低壓電氣裝置的接地設計

低壓電氣安裝維護接地設計的假設干問題黃妙慶2021-01-18主要內容1低壓電氣安裝的接地系統(tǒng)2低壓電氣安裝的接地缺點維護3高低壓接地系統(tǒng)的配合4剩余電流維護器的運用5特殊情況的電擊防護6接地安裝的選擇主要援用和參考的規(guī)范和規(guī)范●低壓電氣安裝:根本原那么、普通特性的評價和定義GB/T16895.1-2021/IEC60364-1:2005●低壓電氣安裝:電擊防護GB16895.21-2021/IEC60364-4-41:2005●低壓電氣安裝:接地配置和維護導體GB16895.3-2004/IEC60364-5-54:2021〔注：將修訂發(fā)布GB16895.3-2021〕●電壓騷擾和電磁騷擾的防護GB16895.10-2021/IEC60364-4-44:2007●交流電氣安裝的設計規(guī)范GB50065-2021●低壓配電設計規(guī)范GB50054-2021●民用建筑電氣設計規(guī)范JGJ16-2021低壓電氣安裝的接地系統(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維護接地應共用接地。4.低壓電源進線的PE和PEN線宜在進線端反復接地。5.室外照明宜采用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)直接接地，電氣安裝的外露可導電部分在整個系統(tǒng)中采用單獨的維護(PE)線連至該電源的中性點?！駟坞娫碩N-S系統(tǒng)低壓電氣安裝的接地系統(tǒng)—GB16895.1-2021同上；三角形接法，不配出中性線?！駟坞娫碩N--S系統(tǒng)：在系統(tǒng)中一部分采用將中性線和PE線的功能合并成單個導體，另有一部分采用單獨的維護線。PEN●單電源TN-C-S系統(tǒng)

同上；中性線和PE線不在電氣安裝進線端分開?！駟坞娫碩N-C-S系統(tǒng)在整個系統(tǒng)中采用將中性線和PE線的功能合并成單個導體?！駟坞娫碩N-C系統(tǒng)多電源TN系統(tǒng)此處虛線不表示一定是雙電源“并聯〞—GB16895.1-2021多電源中性線(PEN)兩點和PE線銜接后構成環(huán)流TN–C-STN-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〔采用三相四極開關〕TN–C-S〔采用三相四極開關〕

變壓器PEN線的銜接方式TT系統(tǒng)的電源中性點直接接地，電氣安裝外露可導電部分所銜接的接地極，不與供電系統(tǒng)的接地極相銜接。PE線可附加接地單電源TT系統(tǒng)由同一個維護電器維護的一切外露可導電部分，這些外露可導電部分共用的接地極上。多個維護電器串聯運用時，每個維護電器所維護的一切外露可導電部分，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：室外照明能否應采用TT系統(tǒng)？IT供電系統(tǒng)中一切帶電部分對地絕緣或中性點經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，其他兩相對地電壓升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線共同銜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線接地缺點時，那么IT系統(tǒng)變?yōu)門N系統(tǒng)。IT系統(tǒng)第2次發(fā)生N線接地缺點時，那么IT系統(tǒng)變?yōu)門T系統(tǒng)。高低壓系統(tǒng)接地電阻的配合注：式中的R相當于RE；IG相當于IE。<交流電氣安裝的接地設計規(guī)范>GB50065:2021高低壓接地系統(tǒng)的配合<交流電氣安裝的接地設計規(guī)范>〔續(xù)〕低壓系統(tǒng)內設備的絕緣配合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—GB16895.10–2021〈電壓騷擾和電磁騷擾的防護〉—GB16895.10–2021低壓系統(tǒng)接地缺點與電擊防護●電擊防護=根本防護+缺點防護〔直接接觸防護〕〔間接接觸防護〕低壓系統(tǒng)接地缺點與電擊防護●根本防護〔直接接觸防護〕—帶電部分的根本絕緣；—遮攔或外殼〔外護物〕；防護等級至少為IPB或IP2；—阻撓物〔用于專業(yè)人員〕；—置于伸臂范圍之外?！窦嬗懈竞腿秉c〔接地〕防護—平安特低電壓SELV和維護特低電壓PELV；—功能特低電壓FELV。〔用于專業(yè)人員〕根本絕緣可以提供根本防護的危險帶電部分上的絕緣。附加絕緣除了根本絕緣外，用于缺點防護附加的單獨絕緣。雙重絕緣既有根本絕緣又有附加絕緣構成的絕緣。加強絕緣危險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，采用等電位保護聯結作為故障防護措施。該端子連至裝置的保護等電位聯結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：只適用于防止無認識觸及帶電部分〔用于有電氣熟練專業(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安裝的平安措施;3.最小程度和垂直平安凈距另應思索運輸等情況。思索：舉例有裸導體與需經常維護的管道和設備的程度凈距不應小于1.8m，即可滿足平安要求？?！瘛步拥亍橙秉c防護〔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〕；—不接地的等電位結合〔用于專業(yè)人員〕；—非導電場所〔用于專業(yè)人員〕。正常情況下普通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?！窀郊泳S護—剩余電流維護器；—輔助等電位結合?！駪邆涞臈l件：——根本維護：根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；——維護等電位結合；——同時可觸及的外露可導電部分單獨或集合地銜接至同一接地系統(tǒng)?！癯刑厥庖?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)生阻抗可忽略的缺點，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)接地缺點自動切斷電源

