接地故障保护

接地故障障保护黄妙庆主要内内容容●低压接地地系统●防火火漏电报报警●保护接地地●保护护等电位位联结●剩余余电流保保护器规范和标标准●GB16895.21––2004《电击防护护》IEC60364––4–41：2005“Protectionagainstelectricshock”●GB16895.3–2004《接地配置置、接地地导体、、保护导导体和联联结导体体》●IEC60364––1:2005“Fundamentalprinciples,assessmentofgeneralcharacteristics,definitions”●GB17045-2006《《电击防护护装装置和设设备的通通用部分分》●GB16895.17––2002《信息技术术装置的的接地配配置和等等电位联联结》IEC60364––4–44:2007“Protectionagainstvoltagedisturbancesandelectro-magneticdisturbances””单电源TN系统供电系统统在电源源中性点点直接接接地，电电气装置置的外露露可导电电部分用保护（PE）导体连至至该电源源的中性性点。TN-C系统：在整个系系统中采采用将中中性导体体和PE导体的功功能合并成单单个导体体。在电气装装置中的的PEN可附加接接地●PE或PEN导体宜在在进入建建筑物处处接地。。●大、高建建筑物内内PE导体与外外界可导导电部分分的等电电位联结可视为附附加接地地。。“接零”?TN––C系统●外露可导导电部分分对地有有电位，，不允许用用于有火火灾或爆爆炸危险险的场所。。●外露可导导电部分分对地有有电位，，对敏感设设备产生生电磁干干扰。●有杂散电电流，埋地金属属构件加加速腐蚀蚀TN––C系统现在TN-C用的少了了?●用于多电电源中性性电之间间的连接接回路TN––C系统●PEN不允许插插入隔离离电器—不能安装装剩余电电流保护护器（RCD）—为了维修修安全，，不能安安装隔离离电器。。●常用用于：公公用电网网远距离供供电线路路●PEN与相线应应敷设在在一起●TN–C必须在TN–S之上●导导体截面面：10mm2（铜）或或16mm2（铝）●PEN沿线有电电压降●可采采用：3相4线；3极开关TN––C系统断中性线线导致危危险的接触电压压?TN-CTN-S假设：RA=RB=1PEN；10mm220m35mUt=216V假设：RA=RB=1PE；10mm220m35mUt=110VTN––C系统●外露露可导电电部分和和PEN重复接地地TN-S系统：在整个系系统中采采用单独独的保护护导体。。在电气装装置中的的PE可附加接接地内设变电电所是否否最好采采用TN–S系统？TN–S系统是否否可用于于任何场场合？中性点接接地接地电阻阻TN系统是否否不能用用于室外外电气装装置？在电气装装置中的的PEN或PE可附加接接地TN-C-S系统：在系统中中一部分分采用将将中性导导体和PE体的功能能合并成成单个导导体，另另有一部部分采用用单独的的保护导导体。TN–C–S系统是否否只适用用于市网网供电？？多电源TN系统多电源TN系统有电电磁干扰扰问题在TN系统由于设计计不当，可能能在不期望的的路径中流过过工作电流，这这些电流可能能产生如下后后果：—火灾；—腐蚀；—电磁干扰。多电源TN系统多电源TN系统TN系统:IaU0/ZS式中：ZS—故障回路的阻阻抗（包括电电源本身、从电源至故障障点的线导体体以及电源与与故障点之间的的保护导体的的阻抗），；Ia—自动切断电源源的保护电器器在规定的时间内的动动作电流，A；U0—标称线对地电电压，V。TN系统接地故障障自动切断电电源时间●国家标准（IEC原标准）固定式设备：：5s移动式设备：：0.4s（U0=230V）●IEC新标准32A终端回路：0.4s（U0=230V）>32A终端回路:5s●移动式设备规定最长的切断电电源时间，s接地系统50V<U0<120V120V<U0<230V230V<U0<400V

