低压电气装置的接地设计

低压电气安装维护接地设计的假设干问题黄妙庆2021-01-18主要内容1低压电气安装的接地系统2低压电气安装的接地缺点维护3高低压接地系统的配合4剩余电流维护器的运用5特殊情况的电击防护6接地安装的选择主要援用和参考的规范和规范●低压电气安装:根本原那么、普通特性的评价和定义GB/T16895.1-2021/IEC60364-1:2005●低压电气安装:电击防护GB16895.21-2021/IEC60364-4-41:2005●低压电气安装:接地配置和维护导体GB16895.3-2004/IEC60364-5-54:2021〔注：将修订发布GB16895.3-2021〕●电压骚扰和电磁骚扰的防护GB16895.10-2021/IEC60364-4-44:2007●交流电气安装的设计规范GB50065-2021●低压配电设计规范GB50054-2021●民用建筑电气设计规范JGJ16-2021低压电气安装的接地系统思索是非题1.电气设备的金属外壳必需接地。2.低压配电变压器中性点应在变压器就地接地。3.电气设备的功能接地和维护接地应共用接地。4.低压电源进线的PE和PEN线宜在进线端反复接地。5.室外照明宜采用TT系统。6.IT系统不应配出中性线。

.供电系统在电源的一点(例如中性点)直接接地，电气安装的外露可导电部分在整个系统中采用单独的维护(PE)线连至该电源的中性点。●单电源TN-S系统低压电气安装的接地系统—GB16895.1-2021同上；三角形接法，不配出中性线。●单电源TN--S系统：在系统中一部分采用将中性线和PE线的功能合并成单个导体，另有一部分采用单独的维护线。PEN●单电源TN-C-S系统

同上；中性线和PE线不在电气安装进线端分开。●单电源TN-C-S系统在整个系统中采用将中性线和PE线的功能合并成单个导体。●单电源TN-C系统多电源TN系统此处虚线不表示一定是双电源“并联〞—GB16895.1-2021多电源中性线(PEN)两点和PE线衔接后构成环流TN–C-STN-C变成TN-STN-C变成

无中性线的三相供电系统PE线可多点接地TN–S〔采用三相四极开关〕TN–C-S〔采用三相四极开关〕

变压器PEN线的衔接方式TT系统的电源中性点直接接地，电气安装外露可导电部分所衔接的接地极，不与供电系统的接地极相衔接。PE线可附加接地单电源TT系统由同一个维护电器维护的一切外露可导电部分，这些外露可导电部分共用的接地极上。多个维护电器串联运用时，每个维护电器所维护的一切外露可导电部分，要分别符合这一要求。单电源TT系统

多电源TT系统

路灯

思索：室外照明能否应采用TT系统？IT供电系统中一切带电部分对地绝缘或中性点经过足够大的阻抗接地。注：1.中性线〔N〕可配出或不配出；2.中性点不接地或经高阻抗接地；3.一相接地，其他两相对地电压升3倍；4.PE线可附加接地。IT系统

IT系统IT系统

IT系统外露可导电部分的PE线共同衔接至同一的接地系统IT系统外露可导电部分单独地或分组地接地IT系统第2次发生N线接地缺点时，那么IT系统变为TN系统。IT系统第2次发生N线接地缺点时，那么IT系统变为TT系统。高低压系统接地电阻的配合注：式中的R相当于RE；IG相当于IE。<交流电气安装的接地设计规范>GB50065:2021高低压接地系统的配合<交流电气安装的接地设计规范>〔续〕低压系统内设备的绝缘配合GB61935.1图1高压系统与低压TN系统共用接地图2高压系统与低压TN系统分开接地图3高压系统与低压TT系统共用接地图4高压系统与低压TT系统分开接地图5高压与低压IT系统共用接地

图6高压系统与低压IT系统分开接地—GB16895.10–2021〈电压骚扰和电磁骚扰的防护〉—GB16895.10–2021低压系统接地缺点与电击防护●电击防护=根本防护+缺点防护〔直接接触防护〕〔间接接触防护〕低压系统接地缺点与电击防护●根本防护〔直接接触防护〕—带电部分的根本绝缘；—遮拦或外壳〔外护物〕；防护等级至少为IPB或IP2；—阻挠物〔用于专业人员〕；—置于伸臂范围之外。●兼有根本和缺点〔接地〕防护—平安特低电压SELV和维护特低电压PELV；—功能特低电压FELV。〔用于专业人员〕根本绝缘可以提供根本防护的危险带电部分上的绝缘。附加绝缘除了根本绝缘外，用于缺点防护附加的单独绝缘。双重绝缘既有根本绝缘又有附加绝缘构成的绝缘。加强绝缘危险带电部分具有相当于双重绝缘的电击防护等级的绝缘。

