翁 國(guó) 璋

[ABB(中國(guó))有限公司 南京分公司, 江蘇 南京 210005]

0 引 言

局部等電位聯(lián)結(jié)是指在建筑物局部范圍內(nèi)將電氣裝置外露可接近導(dǎo)體和其他外露可接近導(dǎo)體的等電位聯(lián)結(jié),為用電安全所必需,對(duì)建筑物防雷和電子信息設(shè)備的防護(hù)以及其干擾必不可少,在一些電擊危險(xiǎn)特別大的場(chǎng)所得到廣泛的應(yīng)用,如浴室、游泳池等特別潮濕的場(chǎng)所內(nèi)。本文以更加直觀明了的現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景來(lái)分析住宅建筑中局部等電位聯(lián)結(jié)的預(yù)期接觸電壓值以及末端配線距離對(duì)其影響,來(lái)探討局部等電位聯(lián)結(jié)的局限性。

1 計(jì)算數(shù)據(jù)來(lái)源依據(jù)

住宅建筑中的局部等電位聯(lián)結(jié)如圖1所示。

按圖1來(lái)計(jì)算預(yù)期接觸電壓的具體數(shù)值及其變化,其中進(jìn)戶線及插座的導(dǎo)線截面按標(biāo)準(zhǔn)JGJ 242—2011《住宅建筑電氣設(shè)計(jì)規(guī)范》[1]中第6.4.6條的規(guī)定,分別選取10 mm2及2.5 mm2。

根據(jù)文獻(xiàn)[2]中第4章第5節(jié)中表4-23及表4-25,查得變壓器的相保阻抗(變壓器的高低電壓、接線組別按常見(jiàn)的選用10/0.4 kV Dyn1)及部分導(dǎo)線的單位阻抗,如表1、表2所示。

圖1 住宅建筑中的局部等電位聯(lián)結(jié)

表1 SC(B)9變壓器的相保阻抗 mΩ

表2 線路單位阻抗 mΩ/m

2 預(yù)期接觸電壓與戶內(nèi)配電箱到插座的配線距離變化之間的關(guān)系

設(shè)從低壓配電開(kāi)關(guān)(如箱變位置)到入戶電表箱(簡(jiǎn)稱入戶配線)的距離為50 m,從入戶電表箱到戶內(nèi)配電箱位置的距離為20 m(相當(dāng)于住在6F),戶內(nèi)配電箱到插座的配線距離為X(單位m),來(lái)分析預(yù)期接觸電壓與X的關(guān)系。

當(dāng)用電設(shè)備(見(jiàn)圖1中微波爐)處發(fā)生單相相線觸碰外殼的接地故障時(shí),故障電流Id計(jì)算公式如下:

以630 kVA的變壓器為例,計(jì)算如下:

當(dāng)圖1中的虛線做局部等電位聯(lián)結(jié)后,人雙手所承受的預(yù)期接觸電壓僅為a-b段保護(hù)導(dǎo)體上的故障電流Id產(chǎn)生的電壓降Uc:

因此,當(dāng)Uc>50 V時(shí),計(jì)算得X>6.52 m。即在前設(shè)條件下,當(dāng)戶內(nèi)配電箱到插座的配線距離>6.52 m時(shí),即便做局部等電位聯(lián)結(jié),人雙手所承受的預(yù)期接觸電壓仍大于安全電壓50 V。

假設(shè)從入戶電表箱到戶內(nèi)配電箱位置的距離分別為10 m、30 m、50 m,則分別求得:X(50-10)>4.41 m 時(shí),Uc>50 V;X(50-30)>8.64 m時(shí),Uc>50 V;X(50-50)>12.9 m時(shí),Uc>50 V。

因此,可以得到:在入戶配線距離(如50 m)及從入戶電表箱到戶內(nèi)配電箱位置的距離(如20 m)一定的情況下,戶內(nèi)配電箱到最末端電器設(shè)備間的配線距離是有限制的,當(dāng)超過(guò)一定距離(如計(jì)算的6.52 m)時(shí),戶內(nèi)即使做局部等電位聯(lián)結(jié),并不能使故障時(shí)的預(yù)期接觸電壓降低到安全電壓以下。

