2025年电路grn是什么意思(电路中g是什么)

电路grn是什么意思(电路中g是什么)线路较长或者进建筑物的时候需要对 PE 线重复接地 主要是增强 PE 保护接地的可靠性 你看到的直接通过 Pe 流向中性点是一般情况或者原理性的描述 具体情况需要具体分析的 具体流向哪里 得看电阻大小 如果 PE 线从设备到变压器中性点的电阻比较小 那就走 PE 主要走 PE 实际上从地也会走一些 相当于两个电阻并联 哪个电阻小就走的多一些 具体多走多少得看具体阻值比例 如果 Pe 线阻值相对大一点就走大地

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线路较长或者进建筑物的时候需要对PE线重复接地,主要是增强PE保护接地的可靠性。

你看到的直接通过Pe流向中性点是一般情况或者原理性的描述。具体情况需要具体分析的,具体流向哪里,得看电阻大小。如果PE线从设备到变压器中性点的电阻比较小,那就走PE(主要走PE,实际上从地也会走一些,相当于两个电阻并联,哪个电阻小就走的多一些,具体多走多少得看具体阻值比例)。如果Pe线阻值相对大一点就走大地。

我们看题主的问题说明:

……在TT系统中,漏电电流会沿着设备外壳直接流入大地,再流回变压器中性点,而TN-S系统发生单相故障接地的时候,故障电流会沿着PE线至变压器中性点,并且此系统会要求PE线重复接地,那当PE线重复接地后,漏电电流不就通过PE线重复接地的地方直接流入大地了吗?那不就和TT系统一样了吗?……”。

我们看一看IEC60364中定义的TN-S接地系统:


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图1:IEC60364定义的TN-S接地系统

图1中,最左端的变压器中性线直接接地,目的是为了构建系统零电位参考点。变压器中性线直接接地又叫做工作接地,或者系统接地。

注意看图1中系统接地右方把地线PE再次重复接地,其目的是为了确保后部的地线PE具有零电位。

值得注意的是电力变压器中性点接地是在变压器近旁实现的。变压器的出线沿着母线槽或者电缆桥架里的电缆输送到低压成套开关设备的进线回路,距离并不长,一般在十几米,也可能紧挨着。也因此系统接地可能会取消,保留重复接地点作为系统主接地。

相对如此粗的母线槽或者电缆,重复接地产生的接地电阻和地网电阻远远超过线缆电阻。

图2:TN-S的重复接地与接地极之间的地线阻抗和地网阻抗

图2中,地网阻抗远远大于地线PE母线的阻抗。国家标准规定,接地极的电阻不得大于0.8Ω,而地线母线的电阻在微欧数量上,两者并联后,在重复接地处会产生故障电流吗?

再看下图中IEC60364定义的TT接地系统:

图3:IEC60364定义的TT接地系统

和图1相比,图3最左端的变压器中性线工作接地,目的也是为了构建系统零电位参考点。另外,TT系统的用电设备处,它们的外壳保护接地。当发生用电设备单相接地故障后,流经地网的漏电流较小,所以TT系统必须采用漏电保护器作为漏电保护。

由此可见,TN-S的地网电流与TT的地网电流相比,两者的起因不同,保护方法也不同,两者不是一回事。

回答完毕。

题主需要明白以下两点:

  • 不管是正常电流还是故障电流,它最终的流向都是源端,也就是说从哪里来回到哪里去。
  • 电流总是在寻找一条低阻抗的路径。

我们来看看TT系统,如下图:

当发生接地故障时,电流要回到源端,要找一条低阻抗的路径,自然就是从大地回到源端,如下图:

再来看看TN-S系统,当发生接地故障时,故障电流同样要回到源端,与设备外壳连接的PE线阻抗低,自然就从PE线回流至电源端,如下图:

那么进行了重复接地之后的TN-S系统呢?回流路径是怎样的呢?这也是题主的疑惑,到底怎么流?

其实发生接地故障时,确实存在两条回流路径回到源端,如下图:

但是,通常PE线的电阻可以做到mΩ级别,而大地回路的电阻怎么也在Ω级别(如10Ω),两者相比较起来,大地回路的电流就很小很小,忽略不计。

对于TN-S系统其实重复接地的性价比是很低的,所以IEC标准中也并不十分强调重复接地,而是强调等电位联结,等电位联结足够好,PE线回路的阻抗就足够小,不管对人身安全还是设备运行稳定性都更有利!