II类设备

设备类别防护措施设备与装置的连接条件0类采用基本绝缘作为基本防护，没有故障防护措施。非导电环境每项设备单独提供电气分隔I类采用基本绝缘作为基本防护措施，采用等电位保护联结作为故障防护措施。该端子连至装置的保护等电位联结Ⅱ类采用基本绝缘作为基本防护措施，附加绝缘作为故障防护措施，或提供基本防护和故障防护功能的加强绝缘。不依赖装置的防护措施符号为双正方形Ⅲ类采用特低电压作为基本防护措施，兼故障防护措施。仅接到SELV或PELV系统符号为菱形内标出数字Ⅲ电气设备的分类置于伸臂范围之外防护措施注：只适用于防止无认识触及带电部分〔用于有电气熟练专业人员监控的场所〕。平安净距留意要点：1.带电部分包括绝缘导体；2.维护通道留意有无外壳或遮拦的电气安装的平安措施;3.最小程度和垂直平安净距另应思索运输等情况。思索：举例有裸导体与需经常维护的管道和设备的程度净距不应小于1.8m，即可满足平安要求？。●〔接地〕缺点防护〔间接接触防护〕—自动切断电源；—双重或加强型绝缘；—向单台用电设备供电的电气分隔；—供电给多台设备的电气分隔〔用于专业人员〕；—不接地的等电位结合〔用于专业人员〕；—非导电场所〔用于专业人员〕。正常情况下普通人不同时接触两个外界可导电部分或外露可导电分和外界可导电部分。在非导电场所不应有PE线。●附加维护—剩余电流维护器；—辅助等电位结合。●应具备的条件：——根本维护：根本绝缘或遮拦或外壳〔外护物〕等；——每种接地系统的外露可导电部分应接PE线；——维护等电位结合；——同时可触及的外露可导电部分单独或集合地衔接至同一接地系统。●除有特殊规定，在有关回路或设备内的相线和外露可导电部分〔金属外壳〕或PE线之间发生阻抗可忽略的缺点，保护电器应在规定的时间内自动切断电该回路或设备的相线。

低压系统接地缺点自动切断电源

●32A终端回路规定最长的切断电源时间，s接地系统50V<U0<120V

120V<U0<230V

230V<U0<400V

a.c.

d,c.

a.c.

d.c.

a.c.

d.c.TN0.8不是防电击所需的时间0.450.20.4TT0.3同上0.20.40.070.2●配电回路和不包括上述终端回路允许的切断电源时间如下：TN系统：5s；TT系统：1s。●假设自动切断电源维护不能满足一切上述规定的时间，那么要求作辅助等电位结合。

低压系统自动切断电源的时间，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向手持式或移动式设备供电的终端回路额定电流≤32A终端回路≤5配电回路或向固定式设备供电的终端回路额定电流＞32A终端回路和配电回路图20电流途径左手到双脚的交流电流〔15Hz至100Hz〕对人效应的商定的时间/电流区域电流对人和家畜的效应—第1部分：通用部分

TN系统自动切断电源●维护动作电流IaU0/ZS式中：ZS：缺点回路的阻抗，Ω，它包括以下部分的阻抗：——电源；——电源至缺点点的相线；和——缺点点和电源之间的PE线；Ia：在前述规定的时间内能使切断电器自动动作的电流，A。U0：标称对地电压，V。TN系统式中：RB---一切与系统接地极并联的接地电阻〔Ω〕；RE---相导体与大地之间的最小接触电阻Ω〕。判别：当不能符合上式的要求时，应或采用部分TT系统？●TT系统通常应采用剩余电流维护器。在缺点回路的接地阻抗值稳定且足够低的条件下，可采用过电流维护器。●采用剩余电流维护器RAIn50V式中：RA—接地极和外露可导电部分PE线的电阻之和，；Ian—剩余电流维护器的额定剩余动作电流，A。●采用过电流维护器ZSIaU0式中：ZS—缺点回路阻抗〔包括电源、相线、PE线、接地线、用电设备和电源接地极的阻抗〕；Ia—在规定的时间内使切断电源维护电器自动动作的电流，A；U0—标称线对地电压，V。TT系统自动切断电源●IT系统IT供电系统中一切带电部分对地绝缘或中性点经过足够大的阻抗接地。电气安装的外露可导电部分单独地或成组地或集合地接地。中性线〔N〕可配出或不配出高阻抗值一相接地，其他两相对地电压升3倍PE线可附加接地

