接地故障保護基礎知識（106頁）

1、接地故障保護黃妙慶主 要 內 容 低壓接地系統(tǒng) 防火漏電報警 保護接地 保護等電位聯(lián)結 剩余電流保護器 規(guī)范和標準 GB 16895.21 2004 電擊防護 IEC 60364 4 41：2005 “Protection against electric shock” GB 16895.3 2004 接地配置、接地導體、保護導體和聯(lián)結導體 IEC 60364 1: 2005 “Fundamental principles, assessment of general characteristics, definitions” GB 17045 - 2006電擊防護 裝置和設備的通用部分 GB

2、 16895.17 2002 信息技術裝置的接地配置和等電位聯(lián)結 IEC 60364 4 44: 2007 “Protection against voltage disturbances and electro- magnetic disturbances” 單電源TN系統(tǒng) 供電系統(tǒng)在電源中性點直接接地，電氣裝置的外露可導電部分 用保護（PE）導體連至該電源的中性點。 T N-C系統(tǒng)：在整個系統(tǒng)中采用將中性導體和PE導體的功能 合并成單個導體。 在電氣裝置中的PEN可附加接地 PE或PEN導體宜在進入建筑物處接地。 大、高建筑物內PE導體與外界可導電部分的等電位聯(lián)結可視為附加接地。 “接零”

3、 ? TN C系統(tǒng) 外露可導電部分對地有電位，不允許用于有火災或爆炸危險 的場所。 外露可導電部分對地有電位，對敏感設備產生電磁干擾。 有雜散電流，埋地金屬構件加速腐蝕 TN C系統(tǒng) 現(xiàn)在TN-C用的少了 ? 用于多電源中性電之間的連接回路 TN C系統(tǒng) PEN不允許插入隔離電器 不能安裝剩余電流保護器（RCD） 為了維修安全，不能安裝隔離電器。 常用于：公用電網(wǎng) 遠距離供電線路 PEN與相線應敷設在一起 TN C必須在TNS之上 導體截面： 10 mm2（銅）或 16 mm2（鋁） PEN沿線有電壓降 可采用：3相4線；3極開關 TN C系統(tǒng)斷中性線導致危險的接觸電壓 ? TN - CTN

4、- S 假設：RA = RB = 1 PEN；10 mm 2 20 m 35 m Ut =216 V 假設：RA = RB = 1 PE；10 mm 2 20 m 35 m Ut = 110 V TN C系統(tǒng) 外露可導電部分和PEN重復接地 TN-S系統(tǒng)：在整個系統(tǒng)中采用單獨的保護導體。 在電氣裝置中的 PE可附加接地 內設變電所是否最好采用TNS系統(tǒng)？TNS系統(tǒng)是否可用于任何場合？中性點接地接地電阻 TN系統(tǒng)是否不能用于室外電氣裝置？在電氣裝置中的 PEN或PE可附加接地 TN-C-S系統(tǒng)：在系統(tǒng)中一部分采用將中性導體和PE體的功能合并成單個導體，另有一部分采用單獨的保護導體。 TNCS系統(tǒng)

5、是否只適用于市網(wǎng)供電？ 多電源TN系統(tǒng) 多電源TN系統(tǒng)有電磁干擾問題 在TN系統(tǒng)由于設計不當，可能在不期望的路徑中流過 工作電流，這些電流可能產生如下后果： 火災； 腐蝕； 電磁干擾。 多電源TN系統(tǒng) 多電源TN系統(tǒng) TN系統(tǒng): Ia U0 / ZS 式中： ZS 故障回路的阻抗（包括電源本身、 從電源至故障點的線導體以及電源與 故障點之間的保護導體的阻抗），； Ia 自動切斷電源的保護電器在規(guī)定 的時間內的動作電流，A； U0 標稱線對地電壓，V。TN系統(tǒng)接地故障自動切斷電源時間 國家標準（IEC原標準） 固定式設備： 5 s 移動式設備： 0.4 s （U0 = 230 V） IEC新標準

6、 32 A終端回路： 0.4 s（U0 = 230 V） 32 A終端回路: 5 s 移動式設備規(guī)定最長的切斷電源時間，s接地系統(tǒng)50 V U0 120 V 120 V U0 230 V 230 V U0 50 m 的乙、丙類廠房和丙類倉庫。 2. 二級負荷、室外消防水量 30 l/s 的建筑。 3. 二級負荷影劇院、商店、展覽、廣播電視、電信、財貿 金融、室外 消防水量 25 l/s的其他公共建筑。 4.國家文物保護單位的重點磚木/木結構。 5.一、二級負荷的消防用電設備。 火災危險場所的防火必要性與負荷等級、房高有何必然的 關系？ 乙和丙類建筑的劃分與有火災危險物質的分類如何協(xié)調？ 辦公樓