理论可以亮的,还是应该消除这种不正常的运行方式;如果配电箱接了漏电保护器就会跳闸的,灯也就亮不了。

如果我没理解错误的话,题主指的是下图这个地方的中性线中断:

我们来分析一下:电灯为什么会亮?答案很简单:有电压,有电流,并且这两个值达到它的点亮的阈值,它就会亮。

我们来看看题主这个假设:确实,电灯通过N线→重复接地点→大地→源端,有电压,也有路径,当然能形成电流,而是否电灯能被点亮,还取决于是否达到它的工作阈值,我们来看看这种假设的等效图:

其中R2–Rn就相当于土壤的电阻。负载,也就是电灯,最终能分到多少电压呢?电流又能有多少呢?基本上是不可能达到电灯正常工作的阈值,电灯自然不会被点亮!

希望对题主有所帮助!


“经常有人说入户重复接地就可以降低不平衡电流而导致后端设备外壳电压,因为毕竟被大地钳住电压了,但是我还想问的是,这个电压是近乎为0吗???这里我又很模糊,因为我个人觉得,即使等电位接地了,但是不平衡电流还是会通过前段的PEN线流到变压器中性点,这样这一点的电压应该是不平衡电流乘以这段PEN线电阻,这样岂不是这个等电位接地体没啥作用了,前后分析感觉矛盾很大”

我们来看一个典型的TN-C-S如何入户的简图

MEB就是总等电位联结,最经济的做法就是与建筑物的结构钢筋连接实现等电位。用电设备正常工作时,N线上流过三相不平衡电流或单相电流。还是同样的道理,电流寻找一条低阻抗路径回流到源端—变压器。很显然,PEN线是铜导线,电阻很小,大部分电流通过PEN线回流到源端,而少部分通过大地回流到源端。

对于建筑物而言,如果不做等电位联结,入户处的电位确实被拉高了PEN线上电流与PEN线电阻乘积这么多。这是对用电者人身安全不利的,容易发生电击事故。但是做了等电位联结之后,就意味着这个电位是与人所踩的水泥地电位一同被升高,设备外壳与用电者的所站立的地的电位差,就仅仅是PE线上的电压降,这就比较容易降低预期接触电压到一个相对安全的阈值内,电流尽量少的经过人体,保证人身安全。这便是等电位联结的意义。

另外当建筑物内PE线比较长时,末端用电设备的预期接触电压可能超过干燥环境下AC 50V的阈值,总等电位联结不能提供足够的安全保护,这时就可进行辅助等电位或者局部等电位联结,就是就近将I类用电设备的金属外壳与外露可导电部分进行联结,使人能同时触及到的金属部分之间的电位相等,自然就降低了故障时的预期接触电压,绝大部分电流都不会通过人体,从而保证人身安全。比较典型的一个例子就是浴室的等电位联结。

小结

等电位联结的目的是使人能同时触及到的金属部分之间的电位相等,而不强调与电源端的系统接地的电位相等。

电击致死的根本原因在于流过人体的电流,而等电位联结的目的就是降低故障时流过人体的电流。

家里的供电是L+N+PE,零线是零线,地线是地线,不可能是PEN。只不过有些家庭在电表箱那里没有把PE线接入室内,实际只有L+N,这是错误的做法。

TN-S 系统

整个系统的中性线(N)与保护线(PE)是分开的。

  1. 当电气设备相线碰壳,直接短路,可采用过电流保护器切断电源;
  2. 当N线断开,如三相负荷不平衡,中性点电位升高,但外壳无电位,PE线也无电位;
  3. T N-S 系统PE线首末端应做重复接地,以减少PE线断线造成的危险。
  4. T N-S系统适用于工业企业、大型民用建筑。

目前单独使用独–变压器供电的或变配电所距施工现场较近的工地基本上都采用了T N-S系统,与逐级漏电保护相配合,确实起到了保障施工用电安全的作用,但TN-S系统必须注重几个问题:

  1. 保护零线绝对不答应断开。否则在接零设备发生带电部分碰壳或是漏电时,就构不成单相回路,电源就不会自动切断,就会产生两个后果:一是使接零设备失去安全保护;二是使后面的其他完好的接零设备外壳带电,引起大范围的电气设备外壳带电,造成可怕的触电威胁。因此在《JGJ46-88施工现场临时用电安全技术规范》规定专用保护线必须在首末端做重复接地。
  2. 同一用电系统中的电器设备绝对不答应部分接地部分接零。否则当保护接地的设备发生漏电时,会使中性点接地线电位升高,造成所有采用保护接零的设备外壳带电。
  3. 保护接零PE线的材料及连接要求:保护零线的截面应不小于工作零线的截面,并使用黄/绿双色线。与电气设备连接的保护零线应为截面不少于2. 5mm的绝缘多股铜线。保护零线与电气设备连接应采用铜鼻子等可靠连接,不得采用铰接;电气设备接线柱应镀锌或涂防腐油脂,保护零线在配电箱中应通过端子板连接,在其他地方不得有接头出现。