a.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●配电回路允许的切断电电源时间，sTN系统：5sTT系统：1s校验步骤—确定故障回路路的阻抗（含含变压器、线线导体和PE导体）；—计算接地故障障电流；—根据负荷的性性质和保护电电器的特性曲曲线，确定保保护电器的动作电流；；—查出保护动作作时间；—校验导线电缆缆的短路热稳稳定。●校验线路的热稳定截面

SItt

PE线:校验接地故障电流

k

相线和中性线:校验三相短路电流

断路器限流特性曲线注:限流后的特性曲线是根据断路器的不同额定电流绘制的●TT系统TT系统的电源中中性点直接接接地，电气装装置外露可导导电部分所连接的接地地极，不与供供电系统的接接地极相连接接。在电气装置中中的PE可附加接地●TT系统通常应采用剩剩余电流保护护器。在故障障回路的接地地阻抗值稳定且足够够低的条件下下，可采用过过电流保护器。●采用剩余电流流保护器RAIn50V式中：RA—接地极和外露露可导电部分分PE导体的电阻之之和，；Ian—剩余电流保护护器的额定剩剩余动作电流流，A。●采用过电流保保护器ZSIaU0式中：ZS—故障回路阻抗抗（包括电源源、线导体、、PE导体、接地导导体、用电设备和电电源接地极的的阻抗）；Ia—在规定的时间内内使切断电源源保护电器自自动动作的电电流，A；U0—标称线对地电电压，V。●IT系统IT供电系统中所所有带电部分分对地绝缘或或中性点通过过足够大的阻阻抗接地。电电气装置的外外露可导电部部分单独地或或成组地或集集合地接地。。中性线（N）可配出或不不配出在电气装置中中的PE可附加接地●IT系统IT系统外露可导电部部分的PE导体集合地连连接至同一的的接地系统。。若发生第2次异相接地故故障，则变为为相间短路后后保护动作切切断电源。●外露可导电部部分可单独地地、分组或集集合地接地。。还应满足以以下条件：交流系统RAId50V直流系统RAId120V式中：RA—接地极和外露可导电部部分的PE导体的电阻之之和，；Id—线导体对外露露可导电部分分忽计阻抗第第一次接地故故障电流，计入泄泄漏电流和电电气装置的接接地阻抗的总总和，A。●IT系统单一接地地故障电流很很小，不动作作于切断电源源。当人体同同时触及同时时发生接地的的外露可导电电部分就会遭遭受危害，此此时应自动切切断电源。●第2次发生接地故故障时自动切切断电源的条条件如下：1.外露可导电部部分的PE导体集合地连连接至同一的的接地系统，而且交交流系统不配出中性导导体或直流系统不配出中间导体：2IaZSU当配出中性线或或中间线：2IaZ‘SU0式中：U0—线导体对中性性导体或中间间导体的标称称电压，V；U—线电压，V；ZS—故障回路线导体和和PE导体的阻抗，，；Z‘S—故障回路中性性导体和PE导体的阻抗，，；Ia—按TN系统规定的时间内使切切断电源的保保护电器自动动动作电流，A。IT系统外露可导电部部分的PE导体集合地连连接至同一的的接地系统IT系统外露可导电部部分的PE导体集合地连连接至同一的的接地系统，，若第2次N线发生接地故故障，则IT系统变为TN系统。2.外露可导电部部分单独地或或分组地接地地：RAIa50V式中：RA—接地极和外露露可导电部分分PE导体的电阻的的总和，；；Ia—按TT系统规定的时时间使切断电电源的保护电电器自动动作作的电流，A。●IT系统可采用系系列保护电器器和监视器：：—过电流保护器器；—绝缘监视器；；—剩余电流保护护器；—剩余电流监视视器；—绝缘故障定位位器。IT系统外露可导电部部分单独地或或分组地接地地IT系统外露可导电部部分单独地或或分组地接地地，若第2次N线发生接地故故障，则IT系统变为TT系统。电气分隔●电气分分隔的分类：：—只限供电给单台用电设备；—供电给多台用电设备。