●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?！窦僭O自動切斷電源維護不能滿足一切上述規(guī)定的時間，那么要求作輔助等電位結合。

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電流途徑左手到雙腳的交流電流〔15Hz至100Hz〕對人效應的商定的時間/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●維護動作電流IaU0/ZS式中：ZS：缺點回路的阻抗，Ω，它包括以下部分的阻抗：——電源；——電源至缺點點的相線；和——缺點點和電源之間的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---一切與系統(tǒng)接地極并聯的接地電阻〔Ω〕；RE---相導體與大地之間的最小接觸電阻Ω〕。判別：當不能符合上式的要求時，應或采用部分TT系統(tǒng)？●TT系統(tǒng)通常應采用剩余電流維護器。在缺點回路的接地阻抗值穩(wěn)定且足夠低的條件下，可采用過電流維護器?！癫捎檬Ｓ嚯娏骶S護器RAIn50V式中：RA—接地極和外露可導電部分PE線的電阻之和，；Ian—剩余電流維護器的額定剩余動作電流，A?！癫捎眠^電流維護器ZSIaU0式中：ZS—缺點回路阻抗〔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維護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)中一切帶電部分對地絕緣或中性點經過足夠大的阻抗接地。電氣安裝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，其他兩相對地電壓升3倍PE線可附加接地

●維護整定值：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、缺點電流，計入走漏電流和電氣安裝的接地阻抗的總和，A?！馡T系統(tǒng)單一接地缺點電流很小，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蒙受危，此時應自動切斷電源。IT系統(tǒng)自動切斷電源●第2次發(fā)生接地缺點時自動切斷電源的條件如下：1.外露可導電部分的PE線集合地銜接至同一的接地系統(tǒng)，而且交流系統(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—缺點回路相線和PE線的阻抗，；

Z‘S—缺點回路中性線和PE線的阻抗，；

Ia—按TN系統(tǒng)規(guī)定的時間內使切斷電源的維護電器自動

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維護電器自動動作的電流，A。

●總等電位結合每個建筑物的接地線、總接地端子〔MET〕和以下可導電部分應接成維護等電位結合：—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安裝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；—可利用的構造鋼筋等；—通訊電纜金屬護套應作維護等電位結合，這時需思索業(yè)主和管理者的要求?？偩S護等電位結合線的截面=0.5×PE線的截面；最大為25mm2;最小為6mm2。維護等電位結合總等電位結合表示圖

●輔助等電位結合線結合兩個電氣設備外露可導電部分的維護等電位結合線，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。結合外露可導電部分和外界可導電部分的維護等電位結合線，其電導不應小于銜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。