有意思的问题。今天是周日,有点时间,我给题主说说吧。

我们都知道当发生火灾时水是何等重要,我们无法想象消防员拿着消防喷水水枪对着火舌喷水灭火时,消防水泵却因为某种原因停止工作。也因此,消防水泵的供电系统不设过载保护只设短路保护。至于消防水泵电机漏电,由于漏电后电机外壳带电可能对触及的消防员发生电击,甚至危及生命,故消防水泵的漏电保护是必须的。

图1:消防水泵

不管是哪一种TN接地系统(TN-S、TN-C和TN-C-S),当用电设备处发生单相接地故障(漏电故障)时,故障电流会被放大近似为相线对中性线的短路电流,故断路器或者熔断器会执行短路保护的操作,由此切断电源。

题主的问题与TN-S接地系统下用电设备的短路保护和单相接地故障保护有关。另外,题主还提到了TN系统下的TT接地系统。以下我们先来讨论TN-S接地系统和TT接地系统,然后对题主的问题展开探讨。

我们看下图:

图2:GB/T 16895.1-2008对接地系统标识字母的定义

我们从图1中看到,第一个字母T表示电力变压器中性点直接接地,也即工作接地,其目的是为了构建全低压配电网的零电位参考点;第二个字母是N则表示用电设备的外壳不直接接地,而是与来自电源侧的保护线连接。如果第二字母是T,则表示用电设备的外壳直接接地。

对于TN-S,用电设备的外壳接引自电源的地线PE;对于TT,用电设备的外壳直接接地。我们看标准给出的TN-S和TT接地系统:

图3:国家标准定义的TN-S接地系统
图4:国家标准定义的TT接地系统

对比图3和图4,我们看到图3之TN-S接地系统的用电设备外壳(包括电动机外壳在内)接地线PE,此地线PE来自于电力变压器处的中性线接地极;我们还看到,图4之TT接地系统用电设备外壳(包括电动机外壳在内)也接地线PE,但地线PE不是来自电源,而是就地直接接地构建的。

当用电设备内部发生单相接地故障(漏电故障)时,TN-S下漏电流的路径如下:

图5:TN-S接地系统下发生漏电时,其漏电流返回电源的路径

图5是典型的TN-S接地系统。我们看图4的左下方,用电设备的B相(V相)在电器内部发生碰壳,漏电流经过地线返回到电力变压器中性点接地极,然后在返回到电力变压器。TN-S接地系统下的漏电流近似等于相线对中性线的短路电流,电路中的过电流保护装置(断路器或者熔断器)会动作并切断线路。也因此,我们把TN-S接地系统叫做大电流接地系统。

我们再看下图:

图6:IEC60364定义的TT接地系统,TT接地系统下单相接地故障电流的路径

图6中的IEC60364国际标准与GB/T 16895.1-2008国家标准是等同使用的。

我们看到,图6下方的用电设备内部发生了单相接地故障,故障电流经由地网返回电源。由于地网的阻抗比TN-S接地系统下的PE地线阻抗要大得多,故TT接地系统下单相接地故障电流较小。也因此,我们把TT叫做小电流接地系统。

IEC60364和国家标准GB/T 16895.1-2008规定,TT接地系统必须加装漏电保护器,配合断路器实现线路的单相接地故障保护。

我们看下图:

图7:TN-S下的TT接地系统

图7的左上部分,我们看到电力变压器中性点直接接地,然后引出三条相线L1、L2和L3,还有中性线N和地线PE,故它属于TN-S接地系统。

我们再看图7右下角的用户负载,它的外壳没有接地线PE,而是直接接地,这就是TN系统下的TT接地系统。我们看到,用户负载内部发生漏电(单相接地故障)时,故障电流通过大地返回电源,故单相接地故障电流远远小于相线对中性线的短路电流,不管是熔断器还是断路器,都不会对单相接地故障产生作用。也因此,系统中必须安装漏电保护器RCD,见图7右下角三级配电设备(天蓝**域)中RCD的零序电流互感器图符。

我们看题主问题说明的主要部分:“多数民建都是TN-S系统,如果此时水泵外壳在接了PE线后再次单独做个接地极接到基础地网或者进行总等电位联接,那这样接地形式是不是就变成局部TT了?而TT系统的水泵又是要需增设RCD保护?而消防水泵是不允许做漏电保护的,这是不是矛盾了?”。

