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辅助等电位联结的应用、变迁和融合

 一路牵绊 2018-08-21



现行IEC标准取消了局部等电位联结


IEC标准无局部等电位联结术语

国际电工词汇(IEV)IEC 60050 - 195中没有局部等电位联结的术语。


GB / T 16895. 1 - 2008 / IEC 60364 - 1:2005 《低压电气装置 第1部分:基本原则、一般特性评估和定义》附录B第B. 1. 13. 3条,等电位联结的术语包括以下几项:


“—— (总)保护等电位联结;

—— 辅助等电位联结;

—— 不接地的局部等电位联结;

—— 功能等电位联结。”


其中,“不接地的局部等电位联结”用于故障防护,适用于熟练或受过培训的人员操作和管理的场所;“功能等电位联结”为非安全目的而进行的等电位联结。本文仅讨论基于电击防护目的接地的等电位联结,用于非熟练人员使用的场所。


IEC标准无局部等电位联结措施

GB / T 16895. 21 - 2011 / IEC 60364 - 4 - 41:2005《低压电气装置 第4 - 41部分:安全防护 电击防护》和IEC 61140:2016《Protection against electric shock — Common aspects for installations and equipment》均无局部等电位联结。


GB / T 16895. 3 - 2017 / IEC 60364 - 5 - 54:2011《低压电气装置 第5 - 54部分:电气设备的选择和安装  接地配置和保护导体》是关于保护联结导体选择和安装的专门标准,最典型的是其中的附录B(见图1)。


01

图1  接地导体、保护接地导体和保护联结导体的接地配置示例


图1清晰地表达了以下等电位联结的内容:


a. 每一个建筑物内应设总等电位联结,并配置总接地端子(MET)。


b. 在特殊场所和环境(如浴室)应设辅助等电位联结,多个导电部分可以通过设置辅助等电位联结端子(SEBT)实现。


c. 图中未出现局部等电位联结的内容。


局部等电位联结和辅助等电位联结的比较


局部等电位联结设置的前提

GB / T 16895. 21 - 2004 / IEC 60364 - 4 - 41:2001(第4版)《建筑物电气装置 第4 - 41部分:安全防护 电击防护》第413. 1. 3. 5条“切断时间超过表41 A的要求但不超过5 s,对于只给固定式设备供电的末端回路是允许的,对于连接到上述回路的配电盘或配电回路的,且要求按表41 A的切断时间切断的其他末端回路,则需要满足下列要求之一:


a)连接到总等电位联结的那一点与配电盘之间的保护导体阻抗(单位为欧姆)不超过以下值:,或者


b)在配电盘处有等电位联结,它包含了和总等电位联结相同类型的外界可导电部分,并符合413. 1. 2. 1对总等电位联结的要求。” 


可见,局部等电位联结应用于:


—— 采取保护等电位联结和自动切断电源措施的场所;

—— 该场所内公共配电箱引出的分支回路有不同的自动切断电源时间,部分分支回路不满足表41 A的自动切断电源时间。


局部等电位联结的应用

通过一个案例来说明,图2中TN系统配电箱引出两个回路:回路A,自动切断电源时间为0. 4 s;回路B,自动切断电源时间为5 s。


02

图2  局部等电位联结阻抗分析图示


当回路B处设备发生接地故障,回路A处设备将会传入接触电压Ut = Zdpc × IF(B)。当Ut > 50 V时,在5 s的故障持续时间内,可能会产生电击危险。


假设回路B的保护电器为C型20 A微型断路器,动作电流Id = 10 × 20 = 200 A,则:



即当Zdpc ≤ 0. 25 Ω时,Ut≤ 50 A,不至发生电击危害,也就无需设置局部等电位联结。


英国布线标准BS 7671 - 2001《Requirements for Electrical Installations》表41C a ~ f直接列出了终端保护电器对应的回路保护导体的最大阻抗,作为是否设置局部等电位的应用准则。例如,以上C型20 A微型断路器对应的保护导体阻抗0. 25 Ω可以从表41C(f)(同表1)中查到。


表1  与终端回路保护电气有关的保护导体的最大阻抗(BS 7671-2001 表41C(f))(符合BS EN 60898的C型断路器和符合BS EN 61009的RCBO)


下面将C型断路器对应的配电回路保护导体最大阻抗换算成最大长度,方便直接选取或核对。



式中:ρ20 —— 20 ℃ 时铜导体材料的电阻率,0. 018 Ω · mm2 / m;

  1. 25 —— 短路电流引起导体电阻增大的系数;

  In —— C型断路器的额定电流,A;

  L —— 配电回路PE导体长度,m。


下面把切断电源时间为5 s的保护电器的规格和配电回路保护导体的最大长度列于表2。

表2  预期接触电压不大于50V时,配电回路PE导体最大长度(m)


根据表2,选择配电回路PE导体的截面积和最大长度,可确保Ut ≤ 50 V,从而无需设置局部等电位联结。


局部等电位联结和辅助等电位联结的比较

GB / T 16895. 21 - 2011 / IEC 60364 - 4 - 41:2005(第5版)已取消了上一版中局部等电位联结的内容(第413. 1. 3. 5条),其第411. 3. 2. 6条明确,如果自动切断电源的时间不能满足相应的要求,应按415.2的规定采取辅助保护等电位联结措施。


415. 2注4:由于特殊场所的特殊要求(见GB / T 16895系列标准中第7部分)或由于其他原因可能需要对辅助等电位联结规定附加的要求。


可见,辅助等电位联结应用于以下场合:

—— 自动切断电源的时间不能满足要求,或者

—— 特殊场所内具有电击风险的特殊要求。

两者的设置前提列于表3。


表3  局部等电位联结和辅助等电位联结设置前提的比较


总之,局部等电位联结和辅助等电位联结设置的场所和前提不一样。例如,浴室内的附加保护等电位联结理应定义为辅助等电位联结,因为:


a. 浴室属于有防护分区的特殊场所,不属于局部等电位联结针对的一般场所。


b. 浴室区域内的所有回路均设置不大于30 mA RCD,不同于具有不同切断电源时间的分支回路为设置条件的局部等电位联结。


c. 并非以降低配电箱到MET的预期接触电压为目标,而是以防护分区内相应电压限值为安全要求。


作者:陈谦,男,山东意匠建筑设计有限公司,工程技术应用研究员,电气总工程师,机电所所长。

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