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再看電氣安全的幾個(gè)問題

2021/10/10 16:38:03 人評(píng)論 次瀏覽 分類:電工基礎(chǔ)  文章地址:http://www.gsipv.com/tech/3992.html

文章《再看電氣安全的幾個(gè)問題》內(nèi)容主要分兩個(gè)部分,描述3個(gè)問題:
1、單相接地故障沿PE線產(chǎn)生危險(xiǎn)壓降的問題,風(fēng)機(jī)水泵金屬外殼是否再接扁鋼接地;
2、風(fēng)機(jī)水泵外殼接扁鋼,扁鋼接LEB,LEB接MEB還是結(jié)構(gòu)鋼筋的問題;
2、A設(shè)備發(fā)生單相接地故障,致使其他回路正常工作的B設(shè)備金屬外殼帶危險(xiǎn)電壓的問題。

電力儀表在本文主要討論前兩個(gè)問題。


1、PE線故障電壓降和風(fēng)機(jī)、水泵外殼是否要經(jīng)扁鋼接地

我們知道,建筑物內(nèi)做總等電位是必須的,配線箱與建筑物MEB連接,然后為各個(gè)設(shè)備供電。

其中有一點(diǎn)與設(shè)計(jì)相關(guān)的是,監(jiān)理經(jīng)常會(huì)要求將水泵、風(fēng)機(jī)之類的固定設(shè)備外殼通過扁鋼再與接地端子排連接。而設(shè)計(jì)認(rèn)為風(fēng)機(jī)水泵外殼已經(jīng)接了PE線,納入總等電位系統(tǒng),無(wú)需再連接扁鋼。


這個(gè)問題其實(shí)是室內(nèi)總等電位前提下,發(fā)生碰殼單相接地故障,沿PE線產(chǎn)生的電壓降問題。

總等電位聯(lián)結(jié)時(shí)電氣設(shè)備供電示意圖
圖1 總等電位聯(lián)結(jié)時(shí)電氣設(shè)備供電示意圖

如上圖所示,建筑物作了總等電位聯(lián)結(jié),設(shè)置總等電位端子箱MEB,配電箱PE與MEB連接,然后為設(shè)備c供電,設(shè)備c發(fā)生碰殼事故(相線與外殼連接),那設(shè)備c的金屬外殼預(yù)期接觸電壓有多少?


也就是說人手摸金屬外殼,施加在人身上的危險(xiǎn)電壓是否超過一般環(huán)境下的安全電壓50V。


如上圖 施加在人身上的危險(xiǎn)電壓是摸設(shè)備c金屬外殼的手到腳的電位差,因?yàn)樽隽丝偟入娢唬苏驹谠O(shè)備c處的腳與MEB處那標(biāo)的腳是同一個(gè)電位,那么手—腳的電壓就是故障電流流過PE支線和PE干線的電壓之和,上圖的等效電路如下所示。

等效電路圖
圖2 等效電路圖

因?yàn)榭偟入娢坏木壒剩?jì)算手和腳之間的電位差,就是計(jì)算C手和a腳(紫色線連接的兩點(diǎn))之間電位差。
根據(jù)歐姆定律,ac間電位差為900×(37+32)/1000=62.1V>50V安全電壓。這就需要采取措施。

如果按監(jiān)理方法再將水泵風(fēng)機(jī)外殼通過扁鋼接地,如下圖所示:


圖3 將將水泵風(fēng)機(jī)外殼通過扁鋼接地的等效電路圖

因?yàn)轱L(fēng)機(jī)水泵PE線與金屬外殼連接,金屬外殼再通過扁鋼接地,那么就如上圖一樣,風(fēng)機(jī)水泵PE和LEB連接,那么手與腳之間電位差就從原來c與MEB之間(紫色線)變?yōu)閏和LEB之間(深藍(lán)線)之間電位差。


可知c和LEB之間只有一個(gè)PE支線電阻37mΩ,根據(jù)歐姆定律c-LEB之間電位差為900×37/1000=33.3V<50V安全電壓。


這個(gè)例子的前提是故障電流900A,實(shí)際設(shè)計(jì)沒有人會(huì)告知這個(gè)已知條件,需要自己去計(jì)算得到。


工程上通常作法如下圖



2、風(fēng)機(jī)水泵接扁鋼,扁鋼接LEB,LEB接哪里?