请题主注意:TT的用电设备外壳是直接接地,而不是TN-S的地线PE重复接地。所以,题主所谓的TT并不对,依然是TN-S接地系统。

事实上,TN-S的地线PE为了确保其电位为大地的零电位,必须多点重复接地。其目的有二:第一是为了确保地线PE的零电位,第二是为了防止地线PE断裂后电位漂移。

对于TN-S接地系统中的消防水泵,完全没有必要增设RCD保护。如前所述,TN系统是大电流接地系统,断路器既能实现短路保护亦能实现单相接地故障保护,再增设RCD实为多此一举。

另外,我隐约有一个感觉:题主把普通负载与消防水泵负载的配电技术要求混同了。请题主注意区分两者的区别。

最后回答题主的另外一个疑问:”TN-S系统中,就算是PE线接了外壳,外壳也是可以与基础地网联接或者进行总等电位联接的,此时就相当于在PE线在水泵外壳处做了重复接地,可以这样理解吗?

答案是:的确如此,相当于PE线重复接地。

请题主注意:TN-S的中性线只能一次接地(工作接地的接地极),之后不得以任何理由再次重复接地。为何?中性线一旦重复接地,则重复接地之前的系统就变成TN-C,中性线事实上就是TN-C系统中的零线,用电设备外壳的接地事实上属于保护接零。但我们知道PE线是统一的,故一旦发生单相接地故障后,全系统的用电设备外壳将带电,这是非常危险的。

因此,在GB50054《低压配电规范》国家标准中规定:TN-S的中性线必须与地线PE绝缘,且不得重复接地。

对于TN-S的地线PE,重复接地越多越好,爱接几次就接几次,没有任何问题。


就写到这里。

水泵再次接地还是tn-s系统。建筑内的变配电室内变压器接地本身就是以建筑物钢筋网作为接地(即使电源取自其他建筑物,进线总柜处也要与本建筑基础钢筋网相连,重复接地)。水泵房等设备房一般还会做局部等电位联结(现在应该称为辅助等电位)是为了降低触电风险(比漏保更靠谱)

一楼很好办吧。可在卫生间室外地面做一个人工接地体,然后用镀锌扁钢引入到嵌入卫生间墙体的等电位箱内。

0.前言

接地,电气工程领域时使用最频繁的词汇之一,接地做不好直接关系到人身和设备的安全,所以接地设计和施工的重中之重,也是难点之一。接地在很多文章很多人都有过详细讲解再次不做累述,本文重点讲解重复接地的概念及做法。

1.重复接地概念

“重复接地”一直不是正式的电工术语。在建国之初,重复接地就是低压配电中的重要安全措施,解决的是在当时采用的“接零”系统中,因“零线”断线问题导致的接地故障时接触电压升高以及“断零”时降低中性点偏移的风险问题。但随着“接零”等老旧概念的淘汰,“重复接地”这一现今仍然非常重要的措施需要在接地相关标准中给出必要的规定。根据50065规定:“低压线路在引入建筑物处,PE或PEN应重复接地”,在此意思为PE/PEN的一处或多处再次接地的措施。但考虑各种标准中对于PE的附加接地要求较多,导致PE线与各场所的地皆有一处或多处可靠连接,无需特殊强调PE导体的重复接地。但PEN线因含有保护导体功能,如果配线距离较远,不采用重复接地措施将会导致事故隐患。根据以上原理,目前在编的《建筑设备术语标准》将“重复接地”定义为:“保护中性导体上一处或多处通过接地装置与大地再次连接的接地”,也即PEN线的一处或多处再次接地的措施。

2.重复接地的必要性(为简化计算以TN-S系统为例计算)

1)TN-S系统未做重复接地
某起重机电源由该变电所经室外引来一路380V/220V电源,电缆规格为YJV-4×35+1×16,电缆长度为100米。采用TN-S系统,变电所中性点接地电阻RE=4Ω。当起重机未设置保护接地线重复接地时,若起重机发生单相漏电短路故障,系统中的保护电器按要求能在规定时间内自动迅速地切断供电电源。这个时间虽然很短,但是如果在这很短的时间内有人接触到起重机的外露可导电部分(如吊钩等),则仍然是非常危险的。图2中,当供电电源的相线L3与起重机外露可导电部分之间发生单相漏电短路故障时,则故障电流IdPE由相线L3经起重机外露可导电部分—保护接地线PE—供电电源中性点N构成回路(见图2中所示的虚线故障电流回路)。此时,起重机的对地电压即为故障电流IdPE在保护接地线PE上产生的电压降。这个对地电压计算过程如下:R_{L}=0.524\times0.1=0.0524 式(1)

R_{PE}=1.15\times0.1=0.15 式(2)