7、、飯店、學校、醫(yī)院、公寓等公共建筑呢？ 還裝不裝 RCD？ 漏電報警器如何設定？與上下級的保護電器如何配合？ 日本 JEAC8001-1978內線工程 150 m2 旅館、飯店、公寓、集體宿舍、公共住宅、公共浴室 等應設置漏電火災報警。 新版的規(guī)范或標準有何規(guī)定？ 辦公樓、商場、醫(yī)院、學校、家庭住宅、影劇院等公共建筑呢？ 漏電報警如何設定？ 還裝不裝 RCD？ 漏電火災報警的依據(jù) 火災起因統(tǒng)計：漏電 1.8%、短路 52%、過負荷 4.6% 起火實驗：漏電 500 mA， 相當于發(fā)熱量 115 W 300 mA 69 W 100 W 就會起火 事故原因： 絕緣老化、損傷 過負荷、高次諧波、短路

8、 過電壓、欠電壓 環(huán)境 電氣裝置的質量 設計、安裝、維修等 其他問題 管理 產品標準 不同接地系統(tǒng) 經(jīng)濟 電氣安全隱患接地故障 在系統(tǒng)、裝置或設備的給定點與局部地之間的電連接。 低壓系統(tǒng)接地故障約占70 - 80%，其中死亡事故約占50%。 電氣安全隱患 案例： 接地故障保護電器不動作或動作時間過長或接觸電壓過高 火災或爆炸危險場所采用TNC系統(tǒng) 總等電位聯(lián)結不合格 無必要的輔助等電位聯(lián)結 戶外電氣裝置的電擊防護不當 特低電壓設備的使用不當 電氣安全規(guī)范和標準 編制工作；標準管理體制 規(guī)范、標準的更新和協(xié)調、國際接軌 問題舉例： 接零 重復接地 接地電阻 等電位聯(lián)結 不共用接地 漏電保護 漏電

9、防火 安全供電電擊防護 電擊防護 = 基本防護 + 故障防護 （直接接觸防護）（間接接觸防護） 基本防護： 帶電部分的基本絕緣； 遮攔或外護物（外殼）； 防護等級至少為 IPB或IP2； 頂部IPB或IP2 阻擋物；（用于熟練人員） 置于伸臂范圍之外。（用于熟練人員） 兼有基本和故障防護： 安全特低電壓 SELV 和保護特低電壓PELV； 功能特低電壓 FELV。 故障防護 相線導體對外露可導電部分或PE導體之間不計阻抗的接地故障 自動切斷電源； 雙重絕緣或加強絕緣；采用類設備或等效絕緣的設備） 供電給單臺設備的電氣分隔； 供電給多臺設備的電氣分隔。（用于熟練人員） 非導電場所；（用于熟練人員

10、） 不接地的等電位聯(lián)結；（用于熟練人員） 附加保護 剩余電流保護器； 輔助等電位聯(lián)結。自動切斷電源 自動切斷電源：基本防護 + 故障防護 基本防護：基本絕緣或遮攔或外護物 故障防護： 保護接地： 外露可導電部分接PE導體； 同時可觸及的外露可導電部分連接至同一 接地系統(tǒng)； 保護等電位聯(lián)結 自動切斷電源 保護等電位聯(lián)結 每個建筑物的接地導體、總接地端子（MET）和下列 可導電部分應接成保護等電位聯(lián)結： 建筑物的供水、燃氣等金屬管； 正常使用時可觸及的可導電的構筑物 金屬中央供熱系統(tǒng)和空調系統(tǒng)； 可利用的結構鋼筋等； 征得主管部門許可的通信電纜金屬護套。 總等電位聯(lián)結 圖2 變壓器PEN導體的連接

