兩金屬局部熔化后相互焊牢，使故障連續(xù)存在，其故障點阻抗可無視不計，其后果大多是人身電擊，這就是接地故障。正是由于接地故障電壓存在，沿PEN線或PE線竄入的危急故障電壓易引起的電擊。－保護(hù)裝置未動作而引起的接地故障電壓；－PEN－當(dāng)電源干線中的PEN線折斷時(俗稱斷零)，由于三相負(fù)荷不均衡，負(fù)荷側(cè)中性點漂移，也能使PEN線和設(shè)備外殼對地帶電位。假設(shè)建筑物內(nèi)有總等電位聯(lián)結(jié)，使外露可導(dǎo)電局部都處于該電位，同樣也可消退由此引起的電擊危急；－高壓系統(tǒng)中性點不接地或經(jīng)消弧線圈接地發(fā)生接地故障引起的低壓系統(tǒng)接地故障電壓；－高壓系統(tǒng)中性點經(jīng)低電阻接地系統(tǒng)發(fā)生接地故障引起的低壓系統(tǒng)接地故障電壓。PENPEPENPE結(jié)，在等電位聯(lián)結(jié)范圍內(nèi)人體同時可觸及的電氣裝置內(nèi)、外外露可導(dǎo)電局部根本上處于同一電位，火災(zāi)及人身電擊自然不會產(chǎn)生。削減保護(hù)裝置據(jù)拒動帶來的危害保護(hù)裝置據(jù)拒動是由于：－保護(hù)裝置內(nèi)的電子元器件的老化，溫度漂移或干擾等；－保護(hù)裝置的動作值轉(zhuǎn)變，裝置投入運行后，增加供電容量或串級保護(hù)需要，電子脫扣器受環(huán)境溫度的影響等；－增加供電的線路長度，阻抗加大；－保護(hù)裝置開斷較大的短路電流，觸頭外表被拉毛，觸頭接觸電阻加大；－保護(hù)裝置脫扣器供電電源與發(fā)生接地故障同相序，接地故障造成脫扣器供電電壓低于要求值。電設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)>>〔GB50054－2023〕4.4.4也符合IEC等電位聯(lián)結(jié)是電磁兼容〔EMC〕主要措施之一1〕有利于消退雷擊電磁脈沖干擾等電位聯(lián)結(jié)減小需要防雷空間內(nèi)各金屬部件和各系統(tǒng)之間的電位差。穿過各防雷區(qū)界面的2〕信息技術(shù)設(shè)備的電磁兼容信息技術(shù)裝置或設(shè)備可能由于在設(shè)備中或互連的設(shè)備間感應(yīng)產(chǎn)生的電流或電壓而出錯。干擾的緣由包括雷電或負(fù)載的通斷、靜電放電、工頻地電位差、磁場和射頻場等導(dǎo)致的在電源和接地導(dǎo)體中帶來的瞬變電涌。避開電磁干擾入侵的根本技術(shù)舉例如下：――承受電的或糾錯的技術(shù)在信息技術(shù)裝置或設(shè)備中供給內(nèi)在的抗干擾性能；――在干擾源與信息技術(shù)裝置或設(shè)備間在電氣上實施隔離；――在相關(guān)頻率范圍的設(shè)備之間實施等電位聯(lián)結(jié)；――供給一個低阻抗的基準(zhǔn)電位平面，使電位差減小，并供給屏蔽。局部等電位聯(lián)結(jié)作用消退自總等電位聯(lián)結(jié)后沿PEN線或PE線傳導(dǎo)的危急故障電壓當(dāng)建筑物內(nèi)配電線路較長，且截面較小時，由于回路阻抗大，接地故障電流Id小，不能滿足保護(hù)裝置切斷時間要求，為此需加大導(dǎo)體截面或裝設(shè)剩余電流保護(hù)器。假設(shè)在此局部范圍內(nèi)設(shè)置局部等電位聯(lián)結(jié)，則可簡潔而靠地解決過流保護(hù)靈敏度不夠的問題。如以下圖3所示，如果設(shè)備發(fā)生固定式設(shè)備接地故障，接地故障電流I則為：dUI d Z ZT L

0Z PEN

PE1

ZPE2式中IA；dZΩ；TZΩ；LZ－PENΩ；PENZ－進(jìn)線配電箱至終端配電箱PEΩ；PE1Z－固定式設(shè)備至配電箱PEΩ；PE2UV。0預(yù)期接觸電壓U為：T

U I (Z Z )T d PE1 PE2電源系統(tǒng)接地的電阻值R與保護(hù)導(dǎo)體接地電阻值R

之和遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于PEN線阻抗Z

B A上的接地故障電流的計算中，無視了接地極的分流。

PEN4所示的局部等電位聯(lián)結(jié)時，其接地故障電流為：0dI U0dZ ZT L

ZPEN

ZPE1PE1

ZPEZPE

ZPE2式中Z Z Z Z ZPE PE3 PE4 PE5 PE6接地故障電流I的分流I為:d d2Z ZIdZPE1ZPE ZI PE1d2 ZPE

PE

I d

ZPE1

PE1

PE其固定式設(shè)備的預(yù)期接觸電壓UT1為：UT1IdZPE2Id2(ZPE3ZPE4)其手握式設(shè)備的預(yù)期接觸電壓UT2為：UT2Id2(ZPE3ZPE4)UUT T1

PE線的危急故障電壓，即使保護(hù)電器切斷時間超過5s，手握式設(shè)備的預(yù)期接觸電壓UT2

僅為接地故障電流的分流IZd2

ZPE42

的電壓降，ZPE3

ZPE42

的值甚小，不致于發(fā)生電擊事故。3TN(未有局部等電位聯(lián)結(jié))4TN(有局部等電位聯(lián)結(jié))降低預(yù)期接觸電壓局部等電位聯(lián)結(jié)除能消退電氣裝置總等電位聯(lián)結(jié)至局部等電位聯(lián)結(jié)接地故障時PE線傳導(dǎo)的預(yù)期接觸電壓UT

外，還能降低接地故障回路阻抗，在電氣裝置內(nèi)各樓層或多處做局部等電位聯(lián)結(jié)，如圖5所示。K1處發(fā)生接地故障時，無視總等電位聯(lián)結(jié)和局部等電位聯(lián)結(jié)端子與PE線和可導(dǎo)電局部連接導(dǎo)體電阻，PE線導(dǎo)體與可導(dǎo)電局部導(dǎo)體在局部等電位聯(lián)結(jié)間并聯(lián)后又串聯(lián)；假設(shè)K2處發(fā)生接地故障時，PE線導(dǎo)體與可導(dǎo)電局部導(dǎo)體在局部等電位聯(lián)結(jié)間并聯(lián)后又并〔串〕聯(lián)，其局部等電位聯(lián)結(jié)降低接地故障回路阻抗，加大接地故障電流Id，縮短保護(hù)電器的動作時間，防止電擊發(fā)生。5局部等電位聯(lián)結(jié)降低預(yù)期接觸電壓等電位聯(lián)結(jié)導(dǎo)體選擇1：類別取值總等電位聯(lián)結(jié)線局部等電位聯(lián)結(jié)線類別取值總等電位聯(lián)結(jié)線局部等電位聯(lián)結(jié)線關(guān)心等電位聯(lián)結(jié)線不小于0.5一般值PE〔PEN〕線截面不小于0.5×局部場所最PE銅線2