低壓成套開關(guān)設(shè)備保護(hù)接地過門線探討

徐森，宋巍

中國質(zhì)量認(rèn)證中心上海分中心，上海，201206

0 引言

在電力系統(tǒng)中，低壓成套開關(guān)設(shè)備作為一種使用范圍廣、安全性要求高的產(chǎn)品，設(shè)備存在安全問題，不僅會對安裝、使用者帶來人身威脅，甚至?xí)φ麄€電力系統(tǒng)產(chǎn)品影響。因此中國政府將低壓成套開關(guān)設(shè)備的部分產(chǎn)品列入了強(qiáng)制性產(chǎn)品認(rèn)證目錄，通過強(qiáng)制性認(rèn)證制度，保證企業(yè)生產(chǎn)的成套開關(guān)設(shè)備滿足安全要求。 產(chǎn)品保證必要的安全等級，針對不同情況，采取相應(yīng)的電擊防護(hù)措施。主要的防護(hù)措施有基本防護(hù)和故障保護(hù)。其中基本防護(hù)措施有：①防止直接與危險帶電部件接觸，利用成套設(shè)備本身適宜的結(jié)構(gòu)措施，或在安裝過程中采取的附加措施來獲得防護(hù)；②由絕緣材料提供基本絕緣，將危險帶電部分應(yīng)用絕緣完全覆蓋；③擋板或外殼防護(hù)，用空氣絕緣的帶電部件安置在外殼內(nèi)部或擋板后面。

故障保護(hù)措施有：①設(shè)置保護(hù)導(dǎo)體，每臺成套開關(guān)設(shè)備安裝保護(hù)導(dǎo)體，以便于電源自動斷開；②成套設(shè)備的所有外露可導(dǎo)電部分連接在一起，并連接至電源保護(hù)導(dǎo)體上，或者通過接地導(dǎo)體與接地裝置連接，這種連接可以用金屬螺釘、焊接或用其它導(dǎo)體連接來實(shí)現(xiàn)；③成套設(shè)備內(nèi)部保護(hù)導(dǎo)體的設(shè)計(jì)為能夠承受在的安裝場地可能遇到的由為其供電的外部電路故障所引起的最大熱應(yīng)力和動態(tài)應(yīng)力等措施。

低壓成套開關(guān)設(shè)備的柜門、上蓋等作為一種外露可導(dǎo)電部件，它們是成套開關(guān)設(shè)備上能觸及到的可導(dǎo)電部件，在正常狀況下不帶電，但在故障情況下可能會成為危險帶電部分。為了保證低壓成套開關(guān)設(shè)備在使用過程中起到故障保護(hù)作用，采用多股保護(hù)接地過門線將門、上蓋與架構(gòu)相連是一種良好的保護(hù)措施。因?yàn)楸Ｗo(hù)接地過門線能很好地起到故障保護(hù)作用，所以受到生產(chǎn)企業(yè)、電力安裝公司、監(jiān)管部門等單位普遍關(guān)注。低壓成套開關(guān)設(shè)備的外形不同，不同結(jié)構(gòu)的設(shè)備可以有單開門、雙開門、上下門；低壓成套開關(guān)設(shè)備的設(shè)計(jì)方案多樣，不同的方案中，電器元件、儀器的安裝位置也不同，因此存在不同應(yīng)用部門對保護(hù)接地過門線的使用方式存在多種理解。

作者在工作中經(jīng)常遇到生產(chǎn)企業(yè)、監(jiān)管部門關(guān)于低壓成套開關(guān)設(shè)備的保護(hù)接地過門線問題，本文將依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)給出探討。低壓成套開關(guān)設(shè)備的外殼材料有金屬材料和非金屬材料，絕緣材料的殼體不需要連接過門線，因此本文僅探討金屬材料外殼的保護(hù)接地過門線問題。