●無輔助等電位結合

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維護器無關〕●TT：N線維修時應隔離●IT：N線維修時應隔離不同接地系統(tǒng)電源無法自動轉換維護電器的整定值轉換時不能突變?！褡呗╇娏鳎?.5mA〔新、枯燥〕6mA〔壽命末期〕●過電壓類別隔離電器注:+可用；-禁用●以上均由采用簡單分隔防護的不接地電源供電?！耠姎夥指舻姆雷o措施：—根本防護〔通用〕；—缺點防護。電氣分隔●缺點防護—分隔的回路的電壓不應>500V；—分隔的回路的帶電部分不應銜接至其他回路的任何一點或PE線；—分隔回路最好采用分隔的敷設線路配置。假設需求分隔的回路與其他回路同敷設在一同，應采用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維護。—分隔的回路的外露可導電部分不應銜接至其他回路的PE線或外露可導電部分或接地?！窆╇娊o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一樣；—分隔回路之間的外露可導電部分應采用不接地的等電位結合線相銜接，該導體不應銜接至其他回路的PE線或外露可導電部分或任何外界可導電部分；—一切電源插座應有PE線接點，并應接至按上述要求的等電位結合系統(tǒng)?！瞬捎秒p重或加強絕緣的供電設備，一切軟電纜應包含按上述要求的PE線作為等電位結合線?！僭O發(fā)生兩個由不同相或極接地缺點影響兩個外露可導電部分，那么應確保按在規(guī)定的時間內切斷電源；—引薦產品的線路標稱電壓不應超越100000V/m，線路的長度不應超越500m?！裉氐碗妷骸睧LV〕：50Va.c.120Vd.c.500V1min絕緣耐壓實驗●平安特低電壓〔SELV〕—在正常情況—在單個缺點情況電壓不超越50V(a.c.)—在其他回路接地缺點情況SELV的二次側不應接地。●維護特低電壓〔PELV〕在正常情況、單個缺點情況情況下電壓不超越50Va.c.PELV的二次側接地；采用等電位結合。

特低電壓系統(tǒng)

特低電壓特低電壓設備外部接地缺點的轉移電位傳到特低電壓側思索：那類挪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回路之間采用根本絕緣；與其他非SELV和PELV回路帶電部分的維護分隔，采用雙重或加強絕緣或按現有最高電壓的根本絕緣和維護屏蔽；SELV回路的帶電部分與地之間應具有根本絕緣；PELV回路和由PELV供電的設備外露可導電部分可以接地。

假設標稱電壓高于25Va.c.或60Vd.c.或設備浸在水中，SELV和PELV回路應采用如下的根本絕緣：—符合規(guī)范的絕緣，或—符合規(guī)范的遮攔或外護物。假設滿足如下條件的枯燥場所，不需求根本防護措施：—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線銜接至總接地端子。假設SELV和PELV回路的標稱電壓12Va.c.或30Vd.c.，在一切情況下不要求采用根本絕緣。SELV和PELV回路的布線系統(tǒng)和具有根本絕緣的其他回路帶電部分的維護分隔，可采取以下措施之一：—SELV和PELV回路的導體應封鎖在非金屬護套或采用根本絕緣，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.回路的導體采用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)有關規(guī)范的規(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?！窆δ蹻ELV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、控制電器等的回路〕，但不能滿足SELV或PELV的要求的情況下，可采用FELV回路。FELV回路的防護要求如下：—根本防護〔通用〕；—缺點防護：設備外露可導電部分銜接至電源一次側回路的PE導體，一次側回路采用自動切斷電源防護；—插頭和插座不能用于其他電壓系統(tǒng)，并有PE觸頭?！褚韵虏考梢圆徊捎萌秉c防護措施：—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〕或人體不能夠抓住或足夠面積接觸其配置，而且要銜接PE線很困難或不現實〔例如螺絲、鉚釘、名牌及電纜夾子〕；—維護采用雙絕緣或加強型絕緣設備的金屬管或金屬外護物。

