电气装置接地补充1.docx
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电气装置接地补充1
电气装置接地（补充1）
【1】
PEN导体连接
GB16895.3-201X《低压电气装置第5-54部分接地配置和保护导体》（征求意见稿）
543.4PEN、PEL或PEM导体
注：
由于这些导体有两种功能，既为PE导体又为N导体、L导体或M导体，应满足所有功能的要求。
543.4.1PEN、PEL或PEM导体只能在固定的电气装置中采用，而且，考虑到机械强度原因，其截面积不应小于：
10mm2铜或16mm2铝。
注1：
基于电磁兼容（EMC）原因，PEN导体不应安装在装置受电点负荷侧（见GB/T16895.10-2010第444.4.3.2条）。
注2：
IEC60079-14爆炸性气体环境用电气设备第15部分：
危险场所电气安装（煤矿除外）标准不允许在爆炸性环境中使用PEN、PEL或PEM导体。
543.4.2PEN、PEL或PEM导体应按线导体额定电压加以绝缘。
布线系统的金属外护物不应用作PEN、PEL或PEM导体，但符合IEC60439-2要求的母线干线系统和符合IEC61534-1要求的电源导轨系统除外。
注：
产品委员会要考虑由PEN、PEL或PEM导体可能对设备产生电磁干扰（EMI）的影响。
543.4.3如果从装置的任一点起，中性导体/中间导体/线导体和保护功能导体分别采用单独的导体，则不允许将该中性导体/中间导体/线导体再连接到装置的任何其它的接地部分。
然而，允许由PEN、PEL或PEM导体分接出的中性导体/中间点导体/线导体和保护接地导体超过一根以上。
如果在装置的某处将中性点导体、中点导体、线导体和保护接地导体分开，则在该处后，中性导体、中点导体、线导体不得再连接。
PEN、PEL或PEM导体应连接到保护接地导体的端子或母排上（见图54.1a），除非有专为PEN、PEL或PEM导体连接的专用端子或母排（图54.1b和图54.1c给出示例）。
图54.1a-示例1
图54.1b-示例2
图54.1c-示例3
索引
MDB总配电盘
图54.1-PEN导体连接的示例
注：
在以直流SELV供电的电气系统内，例如电信系统，没有PEL或PEM导体。
543.4.4外界可导电部分不应用作PEN、PEL或PEM导体。
共用接地极
GB/T16895.10-2010《低压电气装置第4-44部分：
安全防护电压骚扰和电磁骚扰防护》
444.5.1接地极的相互连接
对于数座建筑物，当电子设备用于各建筑物间的通信和数据交换时，连接到等电位导体网的多个专用的和独立的接地极的概念可能不能满足要求，理由如下：
-不同接地极间存有耦合并导致设备电压不可控地升高；
-相互连接的设备可有不同的参考地电位；
-存有电击的危险，特别是大气过电压的情况。
因此，所有保护和功能接地导体宜连接到同一个的总接地端子。
此外，与建筑物有关的所有接地极，即保护、功能和雷电防护的接地极应相互连接，见图44.R12。
在数座建筑物的情况下，接地极相互连接不可能或不可行时，推荐通信网络采用电气分隔，例如，采用光纤连接，见444.4.10款。
图44.R12相互连接的接地极
保护和功能联结导体应各自连接到总接地端子上，这样当一根导体断开时，所有的其余导体仍保持固定的方式连接到总接地端子上。
冲击接地电阻值
对于接地电阻值，有两个数值：
一个是工频接地电阻值，即当接地装置通过工频电流时，所呈现出来的电阻值就是工频接地电阻值；另一个就是防雷接地装置的冲击接地电阻值，即当防雷接地装置承受雷电冲击电压和冲击电流时（非工频范围）所呈现出来的就是冲击接地电阻值。
冲击接地阻抗：
接地体电压峰值与接地体电流峰值之比，通常两者峰值不会同时发生。
一般地讲，冲击接地电阻并不等于工频接地电阻。
这是因为强大的雷电流自接地体流入土壤时，会在接地体附近形成很强的电场，将其击穿并产生火花，这相当于增加了接地体的截面积，增加了泄流面积，减少了接地电阻。
在强电场的作用下，土壤电阻率也有所降低，减小了接地电阻。
另一方面，由于雷电流陡度很大，有高频脉冲特性，使接地体本身的电抗增大，接地电阻有可能增大。
雷电是很复杂的，其三个特性（陡度、幅值、持续时间）及作用次数，虽有了一定程度的了解，目前尚无法用仪器测得冲击接地电阻值。
GB/T21714.1-2015《雷电防护第1部分：
总则》
３.50
冲击接地阻抗 impulseearthingimpedance