U_{d}=I_{PE}\times R_{PE}=\frac{U}{R_{L}+R_{PE}}\times R_{PE} =163.0   式(3)
式中Ud:起重机对地电压;IdPE:故障电流;UPE:故障电流IdPE在保护零线PE上产生的电压降:RPE:保护零线阻抗;RL:相线阻抗;U:供电电源相电压(220V)
由此可见,起重机在单一保护接地的情况下,如发生单相漏电短路故,其对地电压可达163.0V。这个电压仍然高于对人的安全电压,若有人触及设备外壳(即人体接触电压),则还是存在电击危险的。

图1:单相碰壳故障时,TN-S系统中未设置重复接地示意图
图2:单相碰壳故障时,未设置重复接地等效故障电路

2)TN-S系统中设置重复接地

仍以供电电源的相线L3与起重机外露可导电部分之间发生单相漏电短路故障为例(详见图3)。当TN-S系统中设置重复接地Rc以后,则大部分故障电流IdPE由相线L3经起重机外露可导电部分—保护接地线PE—供电电源中性点N构成回路,还有小部分故障电流Idc经重复接地Rc和工作接地R0与供电电源中性点N构成回路。这时小部分故障电流Idc在重复接地Rc上产生的电压降Uc即为起重机的对地电压Ud,其电压值为

U_{d}=I_{PE}\times R_{PE}=\frac{U}{R_{L}+R_{PE}\Vert(R_{0}+R_{C})}\times R_{PE} =162.0   式(4)

RE:系统接地电阻(规范要求一般不大于4Ω)

RC:系统接地电阻(规范要求一般不宜大于10Ω,实际一般接入系统接地网,与系统接地电阻一样大)

图3:单相碰壳故障时,TN-S系统中设置重复接地示意图
图4:单相碰壳故障时,设置重复接地等效故障电路

由此可见,在对系统中的保护零线进行重复保护接地线接地后,当发生上述单相漏电短路故障时,起重保护接地线机的对地电压(即人体接触电压)可以降到162.0V。重复接地对人体预期接触电压 的改善效果并不显著。由式(4)可知,在保证工作接地R0≤4Ω的前提下,保护接地线重复接地电阻越小,则设备对地电压越低,亦即对保护接地线人体的间接接触防护效果越好;除非在接地电阻很低且重复接地点较多的情况下,才对接触电压有个相对明显一点的改善。

3.结语

综上所述,重复接地是TN系统对改善接地电压作用不甚明显,但是重复接地可以缩短漏电短路故障持续时间以及减轻接地线断线时的电击风险(如未重复接地,接地线断线接触电压接近220V),在防止人体受到意外电击或降低人保护接地线体遭受电击风险方面仍然有着举足轻重的作用。

本文主要讲解重复接地的作用,通过计算重复接地实际对接触电位差的降低没有太明显。其实在国标低规中已对等电位连接做了要求,等电位连接可以大幅降低接触电位差,也是目前降低接触电压最常见和有效的措施,也同时起到了重复接地的作用,抽空与大家再次交流。

tnc的pen回路的阻抗远小于接地阻抗,电流分流很小的。

有电流就会触电吗?通过的是三相不平衡电流,不会很大。不论电流有多大,那个接他体上是零电位,怎么会有危险。

这么接线正确,这就是TN-C-S系统,既局部变成TN-S系统。

TN-C系统不能安装漏保的关键点就在于PEN线的接法,在漏保后把PEN线接用电设备外壳,用电设备落地安装,相当于PEN线接地,发生漏电,漏保不能合闸。漏保前引出PE接用电设备外壳,这就相当于TN-S系统N、PE分为二根线,通过漏保后PEN线称为N。这样的系统就是TN-C-S,老旧住宅、三相四线供电要安装漏保就是这种形式。

作为电气人员,我们对“接地”这个词儿很熟悉,但还有一个“重复接地”,那么什么是重复接地呢?重复接地又有什么好处呢?

重复接地就是在工作接地以外,在专用保护线PE上一处或多处再次与接地装置相连接。

在中性点直接接地的低压配电系统中,为了确保线路运行安全可靠,防止零线断线所造成的危害,系统中除了系统(工作)接地外,还必须在引出零线的其他地点进行必要的重复接地。