一般情況,設(shè)計(jì)時(shí)我們會(huì)在水泵房、風(fēng)機(jī)房設(shè)置LEB接地端子箱,然后接地端子箱出扁鋼與風(fēng)機(jī)水泵外殼連接,現(xiàn)在問題是LEB與誰(shuí)連接?

主流有兩種畫法:①LEB通過單獨(dú)接地扁鋼與MEB連接;②LEB就近與柱內(nèi)鋼筋連接。


個(gè)人推薦第二種畫法,因?yàn)榈谝环N畫法治標(biāo)不治本。


如上圖設(shè)置的LEB通過扁鋼與MEB連接,等效電路圖如右所示,僅僅是在干線PE基礎(chǔ)上增加一個(gè)并聯(lián)旁路,人和手之間電位差為900×(支線PE電阻+干線PE并聯(lián)扁鋼電阻),其值很可能還是大于安全電壓50V。


為降低手和腳之間電位差,LEB通過扁鋼接水泵外殼后還需要與本層地板鋼筋連接(人腳踩在地板上)才能起到局部等電位作用,畫法可參照北京院作法。


LEB設(shè)置在電氣豎井或者設(shè)備房,采用結(jié)構(gòu)鋼筋作為接地干線,個(gè)人建議說明增加一句,LEB同時(shí)與結(jié)構(gòu)鋼筋和本層底板鋼筋可靠連接。

LEB同時(shí)與結(jié)構(gòu)鋼筋和本層底板鋼筋可靠連接

現(xiàn)實(shí)中,水泵發(fā)生碰殼故障時(shí),人可能一手摸水泵、一手摸橋架,所以除了考慮人腳之間電位差還需要考慮兩手之間電位差,因此需將橋架、穿線金屬管等同設(shè)備外殼或設(shè)備基礎(chǔ)金屬支架連接,保持同等電位。


3、離MEB多遠(yuǎn)的配電箱、風(fēng)機(jī)水泵外殼需要扁鋼再次接地呢?

這個(gè)問題可以看任老的新書《低壓配電設(shè)計(jì)解析相關(guān)章節(jié)-《SEB設(shè)置的PE導(dǎo)體最大允許長(zhǎng)度查詢表》內(nèi)容。

另,民用建筑每層都有電氣豎井,豎井內(nèi)通常設(shè)置LEB和一圈接地扁鋼,配電箱PE排同時(shí)與LEB連接,以降低預(yù)期接觸電壓。


而工業(yè)大型廠房,分配電箱距MEB可能距離很長(zhǎng),我們知道配電箱同風(fēng)機(jī)水泵一樣為一類設(shè)備,PE線過長(zhǎng)也會(huì)出現(xiàn)單相接地故障電流在PE線壓降超過安全電壓的情況。這類問題在工業(yè)建筑很容易忽略,所以建議廠房跨度較大時(shí),分配電箱處PE排就近重復(fù)接地一下。


小結(jié):

1、設(shè)計(jì)中建議風(fēng)機(jī)、水泵房等設(shè)備間設(shè)置接地端子箱,說明中寫上風(fēng)機(jī)、水泵外殼通過25×4接地扁鋼與接地端子箱可靠連接(寫說明就行,不用畫圖,即滿足監(jiān)理要求,又提高安全保證,還不用畫出來);
2、每個(gè)強(qiáng)電豎井內(nèi)設(shè)置接地端子箱,豎井內(nèi)所有配電箱PE排與接地端子箱可靠連接;
3、大跨度工業(yè)建筑,分配電箱距MEB超過50m建議就地設(shè)置接地端子箱,配電箱PE排與接地端子箱可靠連接;
4、上述區(qū)域設(shè)置的接地端子箱就近與結(jié)構(gòu)鋼筋(柱內(nèi)鋼筋和本層底板鋼筋)可靠連接,不建議通過扁鋼去連接MEB。

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