精选-任元会讲解低压配电设计规范

《低压配电设计规范》（GB 50054-2011）讲解提纲

任元会 2012.04

1. GB 50054-2011版与GB 50054-95版的主要变化

2. 电击防护

（1）直接接触防护措施

（2）RCD的应用及动作电流整定

（3）间接接触防护措施

（4）电气设备防电击分类，各类设备的特点及应用

（5）SELV及III类设备电气分隔的要求

（6）TN、TT、IT的特点和防间接接触

（7）TN、TT的自动切断电源防电击

（8）等电位联结

（9）接地故障时接触电压分析、计算及降低措施

3. 过电流防护——配电线路保护

（1）短路故障对线缆温度的影响，防护基本概念

（2）短路热稳定的设计实施

（3）过负荷的设计实施

（4）电气火灾防护

4. 电器选择

（1）电器选择条件

（2）开关和隔离电器性能及应用

（3）保护电器选择的六个条件解析

5. 导体选择

（1）各类导体选择的特点、基本概念和要求

（2）相导体选择要求，经济电流密度，配电线路节能

（3）N导体选择要求

（4）3次谐波对N线的影响及导体截面计算

（5）PE线、PEN线的选择要求

（6）等电位联结导体要求

低压配电线路保护、电击防护和保护电器选择

学习国家标准《低压配电设计规范》GB 50054-2011

任元会 2011.10

间接接触之预期接触电压分析及措施

任元会 2012.05

间接接触故障（使用I 类设备时）应在规定时间内自动切断电源，同时应使预期接触电压限制在50V 以内。

1. 如下图，TN-C-S 系统。若设备A 发生某相接地故障，A 为I 类设备，忽略线路感抗，忽略系统及变压器阻抗；相线、PEN 线、PE 线电阻分别为R ph 、R PEN 、R PE ，分析和计算设备A 之外露导电部分对地之预期接触电压U f 。

解析：

接地故障电流PEN

PE ph d R R R U I ++=

（1）

设备A 之接触电压)(PEN PE d f R R I U +⋅= （2）

当中性线截面S PE 等于相线截面S ph ，则R PE +R PEN =R ph ，此式及式（1）代入式（2），得

02

1

U U f =

（3） 当ph PE S S 21=时，则得出03

2

U U f = （4）

U 0=220V 时，则S PE =S ph 时，U f ≈ 110V ；ph PE S S 2

1

=时，U f ≈ 147V 。实际值更低一些。

2. 上例中，若R ph =110m Ω，R PEN =100m Ω，R PE =120m Ω（其中进户箱至分配电箱3之间的R PE =100m Ω，分配电箱至设备A 之间的R PE =20m Ω），设备A 之接触电压U f 和故障电流I d 为多少？

按上例式（1），A I d 66710

)120100110(2203

=⨯++=

-，按式（2），V U f 14710)120100(6673

=⋅+⋅=- 3. 若在进线箱2处之PEN 作重复接地，接地电阻为10Ω，而R B =4Ω，设备A 之U f 为多少？ 解析：作重复接地后，等效电路见右图。由于RPEN 并联了一个4+10Ω的电路，其并联电阻近似等于RPEN ，故障电流Id 视为不变，但在10Ω电阻回路产生了电流I'，按并联电路分流求得：

A I 9.104

.01404

.0667'=+⨯

=

作重复接地后，设备A 之对地接触电压

V U f 991980109.1101206673'=+=⨯+⨯⨯=-

可见，作重复接地后能降低接触电压，减少了在R PEN 上产生的电压降。能降低多少，取决于R PE 与R PEN 的关系，R PE 越小，下降越多。总的来说，效果有限，一般难以降到50V 以下。

4. 若在进线箱2处作总等电位联结（MEB ），设备A 接地故障时之接触电压为多少？ 解析：此时之接触电压U MEB 应为设备A 与MEB 处之间的电位差，即在R PE 上产生电压降