以上均由采用简单分隔隔防护的不接地电源供供电。●电气分分隔的防护措措施：—基本防护（通通用）；—故障防护电气分隔（电电气隔离）漏电火灾报警警问题●规则☆IEC标准火灾危险场所所（BE2）：制造、生产、、加工或储存存易燃品。电气装置：按按照火灾危险险场所的要求求选择和配置置。TN和TT系统终端回路采用300mA（500mA）的RCD；IT系统采用绝缘缘监测器（IMD），第2次故障时切断断电源。剩余电流监测测器（RCM）可替代安全设设施的RCD。矿物绝缘电缆缆和封闭母线线槽不考虑由由于绝缘故障障而可能会起火，故不需需防护。漏电火灾报警警问题●规则☆IEC标准火灾危险场所所（BE2）：制造、生产、、加工或储存存易燃品。电气装置：按按照火灾危险险场所的要求求选择和配置置。TN和TT系统终端回路采用300mA（500mA）的RCD；IT系统采用绝缘缘监测器（IMD），第2次故障时切断断电源。剩余电流监测测器（RCM）可替代安全设设施的RCD。矿物绝缘电缆缆和封闭母线线槽不考虑由由于绝缘故障障而可能会起火，故不需需防护。☆IEC火灾危险场所所的电气装置置：表面温度布线规定设备和线路的的耐火性照明的布置和和敷设方式电气保护装置置建筑结构☆高层民用建筑筑设计防火规规范高层建筑内火灾危险性大大、人员密集集等场所宜设设置漏电火灾灾报警系统。火灾危险性大大如何定位？？火灾危险场所所的防火必要要性与人员密密集程度有何何决定性的关系？还装不装RCD？漏电报警器如如何设定？与与上下级的保保护电器如何何配合？“多功能”：漏漏电、过流、、过电压、欠欠电压、防雷雷、误操作、、中性线断开报报警。☆建筑设计防火火规范下列场所宜设置漏电火火灾报警系统：1.一级负荷、>50m的乙、丙类厂厂房和丙类仓仓库。2.二级负荷、室室外消防水量量>30l/s的建筑。3.二级负荷影剧剧院、商店、、展览、广播播电视、电信信、财贸金融、室外消消防水量>25l/s的其他公共建建筑。4.国家文物保护护单位的重点点砖木/木结构。5.一、二级负荷荷的消防用电设备。火灾危险场所所的防火必要要性与负荷等等级、房高有有何必然的关系？乙和丙类建筑筑的划分与有有火灾危险物物质的分类如如何协调？办公楼、饭店店、学校、医医院、公寓等等公共建筑呢呢？还装不装RCD？漏电报警器如如何设定？与与上下级的保保护电器如何何配合？☆日本JEAC8001-1978《内线工程》>150m2旅馆、饭店、、公寓、集体体宿舍、公共共住宅、公共共浴室等应设置漏电电火灾报警。。新版的规范或或标准有何规规定？办公楼、商场场、医院、学学校、家庭住住宅、影剧院院等公共建筑筑呢？漏电报警如何何设定？还装不装RCD？●漏电火灾报警警的依据—火灾起因统计计：漏电1.8%、短路52%、过负荷4.6%—起火实验：漏漏电500mA，相当于发热量量115W300mA69W100W就会起火—事故原因：：绝缘老化、、损伤过负荷、高高次谐波、、短路过电压、欠欠电压环境电气装置的的质量设计、安装装、维修等等●其他问题—管理—产品标准—不同接地系系统—经济电气安全隐隐患接地故障●在系统、装装置或设备备的给定点点与局部地地之间的电电连接。●低压压系统接地地故障约占占70-80%，其中死亡事事故约占50%。电气安全隐隐患案例：●接地故障保保护电器不不动作或动动作时间过过长或接触触电压过高高●火灾灾或爆炸危危险场所采采用TN–C系统●总等等电位联结结不合格●无必要要的辅助等等电位联结结●户外电电气装置的的电击防护护不当●特低低电压设备备的使用不不当电气气安安全全规规范范和和标标准准●编制制工工作作；；标标准准管管理理体体制制●规范范、、标标准准的的更更新新和和协协调调、、国国际际接接轨轨●问题题举举例例：：接零零重复复接接地地接地地电电阻阻等电电位位联联结结不共共用用接接地地漏电电保保护护漏电电防防火火安全全供供电电电击击防防护护●电击击防防护护=基本本防防护护+故障障防防护护（直直接接接接触触防防护护））（（间间接接接接触触防防护护））●基本本防护护：—带电电部部分分的的基基本本绝绝缘缘；—遮拦拦或或外外护护物物（外壳壳）；；防护护等等级级至至少少为为IPB或IP2；顶部部IPB或IP2—阻挡挡物物；；（用用于于熟熟练练人人员员））—置于于伸臂臂范范围围之之外外。。