1 分析與探討

低壓成套開關(guān)設(shè)備的類型主要包括以下幾種：低壓成套電力開關(guān)和控制設(shè)備、由一般人員操作的配電板（DBO）、建筑工地用成套設(shè)備（ACS）、公用電網(wǎng)動力配電成套設(shè)備等。低壓成套開關(guān)設(shè)備常見的結(jié)構(gòu)包括以下幾種：固定封閉式成套電力開關(guān)設(shè)備、抽出式成套電力開關(guān)設(shè)備、固定分隔式成套開關(guān)設(shè)備等。

電力開關(guān)和控制設(shè)備的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)為：柜體的構(gòu)架用異型鋼加工拼結(jié)成結(jié)構(gòu)件組裝而成；柜門用轉(zhuǎn)軸式活動鉸鏈與構(gòu)架相連，安裝、拆卸方便；裝有電器元件的儀表門用多股線與構(gòu)架相連，柜內(nèi)的安裝件與構(gòu)架間用滾花螺釘連接，整柜構(gòu)成完整的接地保護(hù)電路；柜門、側(cè)板等外觀可見部件用環(huán)氧粉末靜電噴涂。

配電板的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)為：采用軌道拼拆結(jié)構(gòu)，另設(shè)N、PE專用母排及特殊接線端子，安裝的電器元件手柄外露，便于操作，其他帶電部件均遮蓋于上蓋內(nèi)部或門內(nèi)部，使用安全可靠。

建筑工地用成套設(shè)備和公用電網(wǎng)動力配電成套設(shè)備的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)為：由冷軋鋼板彎制焊接而成，機(jī)械強(qiáng)度滿足施工現(xiàn)場的正常使用時所遇到的機(jī)械應(yīng)力、電氣應(yīng)力及熱應(yīng)力；用焊接方式將柜門和架構(gòu)連接，焊接柜門不可拆卸[1]。

低壓成套開關(guān)設(shè)備的柜型多樣，針對不同的柜體結(jié)構(gòu)，具體分析保護(hù)接地過門線連接的安全符合性。目前，我國低壓電力成套開關(guān)設(shè)備執(zhí)行GB/T7251系列標(biāo)準(zhǔn)，在該系列標(biāo)準(zhǔn)GB/T7251.1-2013《低壓成套開關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備第1部分：總則》第8.4.3.2.2章“接地連接性提供的防止成套設(shè)備內(nèi)部故障引起的后果的要求”規(guī)定：在蓋板、門、遮板等部件上裝有電壓值超過特低電壓限值（ELV）的電氣裝置，通常的金屬螺釘連接和金屬鉸鏈連接則被認(rèn)為足以能確保連續(xù)性。如果在蓋板、門、遮板等部件上裝有電壓值超過特低電壓限值（ELV）的器件時，應(yīng)采取附加措施，以保證接地連續(xù)性[2]。

（2）解讀標(biāo)準(zhǔn)條款，確定以下兩個內(nèi)容。

①確定特低電壓限值（ELV）。GB/T3805-2008《特低電壓（ELV）限值》標(biāo)準(zhǔn)用以指導(dǎo)正確選擇人體在正常和故障兩種狀態(tài)下使用各種電氣設(shè)備，并處于各種環(huán)境狀態(tài)下可觸及導(dǎo)電零件的電壓限值，根據(jù)GB/T7251.1-2013對低壓成套開關(guān)設(shè)備的使用環(huán)境和場所，特低電壓限值可選擇為交流55V[3]。

②確定門與設(shè)備架構(gòu)的連接方式。低壓成套開關(guān)設(shè)備的門與架構(gòu)是金屬螺釘連接和金屬鉸鏈連接[4]。

（3）按照GB/T7251.1-2013《低壓成套開關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備 第1部分：總則》標(biāo)準(zhǔn)，并結(jié)合電力成套開關(guān)設(shè)備的實(shí)際情況，分別研究如下不同情況：

