淺談中性線重復(fù)接地和等電位聯(lián)結(jié)的作用

徐志明

（承德市工程質(zhì)量監(jiān)督站，河北 承德 067000）

1 中性線重復(fù)接地和等電位聯(lián)結(jié)的概念

中性線重復(fù)接地過去稱作零線重復(fù)接地，在中性點直接接地的低壓供電系統(tǒng)中，中性線在供電變壓器處接地，在低壓供電線路的干線和支線的終端以及沿線，或引入建筑物處，中性線一處或多處通過接地裝置與大地再次進(jìn)行連接，稱為重復(fù)接地。重復(fù)接地是TN接地系統(tǒng)中不可缺少的安全措施。

等電位聯(lián)結(jié)是將建筑物電氣裝置外露導(dǎo)電部分與裝置外導(dǎo)電部分做電位基本相等的連接。又根據(jù)不同工程部位設(shè)置總等電位聯(lián)結(jié)、輔助等電位聯(lián)結(jié)和局部等電位聯(lián)結(jié)。

2 中性線斷線事故的危害及中性線重復(fù)接地的作用

圖1中未設(shè)置中性線重復(fù)接地，當(dāng)供電干線N在A點發(fā)生斷線故障時，原接于單相線路的電器1、2、3由于 A 點斷路，分別接于 L1、L2、L3兩相間，故障電流Id如圖一虛線箭頭所示形成通路，原1、2、3單相220V設(shè)備將承受接近線間電壓380V，單相用電設(shè)備由于過電壓燒毀。由于供電系統(tǒng)電纜N斷線或變壓器處N干線斷線或接觸不良而燒毀家用電器的工程實例不可勝數(shù)。為預(yù)防這一事故發(fā)生，對于TN接地系統(tǒng)的工程，在三相四線或五線供電時在電源進(jìn)線處，N線應(yīng)做重復(fù)接地。

圖2中當(dāng)在電源進(jìn)線配電箱處設(shè)置了中性線重復(fù)接地后，A點斷線后，由于重復(fù)接地的作用，抑制了A點設(shè)備處N線電位升高，故障電流Id通過相線-設(shè)備-重復(fù)接地體-電源形成通路。當(dāng)故障電流達(dá)到電源處保護開關(guān)動作電流時，開關(guān)動作切斷故障回路電源，而此時設(shè)備承受電壓接近單相電壓，不會燒毀單相用電設(shè)備。但如果故障回路的阻抗較大時，故障電流較小，如電源處保護開關(guān)接地故障整定電流值不合適時，就不能迅速切斷或發(fā)現(xiàn)（可動作于報警信號）故障回路，使線路帶病工作。

可見中性線重復(fù)接地能夠抑制負(fù)荷側(cè)中性點電位漂移，降低故障持續(xù)時間和接觸電壓。能夠預(yù)防由于接地點前供電干線中性線斷線或接觸不良，而造成接地或接零設(shè)備外殼電位升高發(fā)生電擊危險或燒毀單相用電設(shè)備事故的發(fā)生。

3 預(yù)防中性線電位升高和斷線事故的措施

在低壓供配電系統(tǒng)設(shè)計中應(yīng)根據(jù)變配電室位置，供電電纜規(guī)格、供電距離及接地保護形式，通過計算合理選擇供電系統(tǒng)保護開關(guān)的接地故障整定值。應(yīng)根據(jù)工程的進(jìn)線形式和進(jìn)線方式，合理選擇中性線重復(fù)接地點在住宅工程中的位置，由于接地點越靠近用電設(shè)備對供電干線保護范圍越大，對N干線斷線時抑制用電設(shè)備處N線電位升高越有利，因此將N線重復(fù)接地點設(shè)置在三相與單相分解處（對于住宅工程一般為用戶總集中計量箱處）是合理的。對于單相供電線路，不允許N線與接地進(jìn)行連接，否則不能及時發(fā)現(xiàn)N線斷線故障而造成單相設(shè)備帶病工作，存在安全隱患。另外“住宅建筑電氣設(shè)計規(guī)范”自2012年4月1日實施，第6.3.2條規(guī)定“每套住宅應(yīng)設(shè)置自恢復(fù)式過、欠電壓保護電器?！痹谟脩舳穗妷焊哂诨虻陀谙嚯妷旱囊欢ǚ秶?，影響家用電器正常工作時，及時切斷電源，目的是預(yù)防T-CS、TN-C和TT系統(tǒng)中當(dāng)N干線發(fā)生斷線等故障時，造成電位偏移燒毀單相用電設(shè)備引起火災(zāi)，甚至?xí)＜叭松戆踩?/p>

