接地故障保護 主要內容 低壓接地系統 防火漏電報警 保護接地 保護等電位聯結 剩余電流保護器 規范和標準 GB16895 21 2004 電擊防護 IEC60364 4 41 2005 Protectionagainstelectricshock GB16895 3 2004 接地配置 接地導體 保護導體和聯結導體 IEC60364 1 2005 Fundamentalprinciples assessmentofgeneralcharacteristics definitions GB17045 2006 電擊防護裝置和設備的通用部分 GB16895 17 2002 信息技術裝置的接地配置和等電位聯結 IEC60364 4 44 2007 Protectionagainstvoltagedisturbancesandelectro magneticdisturbances 單電源TN系統供電系統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 TN C系統 在整個系統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結可視為附加接地 接零 TN C系統 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系統現在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 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 公用電網遠距離供電線路 PEN與相線應敷設在一起 TN C必須在TN S之上 導體截面 10mm2 銅 或 16mm2 鋁 PEN沿線有電壓降 可采用 3相4線 3極開關 TN C系統 斷中性線導致危險的接觸電壓 TN C TN S 假設 RA RB 1 PEN 10mm220m35m Ut 216V 假設 RA RB 1 PE 10mm220m35m Ut 110V TN C系統 外露可導電部分和PEN重復接地 TN S系統 在整個系統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TN S系統 TN S系統是否可用于任何場合 中性點接地接地電阻 TN系統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 在系統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 TN C S系統是否只適用于市網供電 多電源TN系統多電源TN系統有電磁干擾問題在TN系統由于設計不當 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 多電源TN系統 TN系統 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定的時間內的動作電流 A U0 標稱線對地電壓 V TN系統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 5s移動式設備 0 4s U0 230V IEC新標準 32A終端回路 0 4s U0 230V 32A終端回路 5s 移動式設備規定最長的切斷電源時間 s 配電回路允許的切斷電源時間 sTN系統 5sTT系統 1s 校驗步驟 確定故障回路的阻抗 含變壓器 線導體和PE導體 計算接地故障電流 根據負荷的性質和保護電器的特性曲線 確定保護電器的動作電流 查出保護動作時間 校驗導線電纜的短路熱穩定 校驗線路的熱穩定截面S It tPE線 校驗接地故障電流k相線和中性線 校驗三相短路電流 斷路器限流特性曲線注 限流后的特性曲線是根據斷路器的不同額定電流繪制的 TT系統TT系統的電源中性點直接接地 電氣裝置外露可導電部分所連接的接地極 不與供電系統的接地極相連接 在電氣裝置中的PE可附加接地 TT系統通常應采用剩余電流保護器 在故障回路的接地阻抗值穩定且足夠低的條件下 可采用過電流保護器 采用剩余電流保護器RA I n 50V式中 RA 接地極和外露可導電部分PE導體的電阻之和 Ian 剩余電流保護器的額定剩余動作電流 A 采用過電流保護器ZS Ia U0式中 ZS 故障回路阻抗 包括電源 線導體 PE導體 接地導體 用電設備和電源接地極的阻抗 Ia 在規定的時間內使切斷電源保護電器自動動作的電流 A U0 標稱線對地電壓 V IT系統IT供電系統中所有帶電部分對地絕緣或中性點通過足夠大的阻抗接地 電氣裝置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 可配出或不配出在電氣裝置中的PE可附加接地 IT系統 IT系統 外露可導電部分的PE導體集合地連接至同一的接地系統 若發生第2次異相接地故障 則變為相間短路后保護動作切斷電源 外露可導電部分可單獨地 分組或集合地接地 還應滿足以下條件 交流系統RA Id 50V直流系統RA Id 120V式中 RA 接地極和外露可導電部分的PE導體的電阻之和 Id 線導體對外露可導電部分忽計阻抗第一次接地故障電流 計入泄漏電流和電氣裝置的接地阻抗的總和 A IT系統單一接地故障電流很小 不動作于切斷電源 當人體同時觸及同時發生接地的外露可導電部分就會遭受危害 此時應自動切斷電源 第2次發生接地故障時自動切斷電源的條件如下 1 外露可導電部分的PE導體集合地連接至同一的接地系統 而且交流系統不配出中性導體或直流系統不配出中間導體 2IaZS U當配出中性線或中間線 2IaZ S U0式中 U0 線導體對中性導體或中間導體的標稱電壓 V U 線電壓 V ZS 故障回路線導體和PE導體的阻抗 Z S 故障回路中性導體和PE導體的阻抗 Ia 按TN系統規定的時間內使切斷電源的保護電器自動動作電流 A IT系統 外露可導電部分的PE導體集合地連接至同一的接地系統 IT系統 外露可導電部分的PE導體集合地連接至同一的接地系統 若第2次N線發生接地故障 則IT系統變為TN系統 2 外露可導電部分單獨地或分組地接地 RA Ia 50V式中 RA 接地極和外露可導電部分PE導體的電阻的總和 Ia 按TT系統規定的時間使切斷電源的保護電器自動動作的電流 A IT系統可采用系列保護電器和監視器 過電流保護器 絕緣監視器 剩余電流保護器 剩余電流監視器 絕緣故障定位器 IT系統 外露可導電部分單獨地或分組地接地 IT系統 外露可導電部分單獨地或分組地接地 若第2次N線發生接地故障 則IT系統變為TT系統 電氣分隔 電氣分隔的分類 只限供電給單臺用電設備 供電給多臺用電設備 以上均由采用簡單分隔防護的不接地電源供電 電氣分隔的防護措施 基本防護 通用 故障防護 電氣分隔 電氣隔離 漏電火災報警問題 規則 IEC標準火災危險場所 BE2 制造 生產 加工或儲存易燃品 電氣裝置 按照火災危險場所的要求選擇和配置 TN和TT系統終端回路采用 300mA 500mA 的RCD IT系統采用絕緣監測器 IMD 第2次故障時切斷電源 剩余電流監測器 RCM 可替代安全設施的RCD 礦物絕緣電纜和封閉母線槽不考慮由于絕緣故障而可能會起火 故不需防護 漏電火災報警問題 規則 IEC標準火災危險場所 BE2 制造 生產 加工或儲存易燃品 電氣裝置 按照火災危險場所的要求選擇和配置 TN和TT系統終端回路采用 300mA 500mA 的RCD