低压电气装置的接地设计的若干问题

GB 16895.21 – 2011/IEC 60364-4-41：2005 （411.3.2.2；411.3.2.3； 表41.1） 额定电流≤32 A终端回路 额定电流＞32 A终端回路 和配电回路
≤0.4
≤5
电流对人和家畜的效应—第1部分：通用部分
图20 电流路径左手到双脚的交流电流（15Hz至100Hz） 对人效应的约定的时间/ 电流区域
TN系统自动切断电源
●
保护动作电流 Ia U0 / ZS
式中：
ZS ： 故障回路的阻抗，Ω，它包括下列部分的阻抗：
—— 电源； —— 电源至故障点的相线；和
—— 故障点和电源之间的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 --- 所有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）。
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保护线。
PEN
●
单电源TN-C-S系统 同上；中性线和PE线不在电气装置进线端分开。
●
单电源T N-C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。
多电源TN系统
— GB 16895.1 - 2008
此处虚线不表示一定是双电源 “并 联”
低压系统接地故障 与电击防护
低压系统接地故障与电击防护
● 电击防护 = 基本防护 + 故障防护
（直接接触防护）（间接接触防护）
● 基本防护（直接接触防护） — 带电部分的基本绝缘； — 遮拦或外壳（外护物）； 防护等级至少为 IPB或IP2；
— 阻挡物（用于专业人员）；
— 置于伸臂范围之外 （用于专业人员） 。
●
兼有基本和故障（接地）防护 — 安全特低电压 SELV 和保护特低电压PELV； — 功能特低电压 FELV。
基本绝缘
能够提供基本防护的危险带电部分上的绝缘。
附加绝缘
除了基本绝缘外，用于故障防护附加的单独绝缘。
双重绝缘 既有基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。
低压系统接地故障自动切断电源
●
应具备的条件： —— 基本保护：基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； —— 保护等电位联结； —— 同时可触及的外露可导电部分单独或集合地连接至
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故障，保
Ⅱ类 Ⅲ类
置于伸臂范围之外防护措施
注：只适用于防止无意识触及带电部分（用于有电气熟练 专业人员监控的场所）。
安全净距
注意要点： 1.带电部分包括绝缘导体； 2.维护通道注意有无外壳或 遮拦的电气装置的安全措施; 3.最小水平和垂直安全净距 另应考虑运输等情况。
思考：举例有裸导体与需经常维护的管道和设备的水平净距 不应小于1.8 m，即可满足安全要求？。
思考：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
● （接地）故障防护（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）； — 不接地的等电位联结（用于专业人员）； — 非导电场所（用于专业人员）。 正常情况下一般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。 附加保护 — 剩余电流保护器； — 辅助等电位联结。
●
IT系统单一接地故障电流很小，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遭受危， 此时应自动切断电源。
第2次发生接地故障时自动切断电源的条件如下： 1. 外露可导电部分的PE线集合地连接至同一的接地 系统，而且交流系统不配出中性线： 2 Ia ZS U
●
当配出中性线：
2 Ia Z‘S U0
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 – 2010 〈电压骚扰和电磁骚扰的防护 〉
— GB 16895.10 – 2010
●
采用过电流保护器
ZS Ia U0
式中：ZS — 故障回路阻抗（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保护电器自动动作的电流，A； U0 — 标称线对地电压，V。
●
IT系统
IT供电系统中所有带电部分对地绝缘或中性点通过足够 大的阻抗接地。电气装置的外露可导电部分单独地或成组 地或集合地接地。
.
低压电气装置的接地系统
●
单电源TN-S系统
— GB 16895.1 - 2008
供电系统在电源的一点(例如中性点)直接接地，电气装置的外露可 导电部分在整个系统中采用单独的保护(PE) 线连至该电源的中性点。
●
单电源TN--S系统： 同上；三角形接法，不配出中性线。
● 单电源TN-C-S系统
II类设备
电气设备的分类
设备类别 0 类 防 护 措 施 设备与装置的连接条件 非导电环境 每项设备单独提供电气分隔
采用基本绝缘作为基本防护，没有故障防 护措施。
I 类
采用基本绝缘作为基本防护措施，采用等电 该端子连至装置的保护等电位 位保护联结作为故障防护措施。 联结 采用基本绝缘作为基本防护措施，附加绝缘 不依赖装置的防护措施 作为故障防护措施，或提供基本防护和故障 符号为双正方形 防护功能的加强绝缘。 采用特低电压作为基本防护措施，兼故障防 仅接到SELV或PELV系统 护措施。 符号为菱形内标出数字Ⅲ