①成套開關(guān)設(shè)備的柜門是否安裝有儀表或者操作電器？

②若柜門上安裝有儀表或者操作電器，這些儀表、電器的工作電壓值多少？

③柜門與設(shè)備的如何連接？

（4）針對上述不同的情況，我們對保護(hù)接地過門線的連接做出如下研究分析。

①低壓成套開關(guān)設(shè)備的柜門上沒有安裝有指示儀表和操作的電器、設(shè)備的后門，并用柜門是通過金屬鉸鏈和架構(gòu)進(jìn)行了連接。這種情況無需另外連接保護(hù)接地過門線（如圖1所示）。

圖1 無保護(hù)接地過門線示例1

②低壓成套開關(guān)設(shè)備為雙開門，儀表安裝在上門，下門通過金屬鉸鏈和架構(gòu)進(jìn)行了連接。這種情況下門無需另外連接保護(hù)接地過門線（如圖2所示）。

圖2 無保護(hù)接地過門線示例2

③低壓成套開關(guān)設(shè)備的柜門安裝了儀表或者操作電器，它們的工作電壓小于交流55V，并且柜門是通過金屬鉸鏈和架構(gòu)進(jìn)行了連接。這種情況無需另外連接保護(hù)接地過門線。

④低壓成套開關(guān)設(shè)備的柜門安裝了儀表或者操作電器，儀表或者操作電器的工作電壓超過交流55V，不論柜門通過何種方式與架構(gòu)進(jìn)行了連接，都需要連接保護(hù)接地過門線（如圖3所示）。

圖3 有保護(hù)接地過門線示例

⑤帶有金屬上蓋的由一般人員操作的配電板（DBO）產(chǎn)品，這類產(chǎn)品接地排（PE）的安裝方式一般有兩種，一種用金屬螺桿將接地排直接固定在外殼，另一種用絕緣件支撐件安裝接地排，然后用一根接地線將接地排與外殼連接。由于金屬外殼、上蓋是用噴塑或噴涂進(jìn)行表面處理，上蓋和外殼的可能接觸不良，因此，該類產(chǎn)品另需增加一根將上蓋和外殼連接的導(dǎo)線，以便可靠連接（如圖4和圖5所示）。

圖4 配電箱保護(hù)接地線示例1

圖5 配電箱保護(hù)接地線示例2

根據(jù)上述分析的情況連接或者不連接保護(hù)接地過門線，都應(yīng)驗(yàn)證設(shè)備的故障保護(hù)措施是否符合安全要求。按照GB/T7251.1-2013《低壓成套開關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備 第1部分：總則》10.5.2章“成套設(shè)備外露可導(dǎo)電部分與保護(hù)電路之間的有效接地的連接性”規(guī)定的方法進(jìn)行驗(yàn)證，使用接地電阻測試設(shè)備驗(yàn)證不同外露可導(dǎo)電部件是否有效地連接到進(jìn)線外部保護(hù)導(dǎo)體的端子上，并且電路的電阻不應(yīng)超過0.1Ω[5]。

2 試驗(yàn)

2.1 驗(yàn)證接地連接有效性

為了驗(yàn)證沒有安裝有儀表或者操作電器的柜門接地連接有效性，作者隨機(jī)選取了8個樣本進(jìn)行了試驗(yàn)，試驗(yàn)使用的測試設(shè)備均為企業(yè)的接地電阻測試儀，各型號的接地電阻測試儀符合至少能輸出10A交流電流。結(jié)果如下表所示。

號 柜型 測量位置 連接方式 接地電阻實(shí)測值（mΩ）序測試設(shè)備型號1 JXF 柜門 金屬鉸鏈連接 13 CC2520 2 XL-21 柜門 金屬鉸鏈連接 22 LK2678BX 3 GGD 下門 轉(zhuǎn)軸式活動鉸鏈連接 36 ET2678 4 GGD 后門 金屬鉸鏈連接 42 ET2678 5 MNS 主進(jìn)線柜后門轉(zhuǎn)軸式活動鉸鏈連接 50 CC2520

6 MNS 控制柜后門轉(zhuǎn)軸式活動鉸鏈連接 54 CC2520 7 GCS 主進(jìn)線柜下門轉(zhuǎn)軸式活動鉸鏈連接 47 CC2521 8 GCS 主進(jìn)線柜后門轉(zhuǎn)軸式活動鉸鏈連接 48 CC2521