V R I U PE d MEB 80101206673=⨯⨯==-

5. 为什么进线处做了MEB ，设备发生接地故障时接触电压（U MEB ）还降不到50V 以下？

解析：由于设备A 故障，距MEB 点较远，该段PE 线的电阻（R PE ）较大，发生接地故障时，R PE 上产生的电压降（PE d R I ⋅）大，完全可能超过50V 。

GB 50054-2011之5.2.10条之公式（5.2.10）要求：s L Z U Z 0

50

≤，忽略电抗，Z L 变为R PE ，Z s 变为R ph +R PE +R PEN ，则上式之

Ω=⋅++=-075.010)120100110(220

505030s Z U ，而R PE =120m Ω=0.12Ω，没有达到公式（5.2.10）之要求。 6. 上例中作了MEB ，发生接地故障时，A 设备之接触电压还超过50V ，应采取什么措施？

解析：由于A 至MEB 距离较长，是R PE 太大，通过故障电流I d 时，使U MEB >50V 。为此，应在离设备A 距离更近处，如分配电箱3处，再作一次局部等电位联结（LEB ），使A 至LEB 距离大大减小。按上例题2之参数，分配电箱3至A 之间的R PE =20m Ω，此时A 到LEB 之间的接触电压V U LEB 3.1310

206673

=⨯⨯=-。

这正是GB 50054-2011之5.2.10条之第二款，达不到式（5.2.10）规定时的措施。

这里足见等电位联结的重要作用。MEB 加LEB （或辅助等电位），总可以将接触电压降到50V 以下或更低。

7. 若从建筑物内之分配电箱3引出分支线路给户外设备B （I 类设备）供电，设备A 发生接地故障，使接触电压U f

通过PE 线传至设备B 外露导体部分，产生接触电压U fB 。分析U fB 多大？应采取什么措施降低U fB ？

解析：因接地故障在设备A 处，分配电箱3至设备B 的线路未通过故障电流，分配电箱3处对变电所中性点之间的接触电压U f3=U fB 。而V I U d f 3.13310)100100(33=⨯+⋅=-，即U fB =133V 。因户外没有作等电位联结之故。

要降低U f3值，最好是户外设备B 采用局部TT 系统，即切断设备B 与分配电箱之间的PE 线，不会传递此接触电压，设备之接地故障不会危及到设备B 。

其他措施：护卫设备B 作电气分隔，但需要加隔离变压器，往往成本高。 也可以采用II 类或III 类设备，多数情况不具备条件。

GB 50054-2011第5.2.11、5.2.12条解析和措施

该两条是对于TN 接地系统相导体发生与无等电位联结的地间之接地故障时，提出的防间接接触之要求，其示意图表示如下图。这种情况通常发生在架空线路。

图示为TN-C-S 系统，设备A 装在建筑物内，作了总等电位联结（MEB ），设备B 装在室外。变压器低压侧中性点接地电阻R B ，发生相导体在户外接地故障时之接地电阻为R E 。

此时，故障电流：E

B d R R U I +=

（1）

Id 通过RB 产生电压降UN ，即N 点对地电位。如UN>50V ，将通过PEN 、PE 线传导设备（A 、B ）之外露可导电部分，造成不安全因素。主要是设备B 在户外没有等电位联结，承受50V 以上电压，可能造成电击。因此要求

V U N 50≤ （2）

由于B d N R I U ⋅=，将（1）、（2）式代入（3）式，得B E

B R R R U +≥

50

整理后，得

50

500-≤U R R E B （3） 式（3）即GB 50054-2011的第5.2.11条的规定。 为使V U N 50≤，应采取的措施：

（1）采用TT 系统，特别是无等电位联结的户外设备，避免U N 通过PE 传递到设备外壳。 （2）如用TN 系统，应尽量降低R B 值，式（3）要求

294.0≤E

B

R R ，最好R B <2Ω。