另外,在入戶配線距離一定時(shí)(如50 m),隨著樓層的提高或降低,允許的戶內(nèi)配電箱到最末端電器設(shè)備間配線距離也相應(yīng)地提高或降低。所以,越是低層的樓層允許的戶內(nèi)配電箱到最末端電器設(shè)備間的配線距離越短,即當(dāng)戶內(nèi)配電箱到最末端電器設(shè)備(如插座)間的配線距離一定時(shí),樓層越高,越能體現(xiàn)局部等電位聯(lián)結(jié)的優(yōu)點(diǎn),這在下面分析中也會(huì)進(jìn)一步證實(shí)。

3 預(yù)期接觸電壓與入戶電表箱到戶內(nèi)配電箱位置的配線距離變化之間的關(guān)系

設(shè)戶內(nèi)配電箱到插座的配線距離為6 m,而入戶電表箱到戶內(nèi)配電箱位置的距離變?yōu)閄1(單位m),其他假設(shè)條件不變,計(jì)算預(yù)期接觸電壓的數(shù)值:

當(dāng)按圖1中虛線做局部等電位聯(lián)結(jié)后,人雙手所承受的預(yù)期接觸電壓僅為a-b段保護(hù)導(dǎo)體上的故障電流Id產(chǎn)生的電壓降Uc1:

因此,計(jì)算得X1<17.54 m。即當(dāng)?shù)蛪号潆婇_(kāi)關(guān)(如箱變位置)到入戶電表箱的距離為50 m,戶內(nèi)配電箱到插座的配線距離為6 m時(shí),入戶電表箱到戶內(nèi)配電箱位置的配線距離<17.54 m,即使做局部等電位聯(lián)結(jié),人雙手所承受的預(yù)期接觸電壓仍大于安全電壓50 V。

若從低壓配電開(kāi)關(guān)(如箱變位置)到入戶電表箱的距離分別為30 m、20 m時(shí),通過(guò)計(jì)算得出結(jié)果:X1(30-6)<21.6 m時(shí),Uc1>50 V;X1(20-6)<23.62 m時(shí),Uc1>50 V。

從以上計(jì)算可以得到結(jié)論:在一棟高層建筑中,低壓配電開(kāi)關(guān)(如箱變位置)到單元入戶電表箱的配線距離(如50 m或30 m,本段樓層說(shuō)法與此對(duì)應(yīng))及其家庭戶內(nèi)配線距離(如6 m)相同的情況下,樓層越高(若一層按3 m的配線距離算),如6F(或7F)及以上的樓層,戶內(nèi)做局部等電位聯(lián)結(jié),具有非常明顯的作用,能使故障時(shí)的預(yù)期接觸電壓控制在安全電壓50 V以下;而6F(或7F)以下的樓層,戶內(nèi)做局部等電位聯(lián)結(jié),并不能使故障時(shí)的預(yù)期接觸電壓減少到安全電壓以下(但做局部等電位聯(lián)結(jié)后,能有效地降低預(yù)期接觸電壓)。

4 結(jié) 語(yǔ)

通過(guò)上面的計(jì)算分析可知,實(shí)施局部等電位聯(lián)結(jié)后,當(dāng)發(fā)生單相接地故障時(shí),人體預(yù)期接觸電壓值會(huì)隨著相關(guān)配電線路中各段配線距離的變化而發(fā)生變化。因此,為了保證預(yù)期接觸電壓值<50 V的安全電壓,配線距離應(yīng)保證一定距離。

同時(shí)住宅建筑中,戶內(nèi)最大配線距離一定(如小于6 m)的情況下,低樓層在做好局部等電位聯(lián)結(jié)的同時(shí),還應(yīng)考慮采取其他措施,如采取輔助等電位聯(lián)結(jié)、剩余電流動(dòng)作保護(hù)斷路器等,以保證用電的安全性。