試驗(yàn)結(jié)果顯示，通過上述方式連接的產(chǎn)品，滿足標(biāo)準(zhǔn)要求的接地電阻不大于0.1Ω要求。

2.2 驗(yàn)證儀表或柜門

為了驗(yàn)證安裝有超過交流55V儀表或者操作電器的柜門，需要連接保護(hù)接地線的故障保護(hù)有效性，作者在隨機(jī)選取的上述樣本進(jìn)行了試驗(yàn)。結(jié)果如下表所示。

序號 柜型 測量位置 連接方式 過門線規(guī)格接地電阻實(shí)測值（mΩ）測試設(shè)備型號1 GGD 上門轉(zhuǎn)軸式活動鉸鏈連接4mm2絞合銅導(dǎo)線11 ET2678 2 MNS 主進(jìn)線柜上門轉(zhuǎn)軸式活動鉸鏈連接4mm2絞合銅導(dǎo)線15 CC2520 3 MNS 控制柜上門轉(zhuǎn)軸式活動鉸鏈連接4mm2絞合銅導(dǎo)線17 CC2520 4 GCS 主進(jìn)線柜上門轉(zhuǎn)軸式活動鉸鏈連接6mm2銅編織線8 CC2521 5 GCS 控制柜上門轉(zhuǎn)軸式活動鉸鏈連接6mm2銅編織線10 CC2521

試驗(yàn)結(jié)果顯示，連接有保護(hù)接地過門線的產(chǎn)品，滿足標(biāo)準(zhǔn)要求的接地電阻不大于0.1Ω要求。

通過上面的對比試驗(yàn)，作者發(fā)現(xiàn)，連接有保護(hù)接地過門線的接地電阻測試值較小；沒有安裝儀表或者操作電器的柜門，通常的金屬螺釘連接和金屬鉸鏈連接能夠符合標(biāo)準(zhǔn)要求[6]。

3 保護(hù)接地過門線的選用

低壓成套開關(guān)設(shè)備是中國強(qiáng)制性認(rèn)證目錄內(nèi)產(chǎn)品，元器件和材料的選用均有規(guī)定要求。成套開關(guān)設(shè)備內(nèi)保護(hù)接地過門線大多用的是滿足GB/T5023、JB/T8734《額定電壓450∕750V及以下聚氯乙烯絕緣電纜電線和軟線》標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)的BV、BVR銅導(dǎo)體，保護(hù)接地過門線宜選用GB/T3956-2008《電纜的導(dǎo)體》中絞合銅導(dǎo)體或軟結(jié)構(gòu)銅導(dǎo)體（見下表）。

標(biāo)稱截面積/mm2 20℃導(dǎo)體最大電阻（Ω/km）絞合導(dǎo)體 軟導(dǎo)體1.5 12.1 13.3 2.5 7.41 7.98 4 4.61 4.95 6 3.08 3.30 10 1.83 1.91

建議選用2.5 mm2以上規(guī)格的絞合銅導(dǎo)體或軟結(jié)構(gòu)銅導(dǎo)體用于保護(hù)接地過門線。BV、BVR結(jié)構(gòu)的導(dǎo)線顏色應(yīng)為黃/綠雙色，導(dǎo)線的端頭處壓接經(jīng)過電鍍處理的銅制冷壓端頭，保護(hù)接地應(yīng)可靠，并留有充分的旋轉(zhuǎn)余地，保證門開啟導(dǎo)線不受損傷。

4 結(jié)語

從單個成套開關(guān)設(shè)備看，保護(hù)接地過門線的使用量很少，但在實(shí)際中，有些用戶要求所有的柜門都必須連接有過門線，甚至要求所有的過門線要使用銅編織線。從資源節(jié)約和保證安全的兩個角度分析，我們認(rèn)為首先要確保產(chǎn)品符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定要求，其次要符合資源節(jié)約的社會責(zé)任，做出合理的設(shè)計(jì)要求。