接地安裝、接地線、維護線和維護結合線●接地極◆電氣安裝內設置接地極時，應將該接地極用接地線銜接到該電氣安裝的總接地端子上?！艚涍^接地缺點電流和PE線的接地安裝，應能接受熱的、機械的和電應力以及引起電擊的危險。此外，還應耐腐蝕和具有足夠的機械強度?！舨捎貌煌Y料的接地安裝時，應思索會產生腐蝕的問題?！艨扇家后w或可燃氣體用的金屬管不運用做接地極。但是可做等電位結合。

◆可用作接地極的舉例如下：—埋入地基的金屬構造〔根底接地〕；—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〕；—根據當地條件或要求，可采用的電纜金屬護套和其他金屬護層；—根據當地條件或要求，可采用的其他適用的地下金屬構造。附表:思索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<接地配置和維護導體>GB16895.3-201X。附錄C.4：混凝土構造中的鋼筋，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呵斥埋地的鋼接地極被腐蝕的危險。<接地配置和維護導體>IEC60364-5-54:2021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—高低壓電氣安裝的功能接地和維護接地；—信息技術設備的功能接地和維護接地；—防雷安裝的接地等?？偨拥囟俗拥拿總€接線接頭應采用工具可靠地單獨裝配●維護線維護線的截面應按以下公式進展熱穩(wěn)定校驗：SI2tk式中:S:截面，mm2；I:經過維護電器的缺點電流方均根值，A；t：自動切斷電源維護電器的動作時間〔5s)，s；注：需思索回路阻抗的限流影響和維護電器的I2t的限值。k：由維護線、絕緣和其他部分的資料以及初始和最終溫度決議的系數〔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維護線的最小截面◆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〕內的每根維護線，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?！艟S護線可由以下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；—符合規(guī)范的電纜金屬護套、電纜屏蔽層、電纜鎧裝、同心導體、金屬導管等。

◆以下金屬部件不允許用作維護線或維護等電位結合線：—金屬水管；—含有可燃性氣體或液體的金屬管道；—正常運用中接受機械應力的構造部分；—柔性或可彎曲的金屬導管；—柔性金屬部件；—支撐線索?！舨捎眠^電流維護器作為電擊防護時，其PE線應與帶電部分敷設在一同或相互接近。L=μ0l〔lnD+1〕ΠR4◆假設電氣安裝中包含有金屬外護物的設備，例如低壓開關柜、控制盤柜或母線槽，假設其金屬外護物或框架同時滿足如下三項要求，那么可用作維護線：—應利用其構造或良好的銜接，以保證其機械、化學或電化學損傷的防護性能，確保其電氣的延續(xù)性；—應符合規(guī)范規(guī)定的最小截面的要求；—應在每個預定的分接點上，便于與其他維護線銜接?！舨捎秒姎鈾z測接地形狀時，不應將公用器件〔如動作傳感器、線圈〕與維護線串聯?！羝骶叩耐饴犊蓪щ姴糠植贿\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安裝中采用PEN線；而且思索到機械強度的緣由，其截面不應小于：銅10mm2或鋁16mm2。

◆假設從電氣安裝的恣意一點起，中性線和PE線分別采用單獨的導體，那么不允許將該中性線再銜接到電氣安裝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姴糠植贿\用作PEN線?！窆潭ㄊ浇泳€的用電設備的PE線電流超越10mA時，應按如下規(guī)定設置加強型維護線：—PE線全長的截面至少為銅10mm2或鋁16mm2；—或第2根至少按照電擊防護要求一樣截面的PE線直至PE線的截面不小于銅10mm2或鋁16mm2。要求用電設備有公用于第2根PE線的端子?！鬚EN線的絕緣程度應按能夠蒙受的最高電壓確定。從變壓器低壓側中性點引出的PEN線，按照過去的設計普通不采取絕緣措施，而直接敷設在金屬支架或墻上，這是不符合本條的規(guī)定?，F行的有關規(guī)范和規(guī)范規(guī)定：電氣設備〔例如開關柜〕內的PEN線的絕