（用用于于熟熟练练人人员员））●兼有有基基本本和和故故障障防防护护：：—安全全特特低低电电压压SELV和保护护特特低低电电压压PELV；—功能能特特低低电电压压FELV。●故障障防护护相线线导导体体对对外外露露可可导导电电部部分分或或PE导体体之之间间不计计阻阻抗抗的接接地地故故障障—自动动切切断断电电源源；—双重重绝绝缘缘或或加加强强绝绝缘缘；采用用Ⅱ类设设备备或或等等效效绝绝缘缘的的设设备备））—供电电给给单单台台设设备备的的电电气气分分隔隔；；—供电电给给多多台台设设备备的的电电气气分分隔隔。。（（用用于于熟熟练练人人员员））—非导导电电场场所所；；（（用用于于熟熟练练人人员员）—不接接地地的的等等电电位位联联结结；（用用于于熟熟练练人人员员））●附附加加保保护护—剩余余电电流流保保护护器器；—辅助助等等电电位位联联结结。。自动动切切断断电电源源自动动切切断断电电源源：：基基本本防防护护+故障障防防护护基本本防防护护：：基基本本绝绝缘缘或或遮遮拦拦或或外外护护物物故障障防防护护：：—保护护接接地地：：外露露可可导导电电部部分分接接PE导体体；；同时时可可触触及及的的外外露露可可导导电电部部分分连连接接至至同同一一接地地系系统统；；—保护护等等电电位位联联结结—自动动切切断断电电源源●保护护等等电电位位联联结结每个个建建筑筑物物的的接接地地导导体体、、总总接接地地端端子子（（MET）和和下下列列可导导电电部部分分应应接接成成保保护护等等电电位位联联结结：：—建筑筑物物的的供供水水、、燃燃气气等等金金属属管管；；—正常常使使用用时时可可触触及及的可可导导电电的的构构筑筑物物—金属属中中央央供供热热系系统统和和空空调调系系统统；；—可利利用用的的结结构构钢钢筋筋等等；；—征得得主主管管部部门门许许可可的的通通信信电电缆缆金金属属护护套套。。总等等电电位位联联结结图2变压压器器PEN导体体的的连连接接方方式式辅助助等等电电位位联联结结●接地地故故障障的的附附加加保保护护措措施施例如如:特殊殊场场所所长线线路路不能能满满足足规规定定的的切切断断电电源源时时间间●下下列列部部分分连连接接起起来来:—可同同时时触触及及的的固固定定式式设设备备的的外外露露可可导导电电部部分分之之间间以及及和和外外界界可可导导电电部部分分（（包包括括可可利利用用的的钢钢筋筋））之之间间；—等电电位位联联结结系系统统应应接接至至包包括括插插座座在在内内所所有有设设备备的PE导体体。●核实实同同时时可可触触及及的的外外露露可可导导电电部部分分和和外外界界可可导导电电部部分分之之间间的的电电阻阻R满足足：：R50/IaIa—保护护电电器器的的动动作作电电流流，，A总等等电电位位联联结结端端子子与与辅辅助助等等电电位位/局部部等等电电位位联联结结的的连连接接？？竖井井PE干线线？？特低低电电压压系系统统（（ELV）●ELV：50Va.c.120Vd.c.500V1min绝缘耐压压试验●安全（不接地地的）特低电压压SELV：—在正常情情况电压不超超过50V—在单个故故障情况况(a.c.)—在其他回回路接地地故障情情况SELV的二次侧侧不应接接地●保护特低低电压（接地的的）PELV：在正常情情况、单单个故障障情况情情况下电电压不超超过50Va.c.PELV的二次侧侧接地；；采用用等电位位联结●特低低电压设设备的额额定电压压：48Va.c.中国：36Va.c.