接地体电压峰值与接地体电流峰值之比，通常两者峰值不会同时发生。
IEC62305-1:
2010Protectionagainstlightning–Part1:
Generalprinciples
3.50
conventionalearthingimpedance
ratioofthepeakvaluesoftheearth-terminationvoltageandtheearth-terminationcurrentwhich,ingeneral,donotoccursimultaneously
GB/T21714.3-2015《雷电防护第3部分：
建筑物的物理损坏和生命危险》
3.13
冲击接地阻抗 conventionalearthingimpedance
接地体电压峰值与接地体电流峰值之比，通常两者峰值不会同时发生。
5.4接地装置
5.4.1一般要求
将雷电流（高频特性）分散入地时，为使任何潜在的过电压降到最小，接地装置的形状和尺寸很重要。
一般来说，建议采用较小的接地电阻（如果可能，低频测量时小于10Ω）。
从雷电防护观点来看，接地装置最好为单一、整体结构，可适用于任意场合（例如：
雷电防护、电力系统和通信系统）。
”
接地装置应按6.2的要求连接。
注：
不同材料的接地装置相连，可能会引起严重的腐蚀。
在工程设计中，采用“冲击接地阻抗”，还是采用“约定接地阻抗”，有待最后确定。
接地装置冲击接地电阻与工频接地电阻的换算【1286】
（1）接地装置冲击接地电阻与工频接地电阻的换算应按下式确定：
式中R～－接地装置各支线的长度取值小于或等于接地体的有效长度le或者有支线大于le而取其等于le时的工频接地电阻，Ω；
A－换算系数，其数值宜按图1-1确定；
RI－所要求的接地装置冲击接地电阻，Ω。
（2）接地体的有效长度应按下式确定：
式中le－接地体的有效长度，应按图1-2计量，m；
ρ－敷设接地体处的土壤电阻率，Ω•m。
（3）环绕建筑物的环形接地体应按以下方法确定冲击接地电阻：
1）当环形接地体周长的一半l大于或等于接地体的有效长度le时，引下线的冲击接地电阻应为从与该引下线的连接点起沿两侧接地体各取le长度算出的工频接地电阻（换算系数A等于1）。
2）当环形接地体周长的一半l小于le时，引下线的冲击接地电阻应为以接地体的实际长度算出的工频接地电阻再除以A值。
（4）与引下线连接的基础接地体，当其钢筋从与引下线的连接点量起大于20m时，其冲击接地电阻应为以换算系数A等于1和以该连接点为圆心、20m为半径的半球体范围内的钢筋体的工频接地电阻。
图1-1换算系数A
注：
l为接地体最长支线的实际长度，其计量与le类同。
当它大于le时，取其等于le。
图1-2接地体有效长度的计量
【2】
电缆U0/U选择【778】
DL/T401-2002《高压电缆选用导则》（neqIEC183：
1984）中的
“3电缆和附件的额定电压
3.1在本标准中以U0、U表示电缆和附件的额定电压，以Um表示电缆运行最髙电压；以Upl和Up2分别表示其雷电冲击和操作冲击绝缘水平。
这些符号的意义如下：
U0—设计时采用的电缆和附件的每一导体与屏蔽层或金属套之间的额定工频电压；
U—设计时采用的电缆和附件的任何两个导体之间的额定工频电压；
Um—设计时采用的电缆和附件的任何两个导体之间的运行最高电压，但不包括由于事故和突然甩负荷所造成的暂态电压升髙；
注：
U值仅在设计非径向电场的电缆和附件时才有用。
Upl—设计时采用的电缆和附件的每一导体与屏蔽层或金属套之间的雷电冲击耐受电压之峰值；
Up2—设计时采用的电缆和附件的每一导体与屏蔽层或金属套之间的操作冲击耐受电压之峰值。
3.2电缆的额定电压值U0/U和Um的关系列于表1。
表1电缆的额定电压值U0/U和Um的关系kV
序号
U0/U
Um
1
2
3
4
5
6
7
8
9
1.8/3,3/3
3.6/6,6/6
6/10,8.7/10
8.7/15,12/15
18/20
18/30,18/33
26/45,26/47
36/60,36/66，36/69
64/110，64/115
3.6
7.2
12
17.5
24
36
52
72.5
123
（根据IEC60183：
1984A1：
1990修订）
5.1电力系统种类
A类：
接地故障能尽可能快地被清除，但在任何情况下不超过lmin的电力系统。
B类：
该类仅指在单相接地故障情况下能短时运行的系统。
一般情况下，带故障运行时间不超过lh。
但是，如果有关电缆产品标准有规定时，则允许运行更长时间。