11、方式 輔助等電位聯(lián)結 接地故障的附加保護措施 例如: 特殊場所 長線路不能滿足規(guī)定的切斷電源時間 下列部分連接起來: 可同時觸及的固定式設備的外露可導電部分之間 以及和外界可導電部分（包括可利用的鋼筋）之間； 等電位聯(lián)結系統(tǒng)應接至包括插座在內所有設備 的PE導體。 核實同時可觸及的外露可導電部分和外界可導電部分之間的電阻R滿足：R 50/Ia Ia 保護電器的動作電流，A總等電位聯(lián)結端子與輔助等電位/局部等電位聯(lián)結的連接？豎井PE干線？特低電壓系統(tǒng) （ELV） ELV： 50 V a. c. 120 V d.c. 500 V 1 min 絕緣耐壓試驗 安全（不接地的）特低電壓SELV ： 在正

12、常情況 電壓不超過 50 V 在單個故障情況 (a.c.) 在其他回路接地故障情況 SELV的二次側不應接地 保護特低電壓（接地的）PELV： 在正常情況、單個故障情況情況下電壓不超過50 V a.c. PELV的二次側接地 ；采用等電位聯(lián)結 特低電壓設備的額定電壓：48 V a.c. 中國：36 V a.c. 特低電壓設備外部接地故障的轉移電位傳到特低電壓側電擊：電流通過人體或動物軀體而引起的生理效應。 剩余電流保護器 下列末端回路必須安裝剩余電流保護器 ：? 移動式電氣設備； 生產用的電氣設備； 施工工地的電氣設備； 安裝在戶外的電氣設備； 民用大多數(shù)插座回路； 安裝在水中的供電線路和設備

13、 剩余電流保護器（RCD） 30 mA的RCD用于特殊場合（如特別潮濕場所等）或特殊裝置的接地故障保護和直接接觸的附加保護。 TN系統(tǒng)：采用過流保護器不能完全滿足作為接地故障保護的要求時，可采用RCD。 用于一般人員使用的額定電流 20 A插座（I類設備） 用于額定電流 32 A露天移動式設備 用于防火的300 mA的剩余電流保護器。剩余電流保護器（RCD） 選擇原則 RCD的型式及特性 保護要求：故障保護；附加保護 供電的連續(xù)性 使用的人員 RCD的型式 其動作與供電電壓無關 其動作與供電電壓有關 保護要求 單相RCD：確保供電電壓 1.1 UN 85 V 三相RCD：確保供電電壓 1.1

14、UN 0.7 UN 采用依靠供電電壓動作的RCD（例如電子式RCD）， 應校驗接地故障時的殘壓是否滿足上述要求。同時應加強對控制線路的監(jiān)護，確保其動作可靠。 為避免由于剩余電流（PE線電流和泄漏電流）的誤動作，需注意RCD負荷側的設備累計的剩余電流要小于 RCD額定剩余動作電流的 0.4倍。 IT系統(tǒng)：RCD的額定剩余動作電流至少應大于第1次接地故障電流的 2倍（第1次故障不動作）。 RCD應防止由于電磁干擾而誤動作。單相單相平波三相星形二脈沖橋同上半控相間二脈沖橋六脈沖橋相控各種類型剩余電流保護器的應用范圍 保護選擇性 上下級剩余電流保護器之間為了獲得全部選擇性,應滿足 以下兩個條件： 上級

15、剩余電流保護器的額定剩余動作電流至少宜等于 下級剩余電流保護器的額定剩余動作電流值的2倍； 對于所有故障電流，上級剩余電流保護器不動作時間宜大于下級剩余電流保護器的不動作時間。 例如上級剩余電流保護器的額定剩余動作電流至少等于下級剩余 電流保護器的額定剩余動作電流值的3倍，而且上級保護器的動作時間 大于下級保護器的時間時，就有可能實現(xiàn)全部選擇性。 兩個均為無延時的剩余電流保護器，當上級的額定剩余動作電流為 500 mA，下級的為30 mA的條件下也無法實現(xiàn)選擇性。接地裝置 接地極 電氣裝置內設置接地極時，應將該接地極用接地導體連接到該電氣裝置的總接地端子上。 通過接地故障電流和PE導體的接地裝

16、置，應能承受熱的、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。 采用不同材料的接地裝置時，應考慮回產生腐蝕的問題。 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）； 根據(jù)當?shù)貤l件或要求，可采用的電纜金屬護套和其他 金屬護層； 根據(jù)當?shù)貤l件或要求，可采用的其他適用的地下金屬結構。 埋在土壤中的接地導體的最小截面積有防機械損傷保護無防機械損傷保護有防腐蝕保護銅：2.5 mm2鐵：10 mm2銅：16 mm2