●维护整定值：RAId50V式中：RA—接地极和外露可导电部分的PE线的电阻之和，；Id—不计相线与外露可导电部分之间阻抗的第一次接地、缺点电流，计入走漏电流和电气安装的接地阻抗的总和，A。●IT系统单一接地缺点电流很小，不动作于切断电源。当人体同时触及同时发生接地的外露可导电部分就会蒙受危，此时应自动切断电源。IT系统自动切断电源●第2次发生接地缺点时自动切断电源的条件如下：1.外露可导电部分的PE线集合地衔接至同一的接地系统，而且交流系统不配出中性线：2IaZSU当配出中性线：2IaZ‘SU0

式中：U0—相线对中性线的标称电压，V；

U—线电压，V；ZS—缺点回路相线和PE线的阻抗，；

Z‘S—缺点回路中性线和PE线的阻抗，；

Ia—按TN系统规定的时间内使切断电源的维护电器自动

动作电流，A。2.外露可导电部分单独地或分组地接地：RAIa50V式中：RA—接地极和外露可导电部分PE线的电阻的总和，；Ia—按TT系统规定的时间使切断电源的维护电器自动动作的电流，A。

●总等电位结合每个建筑物的接地线、总接地端子〔MET〕和以下可导电部分应接成维护等电位结合：—进入建筑物的供水、燃气等金属管；—正常运用时可触及的电气安装外可导电的构筑物和集中供热系统和空调系统的金属部分；—可利用的构造钢筋等；—通讯电缆金属护套应作维护等电位结合，这时需思索业主和管理者的要求。总维护等电位结合线的截面=0.5×PE线的截面；最大为25mm2;最小为6mm2。维护等电位结合总等电位结合表示图

●辅助等电位结合线结合两个电气设备外露可导电部分的维护等电位结合线，其电导不应小于接到该外露可导电部分较小的PE线的电导。结合外露可导电部分和外界可导电部分的维护等电位结合线，其电导不应小于衔接该外露可导电部分相应的PE线二分之一截面所具有的电导。

●无辅助等电位结合

思索：这是特大重要用户的供电系统，有没有问题？中性线的隔离●TN–C：PEN不允许装电器●TN–C–S：单电源N线不需隔离●TN–S：单电源N线不需隔离〔防火等特殊场所除外〕●TN–S：双电源切换N线应隔离〔与发电机组或装剩余电流维护器无关〕●TT：N线维修时应隔离●IT：N线维修时应隔离不同接地系统电源无法自动转换维护电器的整定值转换时不能突变。●走漏电流：0.5mA〔新、枯燥〕6mA〔寿命末期〕●过电压类别隔离电器注:+可用；-禁用●以上均由采用简单分隔防护的不接地电源供电。●电气分隔的防护措施：—根本防护〔通用〕；—缺点防护。电气分隔●缺点防护—分隔的回路的电压不应>500V；—分隔的回路的带电部分不应衔接至其他回路的任何一点或PE线；—分隔回路最好采用分隔的敷设线路配置。假设需求分隔的回路与其他回路同敷设在一同，应采用非金属护套的多芯电缆、敷设在绝缘导管、绝缘线槽中的绝缘导线，而且还要满足如下要求：1.回路的额定电压不低于最高的标称电压，和2.每个回路具有过电流维护。—分隔的回路的外露可导电部分不应衔接至其他回路的PE线或外露可导电部分或接地。●供电给多台用电设备的电气分隔—与供电给单台用电设备的电气分隔的防护要求一样；—分隔回路之间的外露可导电部分应采用不接地的等电位结合线相衔接，该导体不应衔接至其他回路的PE线或外露可导电部分或任何外界可导电部分；—一切电源插座应有PE线接点，并应接至按上述要求的等电位结合系统。—除了采用双重或加强绝缘的供电设备，一切软电缆应包含按上述要求的PE线作为等电位结合线。—假设发生两个由不同相或极接地缺点影响两个外露可导电部分，那么应确保按在规定的时间内切断电源；—引荐产品的线路标称电压不应超越100000V/m，线路的长度不应超越500m。●特低电压〔ELV〕：50Va.c.120Vd.c.500V1min绝缘耐压实验●平安特低电压〔SELV〕—在正常情况—在单个缺点情况电压不超越50V(a.c.)—在其他回路接地缺点情况SELV的二次侧不应接地。●维护特低电压〔PELV〕在正常情况、单个缺点情况情况下电压不超越50Va.c.PELV的二次侧接地；采用等电位结合。