注：
应该认识到在接地故障不能被自动和迅速切除的电力系统中，在接地故障时，在电缆绝缘上过高的电场强度使电缆寿命有一定程度的缩短。
如果预期电力系统经常会出现持久的接地故障，也许将该系统归为下述的C类是经济的。
C类：
该类包括不属于A类或B类的所有系统。
5.4Upl的选择
根据线路的冲击绝缘水平、避雷器的保护特性、架空线路和电缆线路的波阻抗、电缆的长度以及雷击点离电缆终端的距离等因素通过计算后确定，但不应低于表2的规定值。
表2电缆的雷电冲击耐受电压kV
IEC60183：
2015Guidancefortheselectionofhigh-voltageA.C.cablesystems
5.2Systemcategories
Thefollowingdetailsapply:
–CategoryA
Thiscategorycomprisesthosesystemsinwhichanyphaseconductorthatcomesin
contactwithearthoranearthconductorisdisconnectedfromthesystemwithin1min.
–CategoryB
Thiscategorycomprisesthosesystems,which,underfaultconditions,areoperatedfora
shorttimeonlywithonephaseearthed.Thisperiodshould,ingeneral,notexceed1h,but
alongerperiodcanbetoleratedasspecifiedintherelevantcablestandard.
–CategoryC
ThiscategorycomprisesallsystemswhichdonotfallintocategoryAorB.
Referenceshouldbemadetotherelevantcablestandardschoosing,forexample,betweenthoselistedinClause2.
Inasystemwhereanearthfaultisnotautomaticallyandpromptlyisolated,theextrastressesontheinsulationofcablesduringtheearthfaultreducethelifeofthecablestoacertaindegree.Ifthesystemisexpectedtobeoperatedfairlyoftenwithapermanentearthfault,itisadvisabletoclassifythesystemincategoryC.
Table1–RelationshipbetweenU0/Uand（Um）andimpulsevoltages
Ratedvoltage
ofcablesand
accessories
Nominalsystem
voltage
Highestvoltage
forequipment
Lightningimpulse
voltagefor
equipment
Switchingimpulse
voltagefor
equipment
U0/kV
U/kV
Um/kV
Up/kV
Up/kV
1,8
3
3,6
40
3
3
3,6
40
3,6
6
7,2
60
6
6
7,2
60
6
10
12
75
8,7
10
12
75
8,7
15
17,5
95
12
20
24
125
18
3033
36
170
26
4547
52
250
36
606669
72,5
325
64
110115
123*
550
76
132138
145
650
87
150161
170
750
127
220230
245
1050
160
275287
300
1050
850
190
330345
362
1175
950
220
380400
420
1425
1050
290
500
550
1550
1175
430
700750
800
2100
1550
Othervoltagelevelsmaybeused.Forsuchsystems,thevaluesofU,U0,Umtogetherwithimpulsevoltagesshouldbeclearlygiven,forinstance52/90（100）–lightningimpulse450kV.