图1:RN为工作接地,RS为重复接地

对于接地点超过30米的配电线路,接入用户处的零线仍应重复接地。

一、重复接地的意义

零线重复接地在供电网络中具有相当重要的作用,而这一作用却往往被人们忽视了。

1.降低故障电气设备对地电压

在保护零线发生断路后,当电器设备的绝缘损坏或相线碰壳时,零线重复接地还能降低故障电气设备的对地电压,减小发生触电事故的危险性。

图2:零线断开时,未重复接地

注:图2中没有重复接地,当零线断开时,如果设备漏电,金属外壳带电,人触及金属外壳,人体通过大地和工作接地构成回路,就会触电。

2.降低零线断线时的触电危险

有了重复接地,如果零线断开,设备漏电,金属外壳通过重复接地线和人体接入大地,由于导线比人体阻值小的多,所以大大的减轻或消除人体触电。

图3:零线断开时,有重复接地

3.缩短漏电故障的持续时间

零线重复接地能够缩短故障持续时间,降低零线上的压降损耗,减轻相、零线反接的危险性。

此外,重复接地还能减轻PEN线断线时负载中性点漂移,以及改善了架空线路防雷性能。

二、重复接地的设置原则

重复接地一般是是针对TN-S接地系统中的零线,有一定作用。因此,它有一定的设置原则。

1.架空线路的干线和分支线的终端以及沿线每1km处,零线重复接地。

2.电缆和架空线路在引入车间或大型建筑物处,零线应重复接地,距接地点不超过50m者除外。

3.在电力设备接地装置的接地电阻允许达到10Ω的电力网络中,每一重复接地装置的接地电阻不应超过30Ω,重复接地不少于3处。

4.零线的重复接地允许利用自然接地体。

5.同一变压器或低压母线供电的低压线路,不宜同时采用接地、接零两种保护。

6.TN-S接地系统的PE线在设备处就近接地。

三、接地时的注意事项

1.设置禁忌

在TN-S接地系统中,零线是不允许重复接地的。

因为如果零线重复接地,TN-S接地系统的漏电保护检测就不准确,无法起到准确的保护作用。

TN-S系统中的不允许重复接地,实际上是漏电检测点后不能重复接地。

2.潜在危险

①重复接地的存在有可能隐藏零干线断线故障的发生。

②在零干线断线故障出现后,如继续使用电气设备,会使得工作接地电阻和重复接地电阻的存在造成零线中性点漂移,在故障点前后出现两种零线对地电压,导致PEN线带电并随电气设备的工作而长期存在。

③通常情况下,设备外露可导电部分与PEN线连接形成接零保护,当在零干线断点之后接电气设备,实际上转变成接地保护了,形成接零保护、接地保护混用系统,存在触电危险。

四、小结

当然,重复接地在TN-S接地系统中仍然不失为一种良好的系统保护方式,它对系统的保护作用是显而易见的,其利大于弊。

但是,以上分析中也说明重复接地并不是十全十美的,系统依然存在触电危险,应时常检查系统是否有异常现象出现,如零线带电、电气设备达不到额定功率等,及早发现和排除零干线断线故障。

什么是重复接地,想必大家都非常清楚了。我们都知道重复接地的主要作用是降低漏电设备外壳的对地电压。在没有重复接地的保护接零系统中,当电气设备外壳单相碰壳时,在从短路到保护装置动作切断电源的这段时间里,设备外壳是带电的,如果保护装置因某种原因未动作不能切断电源,则设备外壳将长期带电,对地电压近似等于相电压。有了重复接地后,就可以降低漏电设备外壳的对地电压,而且重复接地点越多,对降低零线对地电压越有效,对人体也越安全。

然而重复接地也有一些弊端的,例如:重复接地的存在有可能隐藏零干线断线故障的发生。单相用电设备通过重复接地构成新的电气回路而继续工作,延长了故障持续时间。

在零干线断线故障出现后,如继续使用电气设备,会因工作接地电阻和重复接地电阻的存在造成零线零点漂移,在故障点前后出现两种零线对地电压,导致PEN线带电并随电气设备的工作而长期存在。

通常情况下,设备外露可导电部分与PEN线连接形成接零保护,但在零干线断点之后所接电气设备实际上转变成接地保护方式了,形成接零保护、接地保护混用系统,存在触电危险性。在中性点接地系统中,在许多情况下重复接地是不可缺少的。那么重复接地应该如何设置呢?下面简明扼要地给大家讲一讲,希望能给广大电气人员加深对重复接地的了解。

▌重复接地的作用是什么?应该如何设置?

