電氣設(shè)備中零線、接地線的選用

時(shí)俊勇

泰州創(chuàng)業(yè)水電安裝服務(wù)有限公司 225300

在交流低壓電氣系統(tǒng)中，相線必須根據(jù)載流量、電壓損失、機(jī)械強(qiáng)度、動(dòng)熱穩(wěn)定和環(huán)境及使用條件選用，選用的方法已在很多書籍和手冊(cè)中作了詳細(xì)的闡述。N 線、PE線和PEN線則在已選定相線的基礎(chǔ)上進(jìn)行選用，選用的方法只散見于一些書籍和文獻(xiàn)中。為了便于這些導(dǎo)線的合理選用，現(xiàn)特根據(jù)我國(guó)現(xiàn)行規(guī)范、國(guó)際電工學(xué)會(huì)（IEC）標(biāo)準(zhǔn)以及有關(guān)國(guó)家的法規(guī)進(jìn)行綜合分析，提出以下實(shí)用的方法。

N線的選用

N（中性）線是與電力系統(tǒng)中性點(diǎn)相連，能起傳導(dǎo)作用的導(dǎo)體?，F(xiàn)以相線為基礎(chǔ)，對(duì)其截面、材質(zhì)、絕緣的選用方法如下

1.截面

根據(jù)相線截面、供電系統(tǒng)方式及在N 線中流經(jīng)的電流情況進(jìn)行選用。

（1）由于N線斷裂后會(huì)造成電力系統(tǒng)中性點(diǎn)偏移，導(dǎo)致設(shè)備和人身事故，所以必須具有足夠的機(jī)械強(qiáng)度，因此對(duì)于相線截面不大于16mm2（銅）及25 mm2（鋁）的任何電力系統(tǒng)，其相應(yīng)的N線截面與相線截面相同。

（2）對(duì)于相線截面大于16 mm2（銅）、25 mm2（鋁）的電力系統(tǒng)，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(yù)期流經(jīng)的電流，包括諧波電流在內(nèi)，有可能與相線中流經(jīng)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(yù)期流經(jīng)的電流，包括諧波電流在內(nèi)，小于相線所流經(jīng)的電流者，按其載流量選用。與相線共同敷設(shè)的N線，還應(yīng)考慮敷設(shè)時(shí)的降容系數(shù)。

④ 三相平衡電路中的N線（如三相電動(dòng)機(jī)回路中的N線），其截面一般為相線截面的一半。在有些國(guó)家，如瑞典，則規(guī)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(cè)（靠近供電變壓器或發(fā)電機(jī)）及電力系統(tǒng)的適當(dāng)?shù)胤剑缂芸站€進(jìn)戶處接地外，其余地方都應(yīng)絕緣。TN及TT系統(tǒng)的N線的絕緣按相電壓考慮。IT系統(tǒng)配出的N線則按相電壓考慮。爆炸氣體危險(xiǎn)環(huán)境中所有N線的絕緣都按相電壓考慮。

3.材質(zhì)與相線相同

PE線的選用

PE（保護(hù)）線是為了防止電擊，要求將外露導(dǎo)電部分、裝置外導(dǎo)電部分、總接地端子、接地干線、接地極、電源接地點(diǎn)或人工接地點(diǎn)進(jìn)行電氣連接的導(dǎo)體。其中將總接地端子或接地干線接到接地極的保護(hù)線稱為接地線；使外露導(dǎo)電部分、裝置外導(dǎo)電部分在電位上實(shí)施相等的連接線稱為等電位聯(lián)結(jié)線。其中作為主要聯(lián)結(jié)的稱為主等電位聯(lián)結(jié)線；作為局部或輔助聯(lián)結(jié)的稱為輔助等電位聯(lián)結(jié)線?，F(xiàn)將PE線的選用方法說明如下。

1.構(gòu)成

PE線可由以下任一項(xiàng)構(gòu)成：

（1）多芯電纜的芯線。

（2）與帶電線一起在共同外護(hù)物（包括保護(hù)鋼管）內(nèi)的絕緣線或裸導(dǎo)線。

（3）固定的裸導(dǎo)線或絕緣線。

（4）導(dǎo)線或電纜的金屬護(hù)層。如金屬護(hù)套、屏蔽及鎧裝，特別是礦物絕緣電纜的金屬護(hù)套以及保護(hù)線路的金屬管。

（5）導(dǎo)體的金屬外殼。如絕緣母線槽的外護(hù)物和框架，但一般電氣設(shè)備的外露導(dǎo)電部分嚴(yán)禁作為其他電氣設(shè)備的PE線。