高压电缆类别与U0/U和Um见表2-1。
表2-1电缆的额定电压值U0/U和Um的关系单位：
kV
标称电压U
最高电压Um
电缆额定电压U0
A类，B类
C类
1
1.2
0.6
0.6
3
3.6
1.8
3.0
6
7.2
3.6
6.0
10
12
6
8.7
20
24
12
18
35
40.5
21
26
66
72.5
36
50
110
126*
64
—
*IEC标准为123。
低压电线额定电压为300/300、300/500、450/750V。
220V单相供电系统可选择电缆额定电压为300/300V；220/380V系统：
接地型式IT系统应选择电缆额定电压为450/750V，接地型式TN或TT系统可选择电缆额定电压为300/500V。
DL/T1531-2016《20KV配电网过电压保护与绝缘配合》
9.4.4应按照下列规定选择电缆的额定电压值：
a）配电网采用低电阻接地方式，单相接地故障能很快切除，在任何情况下故障持续时间不超过lmin时，宜选用第I类额定电压12/20（24）kV的电缆。
b）配电网采用谐振接地方式或不接地，单相故障持续时间在lmin〜2h之间，应选用第II类额定电压18/20（24）kV的电缆。
c）电缆的额定耐受电压见表8。
d）直埋敷设电缆与电缆、管道、道路、构筑物等相互间的允许最小间距可参照DL5449—2012中4.2.5和表4.2.5的规定值。
无间隙金属氧化物避雷器额定电压【1234】
GB11032-2010《交流无间隙金属氧化物避雷器》
额定电压定义：
施加到避雷器端子间的最大允许工频电压有效值，按照此电压所设计的避雷器，能在所规定的动作负载试验（见8.5）中确定的暂时过电压下正确地工作。
注1:
额定电压是表明避雷器规定运行特性的一个重要参考参数。
注2:
本标准定义的额定电压就是在动作负载试验中，在大电流或长持续时间冲击电流之后施加的10s工频电压。
对中压系统中性点不接地或非有效接地系统，发生一相接地故障时，其它两健全相对地电压升为线电压，接地故障持续一段时间（例如2h），按照无间隙金属氧化物避雷器耐受工频电压时间特性，一般10s比2h耐受工频电压要高出15%~25%，因此中压系统中性点不接地或非有效接地系统无间隙金属氧化物避雷器额定电压是中压系统中性点有效接地系统无间隙金属氧化物避雷器额定电压的1.3倍。
可按下式选择
Ur≥kUt
式中：
Ur——无间隙金属氧化物避雷器额定电压，kV；
k——切除短路故障时间系数，10s及以内切除故障k=1.0，10s以上切除故障k=1.3；
Ut——暂时过电压，kV。
在选择无间隙金属氧化物避雷器额定电压时，暂时过电压可按表2－2选取。
表2－2暂时过电压Ut推荐值
接地方式
非直接接地
直接接地
系统标称电压
kV
3～10
35～66
110
暂时过电压
kV
1.1Um
Um
注：
Um为系统最高工作电压，kV
系统最高工作电压Um与电力系统标称电压Un相适应的系统最高工作电压见表2－3
表2－3系统最高工作电压
系统标称电压UnkV
3
6
10
35
66
110
系统最高工作电压UmkV
3.6
7.2
12
40.5
72.5
126
避雷器额定电压推荐值见表2－4～ 表2－6。
表2－4无间隙金属氧化物避雷器额定电压推荐值
接地方式
非直接接地
直接接地
10s及以内切除故障
10s以上切除故障
系统标称电压
kV
3
6
10
35
66
3
6
10
35
66
110
避雷器额定电压
kV
4.0
8.0
13
42
72
5
10
17
54
96
102