其实在TN系统中用电设备端的外露导电部分通过PE线与接地的电源中性线的连接已实现了保护接地,本不需再将PE线做重复接地。

但还可以做到尽善尽美!我们知道,建筑物的总等电位联结使得地下金属管道和结构已实现了接地电阻小、使用寿命长的良好自然接地体,而将PE线与附近现有的等电位联结网相连接也是很容易的。这就是重复接地。

这样做的好处使PE线在故障时对地电位更接近地电位,降低发生接地故障和PEN线断线时电气装置外露导电部分和PE线的对地故障电压,则对电气安全是非常有利的。

需要强调的是在TN、TT、IT接地系统中,仅TN系统有重复接地的设置,且是PE线、PEN线而非N线的重复接地。在TN-C或TN-C-S系统中,建筑物内的PEN线只能在一点作重复接地。TT系统中性线也是不允许作重复接地的。

0.前言

接地,电气工程领域时使用最频繁的词汇之一,接地做不好直接关系到人身和设备的安全,所以接地设计和施工的重中之重,也是难点之一。接地在很多文章很多人都有过详细讲解再次不做累述,本文重点讲解重复接地的概念及做法。

1.重复接地概念

“重复接地”一直不是正式的电工术语。在建国之初,重复接地就是低压配电中的重要安全措施,解决的是在当时采用的“接零”系统中,因“零线”断线问题导致的接地故障时接触电压升高以及“断零”时降低中性点偏移的风险问题。但随着“接零”等老旧概念的淘汰,“重复接地”这一现今仍然非常重要的措施需要在接地相关标准中给出必要的规定。根据50065规定:“低压线路在引入建筑物处,PE或PEN应重复接地”,在此意思为PE/PEN的一处或多处再次接地的措施。但考虑各种标准中对于PE的附加接地要求较多,导致PE线与各场所的地皆有一处或多处可靠连接,无需特殊强调PE导体的重复接地。但PEN线因含有保护导体功能,如果配线距离较远,不采用重复接地措施将会导致事故隐患。根据以上原理,目前在编的《建筑设备术语标准》将“重复接地”定义为:“保护中性导体上一处或多处通过接地装置与大地再次连接的接地”,也即PEN线的一处或多处再次接地的措施。

2.重复接地的必要性(为简化计算以TN-S系统为例计算)

1)TN-S系统未做重复接地
某起重机电源由该变电所经室外引来一路380V/220V电源,电缆规格为YJV-4×35+1×16,电缆长度为100米。采用TN-S系统,变电所中性点接地电阻RE=4Ω。当起重机未设置保护接地线重复接地时,若起重机发生单相漏电短路故障,系统中的保护电器按要求能在规定时间内自动迅速地切断供电电源。这个时间虽然很短,但是如果在这很短的时间内有人接触到起重机的外露可导电部分(如吊钩等),则仍然是非常危险的。图2中,当供电电源的相线L3与起重机外露可导电部分之间发生单相漏电短路故障时,则故障电流IdPE由相线L3经起重机外露可导电部分—保护接地线PE—供电电源中性点N构成回路(见图2中所示的虚线故障电流回路)。此时,起重机的对地电压即为故障电流IdPE在保护接地线PE上产生的电压降。这个对地电压计算过程如下:R_{L}=0.524\times0.1=0.0524 式(1)

R_{PE}=1.15\times0.1=0.15 式(2)

U_{d}=I_{PE}\times R_{PE}=\frac{U}{R_{L}+R_{PE}}\times R_{PE} =163.0   式(3)
式中Ud:起重机对地电压;IdPE:故障电流;UPE:故障电流IdPE在保护零线PE上产生的电压降:RPE:保护零线阻抗;RL:相线阻抗;U:供电电源相电压(220V)
由此可见,起重机在单一保护接地的情况下,如发生单相漏电短路故,其对地电压可达163.0V。这个电压仍然高于对人的安全电压,若有人触及设备外壳(即人体接触电压),则还是存在电击危险的。

图1:单相碰壳故障时,TN-S系统中未设置重复接地示意图
图2:单相碰壳故障时,未设置重复接地等效故障电路

2)TN-S系统中设置重复接地

仍以供电电源的相线L3与起重机外露可导电部分之间发生单相漏电短路故障为例(详见图3)。当TN-S系统中设置重复接地Rc以后,则大部分故障电流IdPE由相线L3经起重机外露可导电部分—保护接地线PE—供电电源中性点N构成回路,还有小部分故障电流Idc经重复接地Rc和工作接地R0与供电电源中性点N构成回路。这时小部分故障电流Idc在重复接地Rc上产生的电压降Uc即为起重机的对地电压Ud,其电压值为

U_{d}=I_{PE}\times R_{PE}=\frac{U}{R_{L}+R_{PE}\Vert(R_{0}+R_{C})}\times R_{PE} =162.0   式(4)

RE:系统接地电阻(规范要求一般不大于4Ω)

RC:系统接地电阻(规范要求一般不宜大于10Ω,实际一般接入系统接地网,与系统接地电阻一样大)

