低压电气装置的接地设计

低压电气装置保护接地设计的若干问题黄妙庆2013-01-18主要内容1低压电气装置的接地系统2低压电气装置的接地故障保护3高低压接地系统的配合4剩余电流保护器的应用5特殊情况的电击防护6接地装置的选择主要引用和参考的标准和规范●低压电气装置:基本原则、一般特性的评估和定义GB/T16895.1-2008/IEC60364-1:2005●低压电气装置:电击防护GB16895.21-2011/IEC60364-4-41:2005●低压电气装置:接地配置和保护导体GB16895.3-2004/IEC60364-5-54:2011（注：将修订发布GB16895.3-2013）●电压骚扰和电磁骚扰的防护GB16895.10-2010/IEC60364-4-44:2007●交流电气装置的设计规范GB50065-2011●低压配电设计规范GB50054-2011●民用建筑电气设计规范JGJ16-2008低压电气装置的接地系统思考是非题1.电气设备的金属外壳必须接地。2.低压配电变压器中性点应在变压器就地接地。3.电气设备的功能接地和保护接地应共用接地。4.低压电源进线的PE和PEN线宜在进线端重复接地。5.室外照明宜采用TT系统。6.IT系统不应配出中性线。.供电系统在电源的一点(例如中性点)直接接地，电气装置的外露可导电部分在整个系统中采用单独的保护(PE)线连至该电源的中性点。●单电源TN-S系统低压电气装置的接地系统—GB16895.1-2008同上；三角形接法，不配出中性线。●单电源TN--S系统：在系统中一部分采用将中性线和PE线的功能合并成单个导体，另有一部分采用单独的保护线。PEN●单电源TN-C-S系统同上；中性线和PE线不在电气装置进线端分开。●单电源TN-C-S系统在整个系统中采用将中性线和PE线的功能合并成单个导体。●单电源TN-C系统多电源TN系统此处虚线不表示一定是双电源“并联”—GB16895.1-2008多电源中性线(PEN)两点和PE线连接后形成环流TN–C-STN-C变成TN-STN-C变成无中性线的三相供电系统PE线可多点接地TN–S（采用三相四极开关）TN–C-S（采用三相四极开关）变压器PEN线的连接方式TT系统的电源中性点直接接地，电气装置外露可导电部分所连接的接地极，不与供电系统的接地极相连接。PE线可附加接地单电源TT系统由同一个保护电器保护的所有外露可导电部分，这些外露可导电部分共用的接地极上。多个保护电器串联使用时，每个保护电器所保护的所有外露可导电部分，要分别符合这一要求。单电源TT系统多电源TT系统路灯思考：室外照明是否应采用TT系统？IT供电系统中所有带电部分对地绝缘或中性点通过足够大的阻抗接地。注：1.中性线（N）可配出或不配出；2.中性点不接地或经高阻抗接地；3.一相接地，其余两相对地电压升3倍；4.PE线可附加接地。IT系统IT系统IT系统IT系统外露可导电部分的PE线共同连接至同一的接地系统IT系统外露可导电部分单独地或分组地接地IT系统第2次发生N线接地故障时，则IT系统变为TN系统。IT系统第2次发生N线接地故障时，则IT系统变为TT系统。高低压系统接地电阻的配合注：式中的R相当于RE；IG相当于IE。《交流电气装置的接地设计规范》GB50065:2011高低压接地系统的配合《交流电气装置的接地设计规范》（续）低压系统内设备的绝缘配合GB61935.1图1高压系统与低压TN系统共用接地图2高压系统与低压TN系统分开接地图3高压系统与低压TT系统共用接地图4高压系统与低压TT系统分开接地图5高压与低压IT系统共用接地图6高压系统与低压IT系统分开接地—GB16895.10–2010〈电压骚扰和电磁骚扰的防护〉—GB16895.10–2010低压系统接地故障与电击防护●电击防护=基本防护+故障防护（直接接触防护）（间接接触防护）低压系统接地故障与电击防护●基本防护（直接接触防护）—带电部分的基本绝缘；—遮拦或外壳（外护物）；防护等级至少为IPB或IP2；—阻挡物（用于专业人员）；—置于伸臂范围之外。