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为什么要做重复接地?

2020-06-29  wencai159...

一、 前言

民用建筑电气设计中,依据GB/T50065-2011《交流电气装置的接地设计规范》第7.2.2条要求,配电变压器设置在建筑物外其低压采用TN系统时,低压线路在引入建筑物处,PE或PEN应重复接地,接地电阻不宜超过10Ω。

那么为什么要做重复接地呢?下面就针对TN系统是否做重复接地对室内配电设备安全运行的影响来分析一下。

二、TN系统在进线做重复接地对室内配电的影响

我们知道,TN系统在进线处做重复接地,可以使PE线在故障时的对地电位更接近于地电位,那么我们通过计算TN系统在进线处做重复接地和不做重复接地时的室内总进线配电箱的PE排对地电位和用电设备金属外壳电压值的大小来比较一下,看看重复接地是否能降低用电设备金属外壳的对地电位。

1. TN-C-S系统在进线处不做重复接地

为什么要做重复接地?

(图一)当室内用电设备正常供电时,电流I通过PEN线返回变压器,这时在PE排上会产生电位,其值Ut=I*R2。

(图一)当室内用电设备出现相线碰壳时,故障电流Id通过PE线和PEN线返回变压器,在用电设备金属外壳产生的电压Uf=Id*R1+Id*R2。

R1----PE排至用电设备的PE线的电阻;

R2----变压器至总进线处PE排的PEN线的电阻;

Ut----不做重复接地时PE排的对地电位;

Uf----不做重复接地时用电设备金属外壳的电压。

2. TN-C-S系统在进线处做重复接地

为什么要做重复接地?

(图二)当室内用电设备正常供电时,电流I通过PEN线返回变压器,这时在PE排上会产生电位,但因为此PE排做了重复接地(相当于Ra与Rb串联再与R2并联),那PE排上的对地电位就变成了Ra的电压降,为R2电压降的分压,其值Ut’=I * R2 * Ra/(Ra+Rb)。

(图二)当室内用电设备出现相线碰壳时,故障电流Id通过PE线和PEN线返回变压器,但因为此PE排做了重复接地(相当于Ra与Rb串联再与R2并联),那PE排上的对地电位就变成了Ra的电压降,为R2电压降的分压,在用电设备金属外壳产生的电压Uf’=Id*R1+Id*R2* Ra/(Ra+Rb)。

R1----PE排至用电设备的PE线的电阻;

R2----变压器至总进线处PE排的PEN线的电阻;

Ut’----做重复接地时PE排的对地电位;

Uf’---做重复接地时用电设备金属外壳的电压。

3. 两种情况比较

1)从以上分析可知,在用电设备正常运行时,做了重复接地,PE排的对地电位降低值为:

Ut-Ut’=I*R2 - I * R2 * Ra/(Ra+Rb) =I * R2 * Rb/(Ra+Rb)

假设系统接地电阻Rb为4Ω,重复接地电阻为10Ω,那么做了重复接地的PE排对地电位与不做重复接地的PE排对地电位的比值为:

Ut’/Ut=[I * R2 * Ra/(Ra+Rb)] / I*R2= Ra/(Ra+Rb)=10/(10+4)=0.71

即做了重复接地时,PE排对地电位降到了不做重复接地时的0.71倍。

2)当室内用电设备出现相线碰壳时,做了重复接地,在用电设备金属外壳产生的电压降低值为:

Uf-Uf’=[Id*R1+Id*R2] - [Id*R1+Id*R2* Ra/(Ra+Rb)]=Id*R2* Rb/(Ra+Rb)

假设系统接地电阻Rb为4Ω,重复接地电阻为10Ω,为方便计算,我们假设R1=R2,那么做了重复接地的用电设备金属外壳电压与不做重复接地的用电设备金属外壳电压的比值为:

Uf’/Uf=[Id*R1+Id*R2* Ra/(Ra+Rb)] /[Id*R1+Id*R2] =[1+ Ra/(Ra+Rb)] / [1+1]=0.85

即做了重复接地时,用电设备金属外壳电压降到了不做重复接地时的0.85倍。

4. TN-S系统重复接地分析

以上是对TN-C-S系统的重复接地分析,如果换成TN-S系统,因为TN-S系统的PE线和N线在变电所处就已经分开,因此设备正常运行时,PE线上是没有电流经过的,那么正常运行时PE排就不存在对地电位了。当用电设备发生相线碰壳时,其分析方法与TN-C-S一致,此处不再重复计算。

三、总结

通过以上计算可以得知,在低压总进线处设置PE或PEN线的重复接地确实能降低PE线的对地电位,对TN系统的配电安全来说有益无害,而PE或PEN线的重复接地并不难实现,PE或PEN线只要与总等电位端子箱MEB做等电位联结即可实现重复接地,因为MEB是与接地网和进出建筑物的地下金属管道等相连接,而这些地下的金属管道也是现成的良好接地体,另外TN系统的重复接地是PE线或PEN线,而不能是中性线(N线)。

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