電氣設備中零線、接地線的選用

時俊勇

泰州創業水電安裝服務有限公司 225300

在交流低壓電氣系統中，相線必須根據載流量、電壓損失、機械強度、動熱穩定和環境及使用條件選用，選用的方法已在很多書籍和手冊中作了詳細的闡述。N 線、PE線和PEN線則在已選定相線的基礎上進行選用，選用的方法只散見于一些書籍和文獻中。為了便于這些導線的合理選用，現特根據我國現行規范、國際電工學會（IEC）標準以及有關國家的法規進行綜合分析，提出以下實用的方法。

N線的選用

N（中性）線是與電力系統中性點相連，能起傳導作用的導體。現以相線為基礎，對其截面、材質、絕緣的選用方法如下

1.截面

根據相線截面、供電系統方式及在N 線中流經的電流情況進行選用。

（1）由于N線斷裂后會造成電力系統中性點偏移，導致設備和人身事故，所以必須具有足夠的機械強度，因此對于相線截面不大于16mm2（銅）及25 mm2（鋁）的任何電力系統，其相應的N線截面與相線截面相同。

（2）對于相線截面大于16 mm2（銅）、25 mm2（鋁）的電力系統，按以下方法選用

① 單相兩線、二相三線中的N線截面與相線截面相等。

②N線中預期流經的電流，包括諧波電流在內，有可能與相線中流經的電流接近者（如氣體放電燈回路），N線截面與相線截面相同

③N線中預期流經的電流，包括諧波電流在內，小于相線所流經的電流者，按其載流量選用。與相線共同敷設的N線，還應考慮敷設時的降容系數。

④ 三相平衡電路中的N線（如三相電動機回路中的N線），其截面一般為相線截面的一半。在有些國家，如瑞典，則規定銅線不大于50 mm2，鋁線不大于70 mm2。

2.絕緣

N線除在電源側（靠近供電變壓器或發電機）及電力系統的適當地方，如架空線進戶處接地外，其余地方都應絕緣。TN及TT系統的N線的絕緣按相電壓考慮。IT系統配出的N線則按相電壓考慮。爆炸氣體危險環境中所有N線的絕緣都按相電壓考慮。

3.材質與相線相同

PE線的選用

PE（保護）線是為了防止電擊，要求將外露導電部分、裝置外導電部分、總接地端子、接地干線、接地極、電源接地點或人工接地點進行電氣連接的導體。其中將總接地端子或接地干線接到接地極的保護線稱為接地線；使外露導電部分、裝置外導電部分在電位上實施相等的連接線稱為等電位聯結線。其中作為主要聯結的稱為主等電位聯結線；作為局部或輔助聯結的稱為輔助等電位聯結線。現將PE線的選用方法說明如下。

1.構成

PE線可由以下任一項構成：

（1）多芯電纜的芯線。

（2）與帶電線一起在共同外護物（包括保護鋼管）內的絕緣線或裸導線。

（3）固定的裸導線或絕緣線。

（4）導線或電纜的金屬護層。如金屬護套、屏蔽及鎧裝，特別是礦物絕緣電纜的金屬護套以及保護線路的金屬管。

（5）導體的金屬外殼。如絕緣母線槽的外護物和框架，但一般電氣設備的外露導電部分嚴禁作為其他電氣設備的PE線。

（6）可資利用的金屬管道和裝置外導電部分。其中金屬水管必須征得主管部門的同意；煤氣等可燃氣體或可燃液體的管道嚴禁作為PE線；易彎曲或撓性的金屬管道不宜作為PE線。

對于以下部分只能采用專用的接地線：

（1）發電機、箱式變壓器及其出線柜和封閉母線的外露導電部分；

（2）直接接地的變壓器中性點；

（3）變壓器、發電機及系統中性點所接的電抗器、電阻器接線端子；

（4）爆炸氣體危險環境l、2區內電力線路及l區內照明線路；

（5）攜帶式電氣設備專門芯線（其金屬保護管或電纜金屬外皮僅能用作輔助接地線）。

采用上述導體作PE線時，除電導符合要求外，必須滿足：

（1）保證電氣連續性，如金屬水管中有水表，則應用金屬體跨接；

（2）不受機械的、化學的及電化學的損傷；

（3）采取措施防止移動，否則應設有補償措施。

2.截面

PE線的截面必須考慮機械強度、熱穩定，在地下部分還要考慮腐蝕。

（1）最小截面

按下述選用。

①當PE線是不與相線在同一電纜中的芯線或不與相線在同一外護物（例如鋼管）內的絕緣線時，其截面必須不小于：有機械保護的為2.5 mm2；沒有機械保護的為4 mm2

②當PE線與截面不大于2.5 mm2 的相線安裝在同一電纜、護套內時，其截面與相線截面相等。

③對于架空和懸掛的PE線，可根據其類型及敷設跨度按表1選用。在有冰和大風的環境內，截面相應增大。

（2）按熱穩定計算的截面

計算方法如式（1）所示，其中溫度調整系數K2按式（2）計算。

表1 架空和懸掛的

PE線類型 跨度L（m） 最小截面（mm2）

銅 鋁絞線 鋼芯鋁線

抗風化橡膠或熱塑

料絕緣導線或電纜 L≤10 4 16 10

裸導線或被覆冷拔

導線 L≤25 4 16 10

25

50

注：表中鋁絞線截面為參考值。

式中：

S—PE線截面，mm2；

I—流過保護裝置的故障電流，其故降點阻抗可予忽略，A；

t—保護裝置的動作時間，s；

K1—計算系數，根據PE線的材質、初始溫度θ1及允許最終溫度θ1 選用，如表2、3所示；

K3—保護裝置的斷開時間系數.當t≥0.2s時為1，當t< 0.2s時為1.3；

θ1—PE 線的實際初始溫度，℃；

B—導線在0℃時電阻率溫度系數的倒數，銅：234.5，鋁：220，鋼：202。

為了簡化計算，常采用表4所示的方法按相線截面選用相應的PE線的截面。因為這個表編制時除考慮滿足上述熱穩定要求外.還考慮到故障回路有適當的環路電阻.所以特別適用于TN系統以及電源中性點經阻抗接地、外露導電部分接到電源接地扳上的IT系統。當按表4計算出的PE線截面不是標準規格時.則采用最接近的標準規格的截面；如PE線采用與相線不同的材質，則必須不小于按表4計算出截面的電導。

為節約金屬，除對故障環路的阻抗有要求的系統外.當相線截面在95 mm2 及以上時.僅作為保護用的PE線.其截面雖好按式（1）選用。

表2 線、纜的計算系數K1

線纜種類 具有下列絕緣的絕緣線或電纜外皮 具有下列絕緣的電纜的芯線

聚氯乙烯 交聯聚氯乙烯及乙丙烯橡膠 丁基橡膠 交聯聚氯乙烯及乙丙烯橡膠 丁基橡膠 交聯聚氯乙烯及乙丙烯橡膠

初始溫度θ1℃ 30 30 30 70 90 85

最終溫度θ1℃ 160 250 220 160 250 220

K1 銅 143 176 166 115 143 131

鋁 95 116 110 76 94 87

鋼 52 64 60 -- -- --