浅析低压配电间接防护措施

浅析低压配电间接防护措施

王航

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摘要 ：

低压配电中电气装置的电击防护分为直接接触防护和间接接触防护。在《低压配电设计规范》（GB50054-2011）间接防护中在不同系统下有不同的切断要求，本文探讨不同系统的不同切断要求。

关键词：

间接防护 自动切断电源 低压配电

引言：

自动切断电源防护措施是低压配电电气装置电击防护的一个重要措施，那么这些公式的在实际电气设计过程中针对不同系统，不同公式有哪些需要注意的，对此，本文对间接防护措施中几个重要公式做法进行简要分析并结合实际设计过程容易被忽略的问题。

依据：

根据《低压配电设计规范》（GB 50054 - 2011）5.2.2 条规定在使用Ⅰ类设备、预期接触电压限值为50V的场所，当回路或设备中发生带电导体与外露可导电部分或保护导体之间的故障时，间接接触防护电器应能在预期接触电压超过50V且持续时间足以引起人体有害的病理生理效应前自动切断该回路或设备的电源。同样在GB16895.21-2011/IEC60064-4-41:2005《低压电气装置 第4-41部分：安全防护 电击防护》第411条也有相关规定，此处不再赘述。

TN系统自动切断电源防电击措施：

《低压配电设计规范》5.2.8条规定：TN系统中配电线路的间接接触防护电器的动作特征，应符合下式的要求：

ZsIa≤U0

Zs——接地故障回路的阻抗（Ω）;
U0——相导体对地标称电压（V）;

Ia——保证间接接触保护电器在规定时间内切断故障回路的动作电流（A）。

如图1所示，若发生接地故障时，故障电流路径：a-b-c-d，此时故障电压为220V。注意此处Ia为动作电流，当短路保护电器为断路器时，被保护线路末端的短路电流不应小于断路器瞬时或短延时过电流脱扣器整定电流的1.3倍。

TT系统自动切断电源防电击措施：

RA*Ia≤50V

R_A——外露可导电部分的接地电阻和保护导体电阻之和（Ω）。

Ia——保证间接接触保护电器在规定时间内切断故障回路的动作电流（A）。

如图2所示，注意此处的Ia 是剩余电流的动作值。因为此时TT系统的动作电流比较小很难满足断路器或熔断器的动作要求值。所以此处安装RCD作为接地故障保护。若发生接地故障时，故障电流路径：a-b-c-d-e-f。

IT系统自动切断电源防电击措施:

RA*Id≤50V《低压配电设计规范》5.2.19条规定IT系统应设置绝缘检测器。

如图3所示，在IT系统的配电线路中，满足两个设备接地共用一个接地情况下，当发生第二次接地故障时，此时动作特性相当于TN系统。

1当IT系统不配出中性导体时，保护电器动作特性应符合下式的要求：
        ZcIe≤（√3/2）U0

2 当IT系统配出中性导体时，保护电器动作特性应符合下式的要求：
        ZdIe≤（1/2）U0
式中：Zc——包括相导体和保护导体的故障回路的阻抗（Ω）；
      Zd——包括相导体、中性导体和保护导体的故障回路的阻抗（Ω）；
      Ie——保证保护电器在规定的时间其他回路允许的5s内切断故障回路的电流。

如图4所示，若不是共用接地，而是独立接地情况考虑那么当发生二次接地故障时候。均应满足Zc*Ie≤50V《低压配电设计规范》5.2.24-1条规定。此时动作特性相当于TT系统。

总等电位联结的有效性应符合下式的要求:

在TN系统中，当配电箱或配电回路同时直接或间接给固定式、手持式和移动式电气设备供电时，应使配电箱至总等电位联结点之间的一段保护导体的阻抗符合下式的要求：
        ZL≤（50/U0）*Zs
式中：ZL——配电箱至总等电位联结点之间的一段保护导体的阻抗（Ω） 。

如图5所示式子ZL 是d-e段PE线阻抗，Zs 是a-b-c-d段整个相保线阻抗，上式也可以写成ZL *U0/ Zs≤50。满足于接触电压小等于50V此时总等电位成立。若不满足此式要求则需要做辅助等电位。

辅助等电位联结的有效性应符合下式的要求:

RA*Ia≤50V

式中：R——可同时触及的外露可导电部分和装置外可导电部分之间，故障电流产生的电压降引起接触电压的一段线路的电阻（Ω）；
Ia——保证间接接触保护电器在规定时间内切断故障回路的动作电流（A）。

如图6所示，设置辅助等电位之后，电压有原先c-d-e段PE线阻抗减小只c-f段PE线阻抗，此时需要满足

无等电位联结的有效性应符合下式的要求:

当TN系统相导体与无等电位联结作用的地之间发生接地故障时，为使保护导体和与之连接的外露可导电部分的对地电压不超过50V，其接地电阻的比值应符合下式的要求：
    RB/RE≤50/（U0-50）

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接地电阻（Ω）。

如图7所示，上式可以改成U0*RB/(RE +RB）≤50,由此来看，此时相当设备外壳处接触电压小等于50V时可以不做等电位，当不符合本规范公式的要求时，应补充其他有效的间接接触防护措施，或采用局部TT系统。当U0为220V时，RB/RE≤0.29。

结语:

自动切断电源的是非常重要的间接防护措施。正确理解规范里对于每个公式的要求并应用到实际工程。

参考文献：

1..GB 50054- 2011 低压配电设计规范 ［ S ］ . 北京： 中国计划出版社，2011 ： 6.

2. GB16895.21-2011/IEC60064-4-41:2005 《低压电气装置 第4-41部分：安全防护 电击防护》 北京： 中国标准出版社，2012 ： 6.

3. 王厚余《建筑电气装置600问》

4. 中国航空工业规划设计研究院 . 工业与民用配电设计手册 ［ M ］ . 第 4 版 . 北京： 中国电力出版社，2016.