再看电气安全的几个问题

2021/10/10 16:38:03 人评论 次浏览 分类:电工基础  文章地址:/tech/3992.html

文章《再看电气安全的几个问题》内容主要分两个部分,描述3个问题:
1、单相接地故障沿PE线产生危险压降的问题,风机水泵金属外壳是否再接扁钢接地;
2、风机水泵外壳接扁钢,扁钢接LEB,LEB接MEB还是结构钢筋的问题;
2、A设备发生单相接地故障,致使其他回路正常工作的B设备金属外壳带危险电压的问题。

电力仪表在本文主要讨论前两个问题。


1、PE线故障电压降和风机、水泵外壳是否要经扁钢接地

欧洲杯专家预测知道,建筑物内做总等电位是必须的,配线箱与建筑物MEB连接,然后为各个设备供电。

其中有一点与设计相关的是,监理经常会要求将水泵、风机之类的固定设备外壳通过扁钢再与接地端子排连接。而设计认为风机水泵外壳已经接了PE线,纳入总等电位系统,无需再连接扁钢。


这个问题其实是室内总等电位前提下,发生碰壳单相接地故障,沿PE线产生的电压降问题。

总等电位联结时电气设备供电示意图
图1 总等电位联结时电气设备供电示意图

如上图所示,建筑物作了总等电位联结,设置总等电位端子箱MEB,配电箱PE与MEB连接,然后为设备c供电,设备c发生碰壳事故(相线与外壳连接),那设备c的金属外壳预期接触电压有多少?


也就是说人手摸金属外壳,施加在人身上的危险电压是否超过一般环境下的安全电压50V。


如上图 施加在人身上的危险电压是摸设备c金属外壳的手到脚的电位差,因为做了总等电位,人站在设备c处的脚与MEB处那标的脚是同一个电位,那么手—脚的电压就是故障电流流过PE支线和PE干线的电压之和,上图的等效电路如下所示。

等效电路图
图2 等效电路图

因为总等电位的缘故,计算手和脚之间的电位差,就是计算C手和a脚(紫色线连接的两点)之间电位差。
根据欧姆定律,ac间电位差为900×(37+32)/1000=62.1V>50V安全电压。这就需要采取措施。

如果按监理方法再将水泵风机外壳通过扁钢接地,如下图所示:


图3 将将水泵风机外壳通过扁钢接地的等效电路图

因为风机水泵PE线与金属外壳连接,金属外壳再通过扁钢接地,那么就如上图一样,风机水泵PE和LEB连接,那么手与脚之间电位差就从原来c与MEB之间(紫色线)变为c和LEB之间(深蓝线)之间电位差。


可知c和LEB之间只有一个PE支线电阻37mΩ,根据欧姆定律c-LEB之间电位差为900×37/1000=33.3V<50V安全电压。


这个例子的前提是故障电流900A,实际设计没有人会告知这个已知条件,需要自己去计算得到。


工程上通常作法如下图



2、风机水泵接扁钢,扁钢接LEB,LEB接哪里?

一般情况,设计时欧洲杯专家预测会在水泵房、风机房设置LEB接地端子箱,然后接地端子箱出扁钢与风机水泵外壳连接,现在问题是LEB与谁连接?

主流有两种画法:①LEB通过单独接地扁钢与MEB连接;②LEB就近与柱内钢筋连接。


个人推荐第二种画法,因为第一种画法治标不治本。


如上图设置的LEB通过扁钢与MEB连接,等效电路图如右所示,仅仅是在干线PE基础上增加一个并联旁路,人和手之间电位差为900×(支线PE电阻+干线PE并联扁钢电阻),其值很可能还是大于安全电压50V。


为降低手和脚之间电位差,LEB通过扁钢接水泵外壳后还需要与本层地板钢筋连接(人脚踩在地板上)才能起到局部等电位作用,画法可参照北京院作法。


LEB设置在电气竖井或者设备房,采用结构钢筋作为接地干线,个人建议说明增加一句,LEB同时与结构钢筋和本层底板钢筋可靠连接。

LEB同时与结构钢筋和本层底板钢筋可靠连接

现实中,水泵发生碰壳故障时,人可能一手摸水泵、一手摸桥架,所以除了考虑人脚之间电位差还需要考虑两手之间电位差,因此需将桥架、穿线金属管等同设备外壳或设备基础金属支架连接,保持同等电位。


3、离MEB多远的配电箱、风机水泵外壳需要扁钢再次接地呢?

这个问题可以看任老的新书《低压配电设计解析相关章节-《SEB设置的PE导体最大允许长度查询表》内容。

另,民用建筑每层都有电气竖井,竖井内通常设置LEB和一圈接地扁钢,配电箱PE排同时与LEB连接,以降低预期接触电压。


而工业大型厂房,分配电箱距MEB可能距离很长,欧洲杯专家预测知道配电箱同风机水泵一样为一类设备,PE线过长也会出现单相接地故障电流在PE线压降超过安全电压的情况。这类问题在工业建筑很容易忽略,所以建议厂房跨度较大时,分配电箱处PE排就近重复接地一下。


小结:

1、设计中建议风机、水泵房等设备间设置接地端子箱,说明中写上风机、水泵外壳通过25×4接地扁钢与接地端子箱可靠连接(写说明就行,不用画图,即满足监理要求,又提高安全保证,还不用画出来);
2、每个强电竖井内设置接地端子箱,竖井内所有配电箱PE排与接地端子箱可靠连接;
3、大跨度工业建筑,分配电箱距MEB超过50m建议就地设置接地端子箱,配电箱PE排与接地端子箱可靠连接;
4、上述区域设置的接地端子箱就近与结构钢筋(柱内钢筋和本层底板钢筋)可靠连接,不建议通过扁钢去连接MEB。

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