特低电压系统

特低电压特低电压设备外部接地缺点的转移电位传到特低电压侧思索：那类挪动设备的外露可导电部分不接地？●SELV和PELV回路带电部分之间以及与其他SELV和PELV回路之间采用根本绝缘；与其他非SELV和PELV回路带电部分的维护分隔，采用双重或加强绝缘或按现有最高电压的根本绝缘和维护屏蔽；SELV回路的带电部分与地之间应具有根本绝缘；PELV回路和由PELV供电的设备外露可导电部分可以接地。

假设标称电压高于25Va.c.或60Vd.c.或设备浸在水中，SELV和PELV回路应采用如下的根本绝缘：—符合规范的绝缘，或—符合规范的遮拦或外护物。假设满足如下条件的枯燥场所，不需求根本防护措施：—SELV回路的标称电压25Va.c.或60Vd.c.；—PELV回路的标称电压25Va.c.或60Vd.c.，其外露可导电部分和〔或〕带电部分用PE线衔接至总接地端子。假设SELV和PELV回路的标称电压12Va.c.或30Vd.c.，在一切情况下不要求采用根本绝缘。SELV和PELV回路的布线系统和具有根本绝缘的其他回路带电部分的维护分隔，可采取以下措施之一：—SELV和PELV回路的导体应封锁在非金属护套或采用根本绝缘，且在绝缘外护物中；—SELV和PELV回路的导体应与高于50Va.c.或120Vd.c.回路的导体采用接地的金属护套或接地的金属屏蔽层予以分隔；—电压高于50Va.c.或120Vd.c.的回路导体可包含在多芯电缆或其他导线组合，但SELV和PELV回路的导体应按其中的最高电压加以绝缘；—其他回路的布线系统符合双重或加强绝缘布线系统有关规范的规定；—实体空间分隔。●SELV或PELV系统的插座和插头:—用于其他电压系统；—SELV系统的插座和插头不应有PE线的接点。●功能FELV回路用于标称电压50Va.c.或120Vd.c.的功能性回路〔例如含有变压器、继电器、控制电器等的回路〕，但不能满足SELV或PELV的要求的情况下，可采用FELV回路。FELV回路的防护要求如下：—根本防护〔通用〕；—缺点防护：设备外露可导电部分衔接至电源一次侧回路的PE导体，一次侧回路采用自动切断电源防护；—插头和插座不能用于其他电压系统，并有PE触头。●以下部件可以不采用缺点防护措施：—附设在建筑物上且位于伸臂范围之外的架空线绝缘子的金属支架；—杆中的钢筋触及不到的架空线钢筋混凝土杆；—尺寸小〔约50mm50mm〕的外露可导电部分〔如金属外壳〕或人体不能够抓住或足够面积接触其配置，而且要衔接PE线很困难或不现实〔例如螺丝、铆钉、名牌及电缆夹子〕；—维护采用双绝缘或加强型绝缘设备的金属管或金属外护物。

接地安装、接地线、维护线和维护结合线●接地极◆电气安装内设置接地极时，应将该接地极用接地线衔接到该电气安装的总接地端子上。◆经过接地缺点电流和PE线的接地安装，应能接受热的、机械的和电应力以及引起电击的危险。此外，还应耐腐蚀和具有足够的机械强度。◆采用不同资料的接地安装时，应思索会产生腐蚀的问题。◆可燃液体或可燃气体用的金属管不运用做接地极。但是可做等电位结合。