（6）可資利用的金屬管道和裝置外導(dǎo)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?xì)怏w或可燃液體的管道嚴(yán)禁作為PE線；易彎曲或撓性的金屬管道不宜作為PE線。

對(duì)于以下部分只能采用專用的接地線：

（1）發(fā)電機(jī)、箱式變壓器及其出線柜和封閉母線的外露導(dǎo)電部分；

（2）直接接地的變壓器中性點(diǎn)；

（3）變壓器、發(fā)電機(jī)及系統(tǒng)中性點(diǎn)所接的電抗器、電阻器接線端子；

（4）爆炸氣體危險(xiǎn)環(huán)境l、2區(qū)內(nèi)電力線路及l(fā)區(qū)內(nèi)照明線路；

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

采用上述導(dǎo)體作PE線時(shí)，除電導(dǎo)符合要求外，必須滿足：

（1）保證電氣連續(xù)性，如金屬水管中有水表，則應(yīng)用金屬體跨接；

（2）不受機(jī)械的、化學(xué)的及電化學(xué)的損傷；

（3）采取措施防止移動(dòng)，否則應(yīng)設(shè)有補(bǔ)償措施。

2.截面

PE線的截面必須考慮機(jī)械強(qiáng)度、熱穩(wěn)定，在地下部分還要考慮腐蝕。

（1）最小截面

按下述選用。

①當(dāng)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(hù)物（例如鋼管）內(nèi)的絕緣線時(shí)，其截面必須不小于：有機(jī)械保護(hù)的為2.5 mm2；沒有機(jī)械保護(hù)的為4 mm2

②當(dāng)PE線與截面不大于2.5 mm2 的相線安裝在同一電纜、護(hù)套內(nèi)時(shí)，其截面與相線截面相等。

③對(duì)于架空和懸掛的PE線，可根據(jù)其類型及敷設(shè)跨度按表1選用。在有冰和大風(fēng)的環(huán)境內(nèi)，截面相應(yīng)增大。

（2）按熱穩(wěn)定計(jì)算的截面

計(jì)算方法如式（1）所示，其中溫度調(diào)整系數(shù)K2按式（2）計(jì)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(fēng)化橡膠或熱塑

料絕緣導(dǎo)線或電纜 L≤10 4 16 10

裸導(dǎo)線或被覆冷拔

導(dǎo)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(hù)裝置的故障電流，其故降點(diǎn)阻抗可予忽略，A；

t—保護(hù)裝置的動(dòng)作時(shí)間，s；

K1—計(jì)算系數(shù)，根據(jù)PE線的材質(zhì)、初始溫度θ1及允許最終溫度θ1 選用，如表2、3所示；

K3—保護(hù)裝置的斷開時(shí)間系數(shù).當(dāng)t≥0.2s時(shí)為1，當(dāng)t< 0.2s時(shí)為1.3；

θ1—PE 線的實(shí)際初始溫度，℃；

B—導(dǎo)線在0℃時(shí)電阻率溫度系數(shù)的倒數(shù)，銅：234.5，鋁：220，鋼：202。

為了簡(jiǎn)化計(jì)算，常采用表4所示的方法按相線截面選用相應(yīng)的PE線的截面。因?yàn)檫@個(gè)表編制時(shí)除考慮滿足上述熱穩(wěn)定要求外.還考慮到故障回路有適當(dāng)?shù)沫h(huán)路電阻.所以特別適用于TN系統(tǒng)以及電源中性點(diǎn)經(jīng)阻抗接地、外露導(dǎo)電部分接到電源接地扳上的IT系統(tǒng)。當(dāng)按表4計(jì)算出的PE線截面不是標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格時(shí).則采用最接近的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格的截面；如PE線采用與相線不同的材質(zhì)，則必須不小于按表4計(jì)算出截面的電導(dǎo)。

為節(jié)約金屬，除對(duì)故障環(huán)路的阻抗有要求的系統(tǒng)外.當(dāng)相線截面在95 mm2 及以上時(shí).僅作為保護(hù)用的PE線.其截面雖好按式（1）選用。

表2 線、纜的計(jì)算系數(shù)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(lián)聚氯乙烯及乙丙烯橡膠 丁基橡膠 交聯(lián)聚氯乙烯及乙丙烯橡膠 丁基橡膠 交聯(lián)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 -- -- --