17、鐵：16 mm2無防腐蝕保護銅：25 mm2鐵：50 mm2 接地導體 總接地端子 高低壓電氣裝置的功能接地和保護接地； 信息技術設備的功能接地和保護接地； 防雷裝置的接地等。 總接地端子的每個接線接頭應采用工具可靠地單獨拆卸 保護導體 保護導體的截面應按下列公式進行熱穩(wěn)定校驗： S I 2 t k 式中: S: 截面，mm2； I : 通過保護電器的故障電流方均根值，A； t：自動切斷電源保護電器的動作時間（ 5 s)，s； 注：需考慮回路阻抗的限流影響和保護電器的I2t的限值。 k：由保護導體、絕緣和其他部分的材料以及初始和最終溫度 決定的系數(shù)（k值見附錄A）。 線導體截面積 S， mm2

18、相應保護導體的最小截面積 ， mm2S16S1635S/2 保護導體的最小截面積 不包含在電纜本身的或不與線導體共處于同一外護物（例如導管）內的每根保護導體，其截面不應小于： 有防機械損傷防護時，銅：2.5 mm2；鋁：16 mm2； 沒有防機械損傷防護，銅：4 mm2；鋁：16 mm2。 保護導體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保護導體或保護等電位聯(lián)結導體： 金屬水管；（我國允許采用水管，水表應采用符合規(guī)定的跨

19、接線） 含有可燃性氣體或液體的金屬管道； 正常使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。 采用過電流保護器作為電擊防護時，其PE導體應與帶電部 分敷設在一起或相互靠近。 L = 0 l （ln D + 1 ） R 4 如果電氣裝置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，若其金屬外護物或框架同時滿足如下三項要求，則可用作保護導體： 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，便于與其他保護導體連接。 保護導體不應插入開關器件。但為

20、了便于測試，可設置只能用工具拆開的接頭。 采用電氣檢測接地狀態(tài)時，不應將專用器件（如動作傳感器、線圈）與保護導體串聯(lián)。 器具的外露可導電部分不應用于構成其他設備PE導體的一部分，但符合上條規(guī)定的除外。 PEN導體 只能在固定安裝的電氣裝置中采用PEN導體；而且，考慮 到機械強度的原因，其截面不應小于：銅10 mm2或鋁16 mm2。 我國2002年以前發(fā)布的有關規(guī)范和標準規(guī)定：采用多芯電纜的芯線作為 PEN 干線，其最小截面不應于4 mm2。從提高PEN導體的安全使用，現(xiàn)在 的標準加大其最小截面的要求。 如果從電氣裝置的任意一點起，中性導體和PE導體分別采用單獨的導體，則不允許將該中性導體再連

21、接到電氣裝置的任何其他的接地部分（例如，由PEN導體分接出的PE導體）。 外界可導電部分不應用作PEN導體。 PEN導體的絕緣水平應按可能遭受的最高電壓確定。 從變壓器低壓側中性點引出的PEN導體，按照過去的設計一般不 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。 現(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導體的絕緣方式宜由產品標準確定。這個規(guī)定不符合現(xiàn)在關于多電源的PEN導體必須絕緣的規(guī)定，以防產生雜散電流可能對敏感設備的電磁干擾、埋地的保護導體腐蝕以及在火災或爆炸危險場所起火。 低壓開關柜產品標準規(guī)定，開關柜內母線的截面： 400 mm2 線導體 800

22、 mm2 時， PEN導體 最小為線導體的 25%。 采用過電流保護器作為電擊防護時，其PE導體應與帶電部分敷設在一起或相互靠近。 固定式接線的用電設備的PE導體電流超過10 mA時，應按如下規(guī)定設置加強型保護導體： PE導體全長的截面至少為銅10 mm2 或鋁16 mm2； 或第2根至少按照電擊防護要求相同截面的PE導體直至PE導體的截面不小于銅10 mm2 或鋁16 mm2 。要求用電設備有專用于第2根PE導體的端子。 保護導體電流的最大交流限值 接自額定電流值 32 A的單相或多相插插座系統(tǒng)的用電設備：設備的額定電流最大保護導體電流4 A2 mA4 A 但10 A0.5 mA/A10 A5 mA 對于沒有為PE導體設置專門措施的固定式用電設備， 或接自額定電流值32 A的單相或多相插座系統(tǒng)的用電設備。設備的額定電流最大保護導體電流7 A3.5 mA7 A 但20 A0