IT系統采用絕緣監測器 IMD 第2次故障時切斷電源 剩余電流監測器 RCM 可替代安全設施的RCD 礦物絕緣電纜和封閉母線槽不考慮由于絕緣故障而可能會起火 故不需防護 IEC火災危險場所的電氣裝置 表面溫度布線規定設備和線路的耐火性照明的布置和敷設方式電氣保護裝置建筑結構 高層民用建筑設計防火規范高層建筑內火災危險性大 人員密集等場所宜設置漏電火災報警系統 火災危險性大如何定位 火災危險場所的防火必要性與人員密集程度有何決定性的關系 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 多功能 漏電 過流 過電壓 欠電壓 防雷 誤操作 中性線斷開報警 建筑設計防火規范下列場所宜設置漏電火災報警系統 1 一級負荷 50m的乙 丙類廠房和丙類倉庫 2 二級負荷 室外消防水量 30l 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 25l 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調 辦公樓 飯店 學校 醫院 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 150m2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 新版的規范或標準有何規定 辦公樓 商場 醫院 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 火災起因統計 漏電1 8 短路52 過負荷4 6 起火實驗 漏電500mA 相當于發熱量115W300mA69W100W就會起火 事故原因 絕緣老化 損傷過負荷 高次諧波 短路過電壓 欠電壓環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 經濟 電氣安全隱患接地故障 在系統 裝置或設備的給定點與局部地之間的電連接 低壓系統接地故障約占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TN C系統 總等電位聯結不合格 無必要的輔助等電位聯結 戶外電氣裝置的電擊防護不當 特低電壓設備的使用不當 電氣安全規范和標準 編制工作 標準管理體制 規范 標準的更新和協調 國際接軌 問題舉例 接零重復接地接地電阻等電位聯結不共用接地漏電保護漏電防火安全供電 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IP B或IP2 頂部IP B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 不接地的等電位聯結 用于熟練人員 附加保護 剩余電流保護器 輔助等電位聯結 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 保護等電位聯結 自動切斷電源 保護等電位聯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 金屬中央供熱系統和空調系統 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 總等電位聯結 圖2變壓器PEN導體的連接方式 輔助等電位聯結 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 等電位聯結系統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 IaIa 保護電器的動作電流 A 總等電位聯結端子與輔助等電位 局部等電位聯結的連接 豎井PE干線 特低電壓系統 ELV ELV 50Va c 120Vd c 500V1min絕緣耐壓試驗 安全 不接地的 特低電壓SELV 在正常情況電壓不超過50V 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50Va c PELV的二次側接地 采用等電位聯結 特低電壓設備的額定電壓 48Va c 中國 36Va 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 民用大多數插座回路 安裝在水中的供電線路和設備 剩余電流保護器 RCD 30mA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 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 20A插座 I類設備 用于額定電流 32A露天移動式設備 用于防火的300mA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 1UN 85V三相RCD 確保供電電壓1 1UN 0 7UN 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 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500mA 下級的為30mA的條件下也無法實現選擇性 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結構 埋在土壤中的接地導體的最小截面積 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定校驗 S I2tk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 5s 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 k值見附錄A 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 5mm2 鋁 16mm2 沒有防機械損傷防護 銅 4mm2 鋁 16mm2 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結導體 金屬水管 我國允許采用水管 水表應采用符合規定的跨接線 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 0l lnD 1 R4 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 確保其電氣的連續性 應符合標準規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時 不應將專用器件 如動作傳感器 線圈 與保護導體串聯 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10mm2或鋁16mm2 我國2002年以前發布的有關規范和標準規定 采用多芯電纜的芯線作為PEN干線 其最小截面不應于4mm2 從提高PEN導體的安全使用 現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 低壓開關柜產品標準規定 開關柜內母線的截面 400mm2800mm2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10mA時 應按如下規定設置加強型保護導體