●兼有基本和故障（接地）防护—安全特低电压SELV和保护特低电压PELV；—功能特低电压FELV。（用于专业人员）基本绝缘能够提供基本防护的危险带电部分上的绝缘。附加绝缘除了基本绝缘外，用于故障防护附加的单独绝缘。双重绝缘既有基本绝缘又有附加绝缘构成的绝缘。加强绝缘危险带电部分具有相当于双重绝缘的电击防护等级的绝缘。II类设备设备类别防护措施设备与装置的连接条件0类采用基本绝缘作为基本防护，没有故障防护措施。非导电环境每项设备单独提供电气分隔I类采用基本绝缘作为基本防护措施，采用等电位保护联结作为故障防护措施。该端子连至装置的保护等电位联结Ⅱ类采用基本绝缘作为基本防护措施，附加绝缘作为故障防护措施，或提供基本防护和故障防护功能的加强绝缘。不依赖装置的防护措施符号为双正方形Ⅲ类采用特低电压作为基本防护措施，兼故障防护措施。仅接到SELV或PELV系统符号为菱形内标出数字Ⅲ电气设备的分类置于伸臂范围之外防护措施注：只适用于防止无意识触及带电部分（用于有电气熟练专业人员监控的场所）。安全净距注意要点：1.带电部分包括绝缘导体；2.维护通道注意有无外壳或遮拦的电气装置的安全措施;3.最小水平和垂直安全净距另应考虑运输等情况。思考：举例有裸导体与需经常维护的管道和设备的水平净距不应小于1.8m，即可满足安全要求？。●（接地）故障防护（间接接触防护）—自动切断电源；—双重或加强型绝缘；—向单台用电设备供电的电气分隔；—供电给多台设备的电气分隔（用于专业人员）；—不接地的等电位联结（用于专业人员）；—非导电场所（用于专业人员）。正常情况下一般人不同时接触两个外界可导电部分或外露可导电分和外界可导电部分。在非导电场所不应有PE线。●附加保护—剩余电流保护器；—辅助等电位联结。●应具备的条件：——基本保护：基本绝缘或遮拦或外壳（外护物）等；——每种接地系统的外露可导电部分应接PE线；——保护等电位联结；——同时可触及的外露可导电部分单独或集合地连接至同一接地系统。●除有特殊规定，在有关回路或设备内的相线和外露可导电部分（金属外壳）或PE线之间发生阻抗可忽略的故障，保护电器应在规定的时间内自动切断电该回路或设备的相线。低压系统接地故障自动切断电源●32A终端回路规定最长的切断电源时间，s接地系统50VU0120V120VU0230V230VU0400Va.c.d,c.a.c.d.c.a.c.d.c.TN0.8不是防电击所需的时间0.450.20.4TT0.3同上0.20.40.070.2●配电回路和不包括上述终端回路允许的切断电源时间如下：TN系统：5s；TT系统：1s。●如果自动切断电源保护不能满足所有上述规定的时间，则要求作辅助等电位联结。低压系统自动切断电源的时间，sU0=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向手持式或移动式设备供电的终端回路额定电流≤32A终端回路≤5配电回路或向固定式设备供电的终端回路额定电流＞32A终端回路和配电回路图20电流路径左手到双脚的交流电流（15Hz至100Hz）对人效应的约定的时间/电流区域电流对人和家畜的效应—第1部分：通用部分TN系统自动切断电源●保护动作电流IaU0/ZS式中：ZS：故障回路的阻抗，Ω，它包括下列部分的阻抗：——电源；——电源至故障点的相线；和——故障点和电源之间的PE线；Ia：在前述规定的时间内能使切断电器自动动作的电流，A。U0：标称对地电压，V。TN系统式中：RB---所有与系统接地极并联的接地电阻（Ω）；RE---相导体与大地之间的最小接触电阻Ω）。判断：当不能符合上式的要求时，应或采用局部TT系统？●TT系统通常应采用剩余电流保护器。