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建筑电气工程设计中等电位联结系统的作用

放大字体  缩小字体 发布日期:2018-09-10  浏览次数:2709
简介: 等电位联结总等电位联结功能接地保护接地重复接地等等名词定义广大电气专业设计人员都很清楚,在这里就不再多讲。建筑电气工程
       “等电位联结”“总等电位联结”“功能接地”“保护接地”“重复接地”等等名词定义广大电气专业设计人员都很清楚,在这里就不再多讲。建筑电气工程设计中这些“联结”系统的作用就是均衡电位,保护人身财产安全和配电系统的正常运行。但是如何才能做好设计,真正起到作用还真是有必要认真讨论、深入研究。

TN接地系统

用电设备存在危险电位的情况

 

 

图1 TN系统低压用电设备一处接地故障电压传导示意图

 

 

图2 高压侧接地故障电压传导到低压侧示意图

如图1、图2所示,用电设备的金属外壳是通过PE(或PEN)导体连接在一起的,当某一台低压用电设备或配电设备发生外壳与相线接触的接地故障,就会造成PE导体带电位(此接触若不是金属性的连接将会形成间断性的接地故障电压),若电位超过50 V将会对人员造成危害,在变电所若与高压配电设备共用接地装置则高压系统的单相接地故障电压会通过PE导体传导到低压用电设备金属外壳上,这时若不进行设备外壳就地接地形成等电位联结可能会产生设备外壳对地的危险电位,因此需要做等电位联结。在国家建筑标准设计图集15D502《等电位联结安装》中提出了在相关就地配电箱处进行PE导体的重复接地的要求,通过PE导体重复与配电箱附近的预留钢板与建筑钢筋或预埋专用等电位用钢筋形成等电位联结钢筋网,以期减少用电设备外壳与地之间的电位差来保证人员的安全。

PE导体

重复接地的作用及重要性

目前采用TN - S接地型式的设计中很少再提出PE导体进行重复接地的要求和施工做法了,只提出总等电位联结即可,而PE导体是可以随时接地的,在接地处与就近的钢筋或专设等电位联结金属网格连接就可达到与“地”同电位,这就是重复接地,其作用就是使PE导体保持地电位。如图3所示。

 

 

树上鸟教育电气设计

图3 TN接地系统重复接地限制故障电压和等电位联结示意图

为了保证发生用电设备“碰壳”的单相接地故障时的回路阻抗相对小、增大故障电流,使保护电器可靠动作,通常采用PE导体随相导体与中性导体靠近的方法敷设。一般是同一根电缆,三相回路是5芯电缆,单相回路是3芯电缆。PE导体是电缆中的一根芯,其对相导体、中性导体是绝缘的只在变电所内可靠接地,接至配电箱处只是和其外壳联结,而没有与配电箱处就地接地,这可能形成外壳与“地”不是等电位,如果电位差超过50 V有可能造成人身安全的危险。笔者认为做好等电位联结是非常必要的。

辅助等电位联结

与局部等电位联结的关系

由于IEC标准在近期的修改文件中取消了“局部等电位联结”的名词,保留了“辅助等电位联结”,是否就是认为“局部等电位联结”的型式不能设计和应用了?实际上辅助等电位联结与局部等电位联结均为故障防护的附加防护措施,作为故障防护的附加防护措施,局部等电位联结和辅助等电位联结应该都是有效的,其有效性可通过相关公式验证,两者在工程中使用都没有问题。局部等电位联结存在的前提是,配电箱引出的多个回路有不同的切断电源时间,例如,对TN系统的手持式或便携式设备是0. 4 s,固定设备来说是5 s。在发生接地故障时,为了使预期接触电压不大于50 V,就要求该配电箱的PE线到MET之间的电压不大于50 V或该PE线所连接的配电及用电设备外壳对所在区域的“地”之间的电位不大于50 V,于是对保护导体的阻抗提出限值的要求(限制保护导体阻抗的方法相对复杂和难以控制,工程实践困难);或者设置局部等电位联结,将局部区域内的限制电压降低到不大于50 V(比较容易实现)。然而,情况发生了变化,IEC标准对32 A及以下的终端回路不分固定式和手持式、便携式,都按0. 4 s的故障切断时间考虑;对于大于32 A的终端回路,只要采用断路器作为保护电器,保护电器固有的动作切断时间也能得到保证。于是,局部等电位联结显得不是太有必要。在这个基础上,IEC进行了术语重建,以自动切断电源的防护和附加防护建立了两个层次,辅助等电位联结和局部等电位联结实现了融合。辅助等电位联结涵盖电气装置的全部或一部分,或涵盖一台电气设备或一个场所,是一个广义的范畴,实际上包括了局部区域等电位联结的应用(即电气装置的一部分)。对于配电箱供电的回路中不能满足切断时间要求的情况,采用局部区域的辅助等电位联结是有效的措施;对于特殊场所的特殊要求(即一个场所),采取特殊场所的辅助等电位联结有更好的安全性。

例如,我国浴室的局部等电位联结和IEC的辅助等电位联结做法完全一致,但是IEC却取消了局部等电位联结的术语,其具体原因是什么还需进一步确认。

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