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。
●
32 A终端回路 规定最长的切断电源时间，s
50 V < U0 < 120 V a.c. d,c.
不是防电击 所需的时间 同上
接地系统
120 V < U0 < 230 V a.c. 0.4 0.2 d.c. 5 0.4
230 V < U0 < 400 V a.c. 0.2 0.07 d.c. 0.4 0.2
判断：当不能符合上式的要求时，应或采用局部TT系统？
TT系统自动切断电源
TT系统通常应采用剩余电流保护器。在故障回路的接地 阻抗值稳定且足够低的条件下，可采用过电流保护器。 ● 采用剩余电流保护器
●
RAIn 50 V
式中：RA — 接地极和外露可导电部分PE线的电阻之和， ； Ian — 剩余电流保护器的额定剩余动作电流，A。
中性线（N）可配出或不配出 高阻抗值 一相接地，其余两相对地电压升3倍 PE线可附加接地
IT系统自动切断电源
●
保护整定值： RA Id 50 V
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、 故障电流，计入泄漏电流和电气装置的接地阻抗的总和，A。
IT系统
第2次发生N线接地故障时，则IT系统变为TT系统。
高低压系统 接地电阻的配合
高低压接地系统的配合
《交流电气装置的接地设计规范》GB 50065:2011
注：式中的 R 相当于 RE；IG 相当于 IE。
《交流电气装置的接地设计规范》（续）
低压系统内设备的绝缘配合 GB 61935.1
●
●
● 交流电气装置的设计规范
GB 50065-2011
● 低压配电设计规范
● 民用建筑电气设计规范
GB 50054-2011
JGJ 16-2008
低压电气装置 的接地系统
思考是非题 1. 电气设备的金属外壳必须接地。 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保护接地应共用接地。 4. 低压电源进线的PE和PEN线宜在进线端重复接地。 5. 室外照明宜采用TT系统。 6. IT系统不应配出中性线。
保护等电位联结
●
总等电位联结
每个建筑物的接地线、总接地端子（MET）和下列可 导电部分应接成保护等电位联结： — 进入建筑物的供水、燃气等金属管； — 正常使用时可触及的电气装置外可导电的构筑 物和集中供热系统和空调系统的金属部分； — 可利用的结构钢筋等； — 通信电缆金属护套应作保护等电位联结，这时 需考虑业主和管理者的要求。 总保护等电位联结线的截面 = 0.5×PE线的截面； 最大为25 mm2; 最小为 6 mm2。
GB/T 16895.1-2008/IEC 60364-1:2005
●
低压电气装置: 电击防护 GB 16895.21-2011/ IEC 60364-4-41:2005 低压电气装置: 接地配置和保护导体 GB 16895.3-2004/ IEC 60364-5-54:2011 （注：将修订发布 GB 16895.3-2013） 电压骚扰和电磁骚扰的防护 GB 16895.10-2010/ IEC 60364-4-44:2007
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，其余两相对地电压升3倍； 4.PE线可附加接地。
IT系统
IT系统
IT系统
外露可导电部分的PE线共同连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线接地故障时，则IT系统变为TN系统。
TN TT
0.8 0.3
●
配电回路和不包括上述终端回路允许的切断电源 如果自动切断电源保护不能满足所有上述规定的
时间如下：TN系统： 5 s；TT系统： 1s。
●
时间，则要求作辅助等电位联结。
低压系统自动 切断电源 的 时间，s U0=230 V (220)
GB 16895.21 – 2004/IEC 60364-4-41：2001 （413.1.3.4；413.1.3.5； 表41 A） 向手持式或移动式设备供电 的终端回路 配电回路或向固定式设备供 电的终端回路
总等电位联结示意图
辅助等电位联结线 联结两个电气设备外露可导电部分的保护等电位联结 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。 联结外露可导电部分和外界可导电部分的保护等电位 联结线，其电导不应小于连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。
●
● 无辅助等电位联结
多电源中性线(PEN)两点和PE线连接后形成环流
TN – C - S 变成 TN - C
TN - S 变成 TN - C
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线的连接方式
单电源TT系统
TT系统的电源中性点直接接地，电气装置外露可导电部分所连接的接地 极，不与供电系统的接地极相连接。
低压电气装置
保护接地设计的若干问题
黄妙庆 2013-01-18
主要内容
1 低压电气装置的接地系统 2 低压电气装置的接地故障保护 3 高低压接地系统的配合
4 剩余电流保护器的应用
5 特殊情况的电击防护 6 接地装置的选择
主要引用和参考的标准和规范
● 低压电气装置: 基本原则、一般特性的评估和定义
PE线可附加接地
由同一个保护电器保护的所有外露可导电部分，这些外露 可导电部分共用的接地极上。 多个保护电器串联使用时，每个保护电器所保护的所有外露
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
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
路灯
思考：室外照明是否应采用TT系统？
IT系统
IT供电系统中所有带电部分对地绝缘或中性点通过足够 大的阻抗接地。
式中：U0 — 相线对中性线的标称电压，V； U — 线电压，V； ZS — 故障回路相线和PE线的阻抗，； Z‘S — 故障回路中性线和PE线的阻抗，；
Ia — 按TN系统规定的时间内使切断电源的保护电器自动 动作电流，A。
2. 外露可导电部分单独地或分组地接地：RA Ia 50 V
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保护电器自动动作 的电流，A。