图3:单相碰壳故障时,TN-S系统中设置重复接地示意图
图4:单相碰壳故障时,设置重复接地等效故障电路

由此可见,在对系统中的保护零线进行重复保护接地线接地后,当发生上述单相漏电短路故障时,起重保护接地线机的对地电压(即人体接触电压)可以降到162.0V。重复接地对人体预期接触电压 的改善效果并不显著。由式(4)可知,在保证工作接地R0≤4Ω的前提下,保护接地线重复接地电阻越小,则设备对地电压越低,亦即对保护接地线人体的间接接触防护效果越好;除非在接地电阻很低且重复接地点较多的情况下,才对接触电压有个相对明显一点的改善。

3.结语

综上所述,重复接地是TN系统对改善接地电压作用不甚明显,但是重复接地可以缩短漏电短路故障持续时间以及减轻接地线断线时的电击风险(如未重复接地,接地线断线接触电压接近220V),在防止人体受到意外电击或降低人保护接地线体遭受电击风险方面仍然有着举足轻重的作用。

本文主要讲解重复接地的作用,通过计算重复接地实际对接触电位差的降低没有太明显。其实在国标低规中已对等电位连接做了要求,等电位连接可以大幅降低接触电位差,也是目前降低接触电压最常见和有效的措施,也同时起到了重复接地的作用,抽空与大家再次交流。

一、各规范对总进线处电器选择有多重要求:

1)要求受电端装设隔离供电的电器《建筑电气与智能化通用规范》GB 55024-2022 的4.3.1条:“由建筑物外引入的低压电源线路,应在总配电箱(柜)”的受电端装设具有隔离功能的电器。”

▲24DX002-1给出的图示

24DX002-1给出说明:总配电箱(柜)的受电端是否需要装设具有保护功能的电器应由工程设计确定。当需要装设时,应根据当地电力部门和物业管理的要求以及柜型选择情况等来确定。通常可以采用独立的隔离开关(QB)+断路器(QA)等多种方式。

▲《供配电系统设计规范》GB 50052-2009的7.0.10条
《民用建筑电气设计标准》GB 51348-2019的7.1.4

可见,三本规范都要求“室外引入建筑物总配电箱的受电端装设隔离功能的电器”,至于是否需要装设具有保护功能的电器,《建筑电气与智能化通用规范》GB 55024-2022条文说明指出“应由工程设计确定”。《民标》则明确指出装设“具有隔离和保护功能的电器”。

本着从严的原则,总配电箱(柜)的受电端既装设隔离电器,也装设保护电器。

▲各类电器符号

如今厂家生产的断路器多数都具有隔离功能,其符号如下:

因此,设计时可以选用这类断路器时,既具备了隔离功能,也具备了保护功能。

2)一般在总进线设置300(500)mA剩余电流保护动作于报警或设置电气火灾监控系统。

▲《低压配电设计规范》GB50054-2011

如果总进线处断路器设置300(500)mA剩余电流保护(不论动作于报警还是动作于切断电源),则断路器应需选用4极(4P))断路器。设置电气火灾监控系统是一套独立的系统,与断路器的极数无关,此处不讨论。

3)总进线一般选用4极断路器(不断N极)

▲《民用建筑电气设计标准》GB 51348-2019的7.4.5

只有中性导体与相导体截面一样大小,并且能保证中性导体的电流总是小于相导体的电流时,也是就N极上的电流总是小于相线3极上的电流,才能选3P断路器,否则总是选用四极不断N极断路器。

4)总进线断路器为什么可以不断N极对于TN-C-S系统和TN-S系统中,即便N线断开,对于维修来说也是无危害电压的。即便中性线导入了对地危险电压,由于建筑物内进行总等电位联结使金属结构、管道等与PE线、中性线互相连通,都处于同一电压水平上,维修人员触及中性线时因不存在电位差,不可能发生电击事故,也不可能打出电火花而引起爆炸和火灾事故。因此在具备总等电位联结作用的TN-C-S系统和TN-S系统建筑物内的中性线极不必断开。因此,当我们选用了4极带N极检测保护功能断路器,N极也不必断开,当N极检测到过电流时,断开其他3极,中性线电流自然就消除了。

二、引入建筑物处,低压电缆的PEN或PE应重复接地。

▲GB 51348-2019《民用建筑电气设计标准》

▲GB 51348-2019《民用建筑电气设计标准》当220/380V低压交流电源为TN-C系统时,应在入户总配电箱处将PEN线重复接地一次,在总配电箱之后采用TN-S系统,N线不能再次接地,以避免工频50Hz基波及其谐波的干扰。总接地端子箱的规范要求:

▲《建筑电气与智能化通用规范》GB 55024-2022总接地端子箱的设置如下图所示:

三、设计图纸表达(示意选用四极不断N极断路器的情况)

1)采用TN-S系统室外进线时

2)采用TN-C系统室外进线时

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