接地极rb(接地极如何算量)

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一、前言

民用建筑电气设计中,依据 JGJ16-2008《民用建筑电气设计规范》第 12.4.2 条要求,低压配电系统中,配电变压器中性点的接地电阻不宜超过 4Ω。

变压器中性点的接地属于系统接地(工作接地),那么系统接地的接地电阻为什么不能超过 4Ω 呢?或是系统接地的接地电阻是不是做的越小对低压配电系统越有利呢?我们下面对 TN 系统来分析一下。

二、TN 系统接地故障时设备外壳带故障电压分析

依据 GB50054-2011《低压配电设计规范》第 5.2.1 条规定:当 TN 系统相导体与无等电位联结作用的地之间发生接地故障时,其接地电阻的比值应符合下式的要求:

Rb/Re≤50/(U-50) [公式一]

U— 相导体对地标称电压(V);

Rb— 所有与系统接地极并联的接地电阻(Ω);

Re— 相导体与大地之间的接地电阻(Ω)。

那么以上这个公式是怎么得来的?我们根据下面的接线示意图来推导一下:

根据以上接线图可知,当 L1 相发生接地故障时,故障电流通过 Re 和 Rb 返回变压器,那么 PEN 线和 PE 线上的电压上升为 Uf,因为用电设备外壳与 PE 线相连接,因此用电设备的外壳电压也上升为 Uf,Uf=Id*Rb,为了使用电设备外壳的电压不超过 50V 的安全电压,就必须要求 Uf 小于等于 50V,即 Uf=Id*Rb≤50V。[公式二]

又根据故障电流 Id 的路径可知:Id=U/(Rb+Re)。[公式三]

将公式三代入公式二可得:U*Rb/(Rb+Re)≤50,进一步就可得出公式一:Rb/Re≤50/(U-50)。

在 220/380V 低压系统中,U 为相电压 220V,把 U =220V 代入公式一可得:

Rb≤0.29*Re;

因为 Re 不是个确定值,每次接地故障都可能不同,因此对系统接地电阻 Rb 就没法设一个限值。但是从公式二可知,发生单相接地故障时,用电设备外壳的故障电压 Uf=Id*Rb,系统接地电阻 Rb 越小,用电