在施工過程中要保證安裝質(zhì)量，保證保護電器靈敏性和可靠性，盡量減小N、PE干線、支線的阻抗，增大接觸面積，減小接觸電阻。尤其在配電箱、柜等設(shè)備安裝過程中應(yīng)注意以下幾點：

3.1 各開關(guān)規(guī)格型號是否符合設(shè)計要求，漏電開關(guān)的漏電電流和動作時間是否符合設(shè)計要求；

3.2 N、PE匯流排是否設(shè)置齊全，規(guī)格是否滿足規(guī)范和設(shè)計要求；

3.3 N、PE支線是否單獨由干線放射式引出，連接是否可靠，有無串聯(lián)現(xiàn)象；

3.4 N線重復(fù)接地是否按設(shè)計要求設(shè)置，連接線截面是否按進(jìn)線電纜截面配合選取，N、PE線截面應(yīng)滿足最小截面要求；如表1：

3.5 導(dǎo)線、電纜連接處是否有縮徑，配件不匹配增加回路阻抗等現(xiàn)象，尤其對N線及其重復(fù)接地進(jìn)行重點檢查。

在運行過程中應(yīng)注意觀察系統(tǒng)是否有異?，F(xiàn)象出現(xiàn)（比如N線帶電、電氣設(shè)備達(dá)不到額定功率等），經(jīng)常檢查和維護及早發(fā)現(xiàn)和排除N干線斷線或接觸不良故障。只要保證配電箱（柜）內(nèi)三相四線供電的N干線不發(fā)生斷線或接觸不良事故或即使發(fā)生該事故，保護開關(guān)也能夠及時發(fā)現(xiàn)和切斷故障回路，就不會使設(shè)備長時間帶病工作造成事故，可見保證供電系統(tǒng)中性線連接可靠性和設(shè)置中性線重復(fù)接地對保護住宅工程中單相電器設(shè)備至關(guān)重要。

表1

4 中性線重復(fù)接地和等電位聯(lián)結(jié)對接觸電壓的影響

如圖3某六層住宅工程，層高3米，電源進(jìn)線處設(shè)置了總等電位聯(lián)結(jié)，每戶浴室設(shè)置局部等電位聯(lián)結(jié)，線路規(guī)格和長度標(biāo)于圖3上。

經(jīng)查《工業(yè)與民用配電設(shè)計手冊》第三版相關(guān)數(shù)據(jù)知 BV-2.5mm2銅芯導(dǎo)線電阻為 8.36Ω/km，BV-10mm2為 2.04Ω/km，YJV-4x50mm2電纜為 0.435Ω/km。如浴室內(nèi)發(fā)生單相接地故障，忽略線路電抗，定量計算下列各種情況A處的的接觸電壓，原始計算數(shù)據(jù)如下：U=220V，Z2.5=8.36×5×10-3=41.8mΩ，Z10=2.04×3×5×10-3=30.6mΩ，Z50=0.435×10×10-3=43.5mΩ。

4.1 未設(shè)置等電位聯(lián)結(jié)，中性線在入戶配電箱處進(jìn)行了重復(fù)接地故障電流Id=U/ΣZ=220/[(41.8+30.6+43.5)×2×10-3]=949A，人體A處的接觸電壓為故障電流流經(jīng)AB、BC和CD段PE線上的壓降之和即Ut=UAD=UAB+UBC+UCD=949×(41.8+30.6)×10-3+949×43.5×10-3/(10+4+43.5×10-3)=69V高于安全電壓50V，如無重復(fù)接地則 Ut=UAE=UAB+UBC+UCE=949×(41.8+30.6+43.5)×10-3=110V，可見設(shè)置重復(fù)接地能夠降低接觸電壓但效果不明顯，接觸電壓均在安全電壓以上，不能有效保證人員不發(fā)生觸電事故。

