精选任元会讲解低压配电设计规范.docx
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精选任元会讲解低压配电设计规范
《低压配电设计规范》(GB50054-2011)讲解提纲
任元会2012.04
1.GB50054-2011版与GB50054-95版的主要变化
2.电击防护
(1)直接接触防护措施
(2)RCD的应用及动作电流整定
(3)间接接触防护措施
(4)电气设备防电击分类,各类设备的特点及应用
(5)SELV及III类设备电气分隔的要求
(6)TN、TT、IT的特点和防间接接触
(7)TN、TT的自动切断电源防电击
(8)等电位联结
(9)接地故障时接触电压分析、计算及降低措施
3.过电流防护——配电线路保护
(1)短路故障对线缆温度的影响,防护基本概念
(2)短路热稳定的设计实施
(3)过负荷的设计实施
(4)电气火灾防护
4.电器选择
(1)电器选择条件
(2)开关和隔离电器性能及应用
(3)保护电器选择的六个条件解析
5.导体选择
(1)各类导体选择的特点、基本概念和要求
(2)相导体选择要求,经济电流密度,配电线路节能
(3)N导体选择要求
(4)3次谐波对N线的影响及导体截面计算
(5)PE线、PEN线的选择要求
(6)等电位联结导体要求
低压配电线路保护、电击防护和保护电器选择
学习国家标准《低压配电设计规范》GB50054-2011
任元会2011.10
间接接触之预期接触电压分析及措施
任元会2012.05
间接接触故障(使用I类设备时)应在规定时间内自动切断电源,同时应使预期接触电压限制在50V以内。
1.如下图,TN-C-S系统。
若设备A发生某相接地故障,A为I类设备,忽略线路感抗,忽略系统及变压器阻抗;相线、PEN线、PE线电阻分别为Rph、RPEN、RPE,分析和计算设备A之外露导电部分对地之预期接触电压Uf。
解析:
接地故障电流
(1)
设备A之接触电压
(2)
当中性线截面SPE等于相线截面Sph,则RPE+RPEN=Rph,此式及式
(1)代入式
(2),得
(3)
当
时,则得出
(4)
U0=220V时,则SPE=Sph时,Uf≈110V;
时,Uf≈147V。
实际值更低一些。
2.上例中,若Rph=110mΩ,RPEN=100mΩ,RPE=120mΩ(其中进户箱至分配电箱3之间的RPE=100mΩ,分配电箱至设备A之间的RPE=20mΩ),设备A之接触电压Uf和故障电流Id为多少?
按上例式
(1),
,按式
(2),
3.若在进线箱2处之PEN作重复接地,接地电阻为10Ω,而RB=4Ω,设备A之Uf为多少?
解析:
作重复接地后,等效电路见右图。
由于RPEN并联了一个4+10Ω的电路,其并联电阻近似等于RPEN,故障电流Id视为不变,但在10Ω电阻回路产生了电流I',按并联电路分流求得:
作重复接地后,设备A之对地接触电压
可见,作重复接地后能降低接触电压,减少了在RPEN上产生的电压降。
能降低多少,取决于RPE与RPEN的关系,RPE越小,下降越多。
总的来说,效果有限,一般难以降到50V以下。
4.若在进线箱2处作总等电位联结(MEB),设备A接地故障时之接触电压为多少?
解析:
此时之接触电压UMEB应为设备A与MEB处之间的电位差,即在RPE上产生电压降
5.为什么进线处做了MEB,设备发生接地故障时接触电压(UMEB)还降不到50V以下?
解析:
由于设备A故障,距MEB点较远,该段PE线的电阻(RPE)较大,发生接地故障时,RPE上产生的电压降(
)大,完全可能超过50V。
GB50054-2011之5.2.10条之公式(5.2.10)要求:
,忽略电抗,ZL变为RPE,Zs变为Rph+RPE+RPEN,则上式之
,而RPE=120mΩ=0.12Ω,没有达到公式(5.2.10)之要求。
6.上例中作了MEB,发生接地故障时,A设备之接触电压还超过50V,应采取什么措施?
解析:
由于A至MEB距离较长,是RPE太大,通过故障电流Id时,使UMEB>50V。
为此,应在离设备A距离更近处,如分配电箱3处,再作一次局部等电位联结(LEB),使A至LEB距离大大减小。
按上例题2之参数,分配电箱3至A之间的RPE=20mΩ,此时A到LEB之间的接触电压
。
这正是GB50054-2011之5.2.10条之第二款,达不到式(5.2.10)规定时的措施。
这里足见等电位联结的重要作用。
MEB加LEB(或辅助等电位),总可以将接触电压降到50V以下或更低。
7.若从建筑物内之分配电箱3引出分支线路给户外设备B(I类设备)供电,设备A发生接地故障,使接触电压Uf通过PE线传至设备B外露导体部分,产生接触电压UfB。
分析UfB多大?
应采取什么措施降低UfB?
解析:
因接地故障在设备A处,分配电箱3至设备B的线路未通过故障电流,分配电箱3处对变电所中性点之间的接触电压Uf3=UfB。
而
,即UfB=133V。
因户外没有作等电位联结之故。
要降低Uf3值,最好是户外设备B采用局部TT系统,即切断设备B与分配电箱之间的PE线,不会传递此接触电压,设备之接地故障不会危及到设备B。
其他措施:
护卫设备B作电气分隔,但需要加隔离变压器,往往成本高。
也可以采用II类或III类设备,多数情况不具备条件。
GB50054-2011第5.2.11、5.2.12条解析和措施
该两条是对于TN接地系统相导体发生与无等电位联结的地间之接地故障时,提出的防间接接触之要求,其示意图表示如下图。
这种情况通常发生在架空线路。
图示为TN-C-S系统,设备A装在建筑物内,作了总等电位联结(MEB),设备B装在室外。
变压器低压侧中性点接地电阻RB,发生相导体在户外接地故障时之接地电阻为RE。
此时,故障电流:
(1)
Id通过RB产生电压降UN,即N点对地电位。
如UN>50V,将通过PEN、PE线传导设备(A、B)之外露可导电部分,造成不安全因素。
主要是设备B在户外没有等电位联结,承受50V以上电压,可能造成电击。
因此要求
(2)
由于
,将
(1)、
(2)式代入(3)式,得
整理后,得
(3)
式(3)即GB50054-2011的第5.2.11条的规定。
为使
,应采取的措施:
(1)采用TT系统,特别是无等电位联结的户外设备,避免UN通过PE传递到设备外壳。
(2)如用TN系统,应尽量降低RB值,式(3)要求
,最好RB<2Ω。
(注:
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