原創老科
本次探討兩個內容:
1、無變電所建築TN-C-S進線總箱接線詳圖;
2、進線電源PEN與MEB之間連接導體的屬性及截面選擇。
一、TN-C-S接線詳圖
1、這部分內容原來發過,詳細內容見TN系統電源進入配電箱接線詳圖
2、同行提供的TN-C-S接線詳圖
可知上圖是和 GBT 16895.3-2017 低壓電氣裝置 第5-54部分:電氣設備的選擇和安裝 接地配置和保護導體中一個作法相同的。
3、圖集14D504相關內容
二、PEN與MEB連接導體屬性及截面選擇
1、屬性
GBT 16895.3-2017 低壓電氣裝置 第5-54部分:電氣設備的選擇和安裝 接地配置和保護導體
可知規範將數字1定義為保護接地導體PE。
這個圖和同行有過討論,主要是就最下面一個數字1(MDB與MET連接導體)理解不同,而最下面數字1就是本文探討的PEN與MEB的連接導體。
保護導體和保護接地導體啥區別?
上面幾個數字1代表導體是保護接地導體(PE)是沒有問題的,因為TN系統發生單相接地故障時故障電流會沿此導體返回電源,同時起到降低預期接觸電壓作用。
上圖中數字1即為PEN與MEB連接導體,假設設備2發生碰殼事故,由上圖可知故障電流大部分路徑為L3——外殼——PE——PEN——變壓器,只有很少一部分沿MEB——大地——變壓器,所以數字1導體應該不屬於保護導體,而應該是保護聯結導體,真的是這樣嗎?
開始我是這麼以為的(雖然平時設計按保護接地導體),後來經過和專家及同行們交流後想法有所改變,下面分幾種情況說明。
(1)變電所電纜引入總配電箱AP1,電纜鎧裝或穿金屬管敷設,其兩端都要接地。假如還是設備2發生碰殼故障的話,那麼沿MEB返回變壓器的路徑就有沿金屬管或鎧裝層部分了,這部分故障電流是不可忽略的,所以就需要考慮數字1導體(PEN與MEB連接導體)的熱穩定性了。
(2)發生相線落地故障
前面賓工、程工做的試驗可知相線落地試驗,這次剩餘電流保護器動作了,發生相線落地故障(某相通過鐵棒插入土中)最大電流才1.4A,當然與落地電阻,線路截面和長度都有關係,但也能說明這種故障電流不大。即使忽略相線電阻,變壓器接地電阻和相線落地電阻都取1Ω,流過數字1導體的故障電流為220/(1+1)=110A,類似於TT系統故障。
但若發生某相絕緣損壞與穿線金屬管或橋架再或電纜溝內支架發生金屬性短路,其故障電流會是如何?
根據GB50303-2015《建築電氣工程施工質量驗收規範》
此處不知規範是否編制有瑕疵,大標題是金屬導管應與保護導體可靠連接,後面小標題是與保護聯結導體連接,保護導體和保護聯結導體是不一樣的。
拋開這個不管,穿線金屬管兩端是需要與PE保護導體連接的。設備2發生相對金屬管短路,故障電流流向主要分為三部分:
(1)相線L3——金屬管——PE——PEN——變壓器
(2)相線L3——PE——PEN——變壓器
(3)相線L3——PE(及金屬管)——MEB——室外金屬管或鎧裝——變電所MEB——變壓器
這個故障電流不好計算,目測每一部分故障電流應該都不小,不得不考慮數字1導體熱效應。
(3)引出TT系統後發生碰殼事故
設備2就地打接地極,供電電源無PE線,設備2發生碰殼故障,但單相接地故障電流不大,若僅考慮TT系統的話,數字1和TT設備與接地極連接導體截面可按規範選擇:
由以上3點,規範將數字1導體(PEN與MEB連接導體)定義為保護接地導體是有依據的,也為工程設計提供了便利,可按規範中熱穩定公式選擇,也可查表選擇。
另外老版的《常用數據》圖集提供了PEN與MEB連接時選用扁鋼時的參考值,可以套用變壓器中性點接地線取值。
如低壓進線總箱計算功率150kW,按近似按變壓器容量200kVA的變壓器中性點接地線(表中扁鋼為25x4)作為進線PEN與MEB連接的導體。但是呢計算負荷150kW,進線電纜截面估計最小得3x185+1x95,按保護接地導體取相線一半為95mm2,和扁鋼25x4可能不太匹配,建議扁鋼截面放大1~2級。雖然由於分流,故障電流不可能100%流過PEN與MEB連接導體。
隱藏問題:
室內為室外設備供電採用TT系統時,也會穿金屬管或採用鎧裝電纜,按照驗收規範兩端接地的話就不是嚴格的TT系統了。
還是設備2發生碰殼故障後,會有較大故障電流沿金屬管返回,可使首端RCD動作。但這樣存在故障電壓引入的危險,因為室外設備無等電位條件,室內設備發生接地故障會使PE線電位抬高,此電位會沿金屬管傳導至室外設備2,超過危險電壓時易發生電擊事故。針對這種情況是否採用普通線纜穿非金屬管敷設為好。
小結:
1、TN-C-S進線PEN與MEB之間連接導體屬性為保護接地導體(PE);
2、工程上為快速設計可取相線截面的一半(S大於35),16mm2(16<S≤35),S(S≤16)或按老圖集變壓器中性點接地線扁鋼選擇(放大1~2級)。個人認為按規範選擇的截面是偏大的,因為故障電流不會100%流過此段導體或100%流過時的故障,其故障電流較小,但是規範這麼規定為設計者提供了選擇性便利。
水平有限,不足之處請指正。