4.2 在電源進(jìn)線處設(shè)置總等電位聯(lián)結(jié)

人體A處的接觸電壓為故障電流流經(jīng)AB和BC段PE線上的壓降之和即Ut=UAD=UAC=(41.8+30.6)×949×10-3=69V，亦大于安全電壓 50V。

4.3 由本層戶配電箱引局部等電位聯(lián)結(jié)線的局部等點位聯(lián)接 Ut=UAF=UAB=949×41.8×10-3=40V，低于安全電壓50V。

4.4 浴室內(nèi)應(yīng)設(shè)置直接連接插座PE線的局部等電位聯(lián)接

如設(shè)置就近連接浴室內(nèi)插座PE線的局部等電位聯(lián)結(jié)則接觸電壓僅為故障電流在設(shè)備2米PE線上的壓降即 Ut=949×2×8.36×10-3=16V遠(yuǎn)小于安全電壓50V，不會造成電擊事故。通過上面的計算結(jié)果可見，等電位聯(lián)結(jié)對于限制接觸電壓，降低電擊危險是有效的。

對于浴室等潮濕場所設(shè)置的局部等電位聯(lián)結(jié)，要滿足接觸電壓不超過25V的規(guī)范規(guī)定，應(yīng)采用就近連接的局部等電位，盡量縮短連接線長度減小PE線阻抗。新頒布的“住宅建筑電氣設(shè)計規(guī)范”于2012年4月1日實施，其中第10.2.2條規(guī)定：局部等電位聯(lián)結(jié)應(yīng)包括衛(wèi)生間內(nèi)金屬給水排水管、金屬浴盆、金屬洗臉盆、金屬采暖管、金屬散熱器、衛(wèi)生間電源插座的PE線以及建筑物鋼筋網(wǎng)。對衛(wèi)生間局部等電位聯(lián)結(jié)的對象，有了更明確的規(guī)定，另根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)圖集“等電位聯(lián)結(jié)安裝”說明部分關(guān)于浴室的局部等電位聯(lián)結(jié)：如果浴室內(nèi)原無PE線，浴室內(nèi)的局部等電位聯(lián)結(jié)不得與浴室外的PE線連接，因PE線有可能因別處的故障而帶電位，反而能引入別處的電位，如果浴室內(nèi)有PE線，浴室內(nèi)局部等電位連結(jié)必須與該PE線相連。說明了局部等電位聯(lián)結(jié)只允許連接浴室內(nèi)插座PE線的原因。設(shè)計和施工過程中應(yīng)注意具體做法。

中性線進(jìn)行重復(fù)接地的主要作用是，抑制中性線電位漂移，防止中性線電位升高后燒毀單相用電設(shè)備事故的對發(fā)生。對接觸電壓的影響不大，而等電位聯(lián)結(jié)是TN系統(tǒng)降低接觸電壓的有效途徑。兩者在住宅工程中的作用不可相互替代。因此在住宅工程中，對于變壓器位于建筑外采用TN-C系統(tǒng)三相四線制進(jìn)線的工程，中性線重復(fù)接地應(yīng)設(shè)置在入戶配電箱或集中表箱處，且自此處后PE線與N線嚴(yán)格分開，變?yōu)門N-C-S系統(tǒng)，N線不允許再接地，為保證PE線的零電位，盡可能使PE線與地進(jìn)行多處連接。對于變壓器位于建筑內(nèi)的工程，采用TN-S和TN-C-S系統(tǒng)，為降低接觸電壓，滿足不同場所對接觸電壓限制的規(guī)定，進(jìn)行總等電位聯(lián)結(jié)、局部等電位聯(lián)結(jié)和輔助等電位聯(lián)結(jié)等，并保證連接的有效、耐，保證用電安全。

[1]中國建筑標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計研究院（編）.住宅建筑電氣設(shè)計規(guī)范[Z].北京:中國建筑工業(yè)出版社,2011.

[2]中國航空工業(yè)規(guī)劃設(shè)計研究院(編).工業(yè)與民用配電設(shè)計手冊[Z].北京:中國電力出版社,2005.

[3]中國建筑標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計研究院(編).等電位聯(lián)結(jié)安裝[Z].北京:中國計劃出版社,2006.