◆可用作接地极的举例如下：—埋入地基的金属构造〔根底接地〕；—埋地的板、管、棒、带或线状的金属物体；—埋在地下混凝土中的钢筋〔预应力钢筋混凝土除外〕；—根据当地条件或要求，可采用的电缆金属护套和其他金属护层；—根据当地条件或要求，可采用的其他适用的地下金属构造。附表:思索了耐腐蚀和机械强度，埋入土壤中的接地极的最小规格〔暂缺〕见<接地配置和维护导体>GB16895.3-201X。附录C.4：混凝土构造中的钢筋，和埋地的铜接地极的化学电位相等。因此，两者相近并且连起来会呵斥埋地的钢接地极被腐蚀的危险。<接地配置和维护导体>IEC60364-5-54:2021埋在土壤中的接地的最小截面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

●接地线●总接地端子—高低压电气安装的功能接地和维护接地；—信息技术设备的功能接地和维护接地；—防雷安装的接地等。总接地端子的每个接线接头应采用工具可靠地单独装配●维护线维护线的截面应按以下公式进展热稳定校验：SI2tk式中:S:截面，mm2；I:经过维护电器的缺点电流方均根值，A；t：自动切断电源维护电器的动作时间〔5s)，s；注：需思索回路阻抗的限流影响和维护电器的I2t的限值。k：由维护线、绝缘和其他部分的资料以及初始和最终温度决议的系数〔k值见GB16895.3附录A〕。相线截面S，mm2相应保护线的最小截面，mm2S≤16S16<S≤3516S>35S/2维护线的最小截面◆不包含在电缆本身的或不与相线共处于同一外护物〔例如导管〕内的每根维护线，其截面不应小于：—有防机械损伤防护时，铜：2.5mm2；铝：16mm2；—没有防机械损伤防护，铜：4mm2；铝：16mm2。◆维护线可由以下一种或多种导体组成：—多芯电缆中的导体；—与带电导体共用外护物的绝缘导体或裸导体；—固定安装的裸导体或绝缘导体；—符合规范的电缆金属护套、电缆屏蔽层、电缆铠装、同心导体、金属导管等。

◆以下金属部件不允许用作维护线或维护等电位结合线：—金属水管；—含有可燃性气体或液体的金属管道；—正常运用中接受机械应力的构造部分；—柔性或可弯曲的金属导管；—柔性金属部件；—支撑线索。◆采用过电流维护器作为电击防护时，其PE线应与带电部分敷设在一同或相互接近。L=μ0l〔lnD+1〕ΠR4◆假设电气安装中包含有金属外护物的设备，例如低压开关柜、控制盘柜或母线槽，假设其金属外护物或框架同时满足如下三项要求，那么可用作维护线：—应利用其构造或良好的衔接，以保证其机械、化学或电化学损伤的防护性能，确保其电气的延续性；—应符合规范规定的最小截面的要求；—应在每个预定的分接点上，便于与其他维护线衔接。◆采用电气检测接地形状时，不应将公用器件〔如动作传感器、线圈〕与维护线串联。◆器具的外露可导电部分不运用于构成其他设备PE线的一部分，但符合上条规定的除外。

●PEN线◆只能在固定安装的电气安装中采用PEN线；而且思索到机械强度的缘由，其截面不应小于：铜10mm2或铝16mm2。

◆假设从电气安装的恣意一点起，中性线和PE线分别采用单独的导体，那么不允许将该中性线再衔接到电气安装的任何其他的接地部分〔例如，由PEN线分接出的PE线〕。◆外界可导电部分不运用作PEN线。●固定式接线的用电设备的PE线电流超越10mA时，应按如下规定设置加强型维护线：—PE线全长的截面至少为铜10mm2或铝16mm2；—或第2根至少按照电击防护要求一样截面的PE线直至PE线的截面不小于铜10mm2或铝16mm2。要求用电设备有公用于第2根PE线的端子。◆PEN线的绝缘程度应按能够蒙受的最高电压确定。从变压器低压侧中性点引出的PEN线，按照过去的设计普通不采取绝缘措施，而直接敷设在金属支架或墙上，这是不符合本条的规定。现行的有关规范和规范规定：电气设备〔例如开关柜〕内的PEN线的绝