●特低电压压设备外部接地地故障的的转移电电位传到到特低电电压侧电击：电流通过过人体或或动物躯躯体而引引起的生生理效应应。剩余电流流保护器器下列末端端回路必须安装剩余余电流保保护器：：?—移动式电电气设备备；—生产用的的电气设设备；—施工工地地的电气气设备；；—安装在户户外的电电气设备备；—民用大多多数插座座回路；；—安装在水水中的供供电线路路和设备备……剩余电流流保护器器（RCD）●30mA的RCD用于特殊殊场合（如特别别潮湿场场所等））或特殊装置置的接地地故障保保护和直接接接触的附附加保护护。●TN系统：采采用过流流保护器器不能完完全满足足作为接接地故障障保护的要要求时，，可采用用RCD。●用于一般般人员使使用的额额定电流流20A插座（I类设备））●用于额定定电流32A露天移动动式设备备●用于防火火的300mA的剩余电电流保护护器。剩余电流流保护器器（RCD）●选择择原则—RCD的型式及及特性—保护要求求：故障障保护；；附加保保护—供电的连连续性—使用的人人员●RCD的型式—其动作与与供电电电压无关关—其动作与与供电电电压有关关●保护要求求—单相RCD：确保供电电电压1.1UN~85V三相RCD：确保供电电电压1.1UN~0.7UN—采用依靠供电电电压动动作的RCD（例如电子式RCD），应校验接地故障障时的残压是否满足足上述要要求。同同时应加强对控制线线路的监监护，确保其其动作可可靠。—为避免由由于剩余余电流（（PE线电流和和泄漏电电流）的误动动作，需需注意RCD负荷侧的的设备累累计的剩剩余电流流要小于于RCD额定剩余余动作电流流的0.4倍。—IT系统：RCD的额定剩余余动作电电流至少少应大于于第1次接地故故障电流流的2倍（第1次故障不不动作））。—RCD应防止由由于电磁磁干扰而而误动作作。单相单相平波波三相星形形二脉冲桥桥同上半控控相间二脉冲桥桥六脉冲桥桥相控各种类型型剩余电电流保护护器的应应用范围围●保护选择择性上下级剩剩余电流流保护器器之间为为了获得得全部选选择性,应满足以下两个个条件：：—上级剩余余电流保保护器的的额定剩剩余动作作电流至至少宜等等于下级剩余余电流保保护器的的额定剩剩余动作作电流值值的2倍；—对于所有有故障电电流，上上级剩余余电流保保护器不不动作时时间宜大于下下级剩余余电流保保护器的的不动作作时间。。例如上级级剩余电电流保护护器的额额定剩余余动作电电流至少少等于下下级剩余余电流保护护器的额额定剩余余动作电电流值的的3倍，而且且上级保保护器的的动作时时间大于下级级保护器器的时间间时，就就有可能能实现全全部选择择性。两个均为为无延时时的剩余余电流保保护器，，当上级级的额定定剩余动动作电流流为500mA，下级的的为30mA的条件下下也无法法实现选选择性。。接地装置置●接地极◆电电气装置置内设置置接地极极时，应应将该接接地极用用接地导导体连接接到该电电气装置置的总接接地端子子上。◆通通过接地地故障电电流和PE导体的接接地装置置，应能能承受热热的、机机械的和和电应力力以及引引起电击击的危险险。此外外，还应应耐腐蚀蚀和具有有足够的的机械强强度。◆采用不同同材料的的接地装装置时，，应考虑虑回产生生腐蚀的的问题。。◆可燃液体体或可燃燃气体用用的金属属管不应应用做接接地极。。但是可可做等电电位联结结。◆可可用作接接地极的的举例如如下：—埋入地基基的金属属结构（（基础接接地）；；—埋地的板、管、、棒、带带或线状状的金属属物体；；—埋在地下下混凝土土中的钢钢筋（预应力力钢筋混混凝土除除外）；—根据当地地条件或或要求，，可采用用的电缆缆金属护护套和其其他金属护层层；—根据当地地条件或或要求，，可采用用的其他他适用的的地下金金属结构。埋在土壤壤中的接接地导体体的最小小截面积积有防机械损伤保护无防机械损伤保护有防腐蚀保护铜：2.5mm2铁：10mm2铜：16mm2铁：16mm2无防腐蚀保护铜：25mm2铁：50mm2●接地导体体●总接地端端子—高低压电电气装置置的功能能接地和和保护接接地；—信息技术术设备的的功能接地和保护接接地；—防雷装置置的接地地等。