接地线的截面为什么不等于保护线的截面?
王常余
将电力系统或电气装置的某一部分经接地线连接到接地极上,称为“接地”。电力系统中接地的部分一般是中性点,也可以是相线上的某一点,电气装置的接地部分则是正常情况下不带电的金属导体,一般为金属外壳。
为了安全保护的需要,把不属于电气装置的导体(也可称为电气装置外的导体),例如水管、风管、输油管及建筑物的金属构件,例如幕墙玻璃的金属立柱等和接地极相连,也称接地,当这些装置外的导体遭到雷击时,雷电流可迅速由接地装置泄放到地中。
接地线和保护线是既有联系,又有区别的两种线,由接地极至总接地端子或总接地母线的一段保护线,称为接地线,用符号E表示;将需要作保护的导体用导线连接起来,这部分导线称为保护线,用符号PE表示,PE线若和N线合用一根线,则此线称为PEN线。
E线和PE线的截面要求是不同的。在工程中有些人不理解而作出错误的判断。例如一台3150kVA的变压器,其低压侧的中性点与接地极之间的接地线,其截面采用25mm2的铜排己够了,工程中常用25mm×4mm的铜排,以延长使用寿命。但变压器低压侧中性点与低压柜之间的PE线往往要采用150mm2的铜排,若根据PE线为150mm2的铜排,因此提出E线也应用150mm2的铜排,那未这个决定是错误的。图1是正确的做法。
L1
L2
L3
N
0
保护线(PE)150mm2
接地线(E)25mm2
图1PE线和E线的截面
接地线E和N线及PE线相连,为什么它的截面远小于PE线,更无法与N线的截面相比?
导线截面的大小取决于可能通过此导线的最大电流。至今仍有人认为:单相回路中相线和零线的截面相等是毫无疑问的,对三相供电的系统,由于各相电流电流在零线上可以相互抵消,因此N线的截面可取相线截面的1/2。
认为N干线的截面可取相线截面的一半是错误的,因为电气设备中非线性负载占的比例越来越高,变频电气设备、气体发光灯、电子整流器等都是非线性电气设备,这些设备产生的三次谐波在N干线上不是相互抵消,而是迭加的。因此在三次谐波不大的情况下,N线的截面取和相线截面相同;如果三次谐波很大的情况下,则N线的截面应取相线截面的2倍。上海马戏城的配电干线采用6线制母线槽,6线中2线是N线。
N线中通过的是工作电流,而PE线中通过的电流是漏电电流,漏电流小于工作电流,即使电气设备发生碰壳故障,由于是个别设备或少数设备同时碰壳,流过PE干线的电流也远小于N干线的电流,因此PE干线的截面通常取相线截面的1/2。
接地线E中的电流,也是漏电电流,但不是PE干线中的的漏电电流。PE干线中的漏电电流直接回到电源变压器后,不会沿接地线通过接地极流散到大地中。
接地线E中的电流只是电气设备的部分漏电电流,它通过大地回到变压器,由于接地电阻的存在,此电流远小于PE线中的电流。
接地线E中的电流取决于变压器“0”和大地间的电位差,假定此电位差为110V,变压器的工作接地电阻为4必Ω,则通过接地线E的电流为110/4=27A。
必须记住:漏电电流不是流散到大地中,而是回到电源端;PE干线和E线是作用不同的二根线,它们分别把漏电电流引入到电源变压器中。
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