由表2－4可以看出，中压系统的无间隙金属氧化物避雷器应按有效接地和非有效接地型式选择额定电压是不同的，以10kV为例，有效接地时无间隙金属氧化物避雷器额定电压为13kV，非有效接地时无间隙金属氧化物避雷器额定电压为17kV。
无间隙金属氧化物避雷器的额定电压选择越高，运行中通过无间隙金属氧化物避雷器的泄漏电流越小，对减轻无间隙金属氧化物避雷器的劣化有利，可以提高运行的可靠性；同时无间隙金属氧化物避雷器的残压增高了，在同样的绝缘水平下，保护裕度会降低。
表2－5保护发电机无间隙金属氧化物避雷器额定电压推荐值
发电机额定电压
kV
3.15
6.3
10.5
13.8
15.75
18
20
22
24
26
避雷器额定电压
kV
4.0
8.0
13.2
17.5
20.0
22.5
25.0
27.5
30.0
32.5
表2－6变压器中性点无间隙金属氧化物避雷器额定电压推荐值
中性点绝缘水平
全绝缘
分级绝缘
系统标称电压
kV
3
6
10
35
66
110
220
330
500
避雷器额定电压
kV
5
10
17
54
96
84
150
84
102
无间隙金属氧化物避雷器最大持续运行电压
无间隙金属氧化物避雷器最大持续运行电压Uc应与无间隙金属氧化物避雷器额定电压Ur近似成正比选用，一般情况下Uc≥0.8Ur且不得低于以下规定值：
直接接地系统
非直接接地系统10s及以内切除故障时
10s以上切除故障时
Uc≥Um（35kV～66kV）
Uc≥1.1Um（3kV～10kV）
保护发电机避雷器持续运行电压不得小于发电机额定电压值。
无间隙金属氧化物避雷器持续运行电压UC和额定电压UR见下表。
表2－7无间隙金属氧化物避雷器持续运行电压和额定电压
系统接地方式
持续运行电压UC
kV
额定电压UR
kV
相地
中性点
相地
中性点
有效接地
110kV
0.45Um
0.75Um
0.57Um
220kV
0.13Um（0.45Um）
0.75Um
0.17Um（0.57Um）
330kV、500kV
0.13Um
0.75Um（0.8Um）
0.17Um
不接地
3kV～20kV
1.1Um;Um·g
1.38Um;1.25Um·g
0.8Um;0.72Um·g
35kV、66kV
Um
1.25Um
0.72Um
消弧线圈
Um;Um·g
;
1.25Um;1.25Um·g
0.72Um；0.72Um·g
低电阻
0.8Um
—
Um
—
高电阻
1.1Um;Um·g
；
1.38Um；1.25Um·g
0.8Um;0.72Um·g
注
1220kV括号外、内数据分别对应变压器中性点经接地电抗器接地和不接地。
2330kV、500kV括号外、内数据分别与工频过电压1.3p.u.和1.4p.u.对应。
3220kV变压器中性点经接地电抗器接地和330kV、500kV变压器或高压并联电抗器中性点经接地电抗器接地时，接地电抗器的电抗与变压器或高压并联电抗器的零序电抗之比小于等于1/3。
4110kV、220kV变压器中性点不接地且绝缘水平低于表21所列数值时，避雷器的参数需另行研究确定。
表13.5-3无间隙MOA持续运行电压和额定电压
系统接地方式
持续运行电压/kV
额定电压/kV
相地
中性点
相地
中性点
110kV直接接地
Um/
0.27Um/0.46Um
0.75Um
0.35Um/0.58Um
不接地
1.10Um
0.64Um
1.38Um
0.80Um
谐振接地
Um
Um/
1.25Um
0.72Um
低电阻接地
0.80Um
0.46Um
Um
Um/
高电阻接地
Um
Um/
1.25Um.
Um/
注：
（1）110kV中性点斜线的上、下方数据分别对应系统无和有失地的
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