总接地端端子的每每个接线线接头应应采用工工具可靠靠地单独独拆卸●保护导体体保护导体体的截面面应按下下列公式式进行热热稳定校校验：SI2tk式中:S:截面，mm2；I:通过保护护电器的的故障电电流方均均根值，，A；t：自动切切断电源源保护电电器的动动作时间间（5s)，s；注：需考考虑回路路阻抗的的限流影影响和保保护电器器的I2t的限值。。k：由保护护导体、、绝缘和和其他部部分的材材料以及及初始和和最终温温度决定的系系数（k值见附录录A）。线导体截面积S，mm2相应保护导体的最小截面积，mm2S≤16S16<S≤3516S>35S/2保护导体的的最小截面积◆不包含在电电缆本身的的或不与线线导体共处处于同一外外护物（例例如导管））内的每根根保护导体体，其截面面不应小于于：—有防机械损损伤防护时时，铜：2.5mm2；铝：16mm2；—没有防机械械损伤防护护，铜：4mm2；铝：16mm2。◆保护导体可可由下列一一种或多种种导体组成成：—多芯电缆中中的导体；；—与带电导体体共用外护护物的绝缘缘导体或裸裸导体；—固定安装的的裸导体或或绝缘导体体；—符合标准的的电缆金属属护套、电电缆屏蔽层层、电缆铠铠装、同心导体、、金属导管管等。◆下列列金属部件件不允许用用作保护导导体或保护护等电位联联结导体：：—金属水管；（我国允许许采用水管管，水表应应采用符合合规定的跨跨接线）—含有可燃性性气体或液液体的金属属管道；—正常使用中中承受机械械应力的结结构部分；—柔性或可弯弯曲的金属属导管；—柔性金属部部件；—支撑线索。。◆采用过过电流保护护器作为电电击防护时时，其PE导体应与带带电部分分敷设在一一起或相互互靠近。L=μ0l（lnD+1）πR4◆如果果电气装置置中包含有有金属外护护物的设备备，例如低低压开关柜柜、控制盘盘柜或母线线槽，若其其金属外护护物或框架架同时满足足如下三项项要求，则则可用作保保护导体：：—应利用其结结构或良好好的连接，，以保证其其机械、化化学或电化化学损伤的的防护性能，，确保其电电气的连续续性；—应符合标准准规定的最最小截面的的要求；—应在每个预预定的分接接点上，便便于与其他他保护导体体连接。◆保护护导体不应应插入开关关器件。但但为了便于于测试，可可设置只能能用工具拆拆开的接头头。◆采用用电气检测测接地状态态时，不应应将专用器器件（如动动作传感器器、线圈））与保护导导体串联。。◆器具具的外露可可导电部分分不应用于于构成其他他设备PE导体的一部分，但符符合上条规规定的除外外。●PEN导体◆只能在在固定安装装的电气装装置中采用用PEN导体；而且且，考虑到机械强度度的原因，，其截面不不应小于：：铜10mm2或铝16mm2。我国2002年以前发布布的有关规规范和标准准规定：采采用多芯电电缆的芯线线作为PEN干线，其最最小截面不不应于4mm2。从提高PEN导体的安全全使用，现现在的标准加大大其最小截截面的要求求。

◆如果果从电气装装置的任意意一点起，，中性导体体和PE导体分别采用单独的的导体，则则不允许将将该中性导导体再连接接到电气装装置的任何其他的的接地部分分（例如，，由PEN导体分接出出的PE导体）。◆外界界可导电部部分不应用用作PEN导体。

◆

PEN导体的绝缘水平应按可能遭受的最高电压确定。从变压器低压侧中性点引出的PEN导体，按照过去的设计一般不采取绝缘措施，而直接敷设在金属支架或墙上，这是不符合本条的规定。现行的有关规范和标准规定：电气设备（例如开关柜）内的PEN导体的绝缘方式宜由产品标准确定。这个规定不符合现在关于多电源的PEN导体必须绝缘的规定，以防产生杂散电流可能对敏感设备的电磁干扰、埋地的保护导体腐蚀以及在火灾或爆炸危险场所起火。◆低压开关柜柜产品标准准规定，开开