在故障回路的接地阻抗值稳定且足够低的条件下，可采用过电流保护器。●采用剩余电流保护器RAIn50V式中：RA—接地极和外露可导电部分PE线的电阻之和，；Ian—剩余电流保护器的额定剩余动作电流，A。●采用过电流保护器ZSIaU0式中：ZS—故障回路阻抗（包括电源、相线、PE线、接地线、用电设备和电源接地极的阻抗）；Ia—在规定的时间内使切断电源保护电器自动动作的电流，A；U0—标称线对地电压，V。TT系统自动切断电源●IT系统IT供电系统中所有带电部分对地绝缘或中性点通过足够大的阻抗接地。电气装置的外露可导电部分单独地或成组地或集合地接地。中性线（N）可配出或不配出高阻抗值一相接地，其余两相对地电压升3倍PE线可附加接地●保护整定值：RAId50V式中：RA—接地极和外露可导电部分的PE线的电阻之和，；Id—不计相线与外露可导电部分之间阻抗的第一次接地、故障电流，计入泄漏电流和电气装置的接地阻抗的总和，A。●IT系统单一接地故障电流很小，不动作于切断电源。当人体同时触及同时发生接地的外露可导电部分就会遭受危，此时应自动切断电源。IT系统自动切断电源●第2次发生接地故障时自动切断电源的条件如下：1.外露可导电部分的PE线集合地连接至同一的接地系统，而且交流系统不配出中性线：2IaZSU当配出中性线：2IaZ‘SU0式中：U0—相线对中性线的标称电压，V；U—线电压，V；ZS—故障回路相线和PE线的阻抗，；Z‘S—故障回路中性线和PE线的阻抗，；Ia—按TN系统规定的时间内使切断电源的保护电器自动动作电流，A。2.外露可导电部分单独地或分组地接地：RAIa50V式中：RA—接地极和外露可导电部分PE线的电阻的总和，；Ia—按TT系统规定的时间使切断电源的保护电器自动动作的电流，A。●总等电位联结每个建筑物的接地线、总接地端子（MET）和下列可导电部分应接成保护等电位联结：—进入建筑物的供水、燃气等金属管；—正常使用时可触及的电气装置外可导电的构筑物和集中供热系统和空调系统的金属部分；—可利用的结构钢筋等；—通信电缆金属护套应作保护等电位联结，这时需考虑业主和管理者的要求。总保护等电位联结线的截面=0.5×PE线的截面；最大为25mm2;最小为6mm2。保护等电位联结总等电位联结示意图●辅助等电位联结线联结两个电气设备外露可导电部分的保护等电位联结线，其电导不应小于接到该外露可导电部分较小的PE线的电导。联结外露可导电部分和外界可导电部分的保护等电位联结线，其电导不应小于连接该外露可导电部分相应的PE线二分之一截面所具有的电导。●无辅助等电位联结思考：这是特大重要用户的供电系统，有没有问题？中性线的隔离●TN–C：PEN不允许装电器●TN–C–S：单电源N线不需隔离●TN–S：单电源N线不需隔离（防火等特殊场所除外）●TN–S：双电源切换N线应隔离（与发电机组或装剩余电流保护器无关）●TT：N线维修时应隔离●IT：N线维修时应隔离不同接地系统电源无法自动转换保护电器的整定值转换时不能突变。●泄漏电流：0.5mA（新、干燥）6mA（寿命末期）●过电压类别隔离电器注:+可用；-禁用●以上均由采用简单分隔防护的不接地电源供电。●电气分隔的防护措施：—基本防护（通用）；—故障防护。电气分隔●故障防护—分隔的回路的电压不应500V；—分隔的回路的带电部分不应连接至其他回路的任何一点或PE线；—分隔回路最好采用分隔的敷设线路配置。如果需要分隔的回路与其他回路同敷设在一起，应采用非金属护套的多芯电缆、敷设在绝缘导管、绝缘线槽中的绝缘导线，而且还要满足如下要求：1.回路的额定电压不低于最高的标称电压，和2.每个回路具有过电流保护。—分隔的回路的外露可导电部分不应连接至其他回路的PE线或外露可导电部分或接地。●供电给多台用电设备的电气分隔—与供电给单台用电设备的电气分隔的防护要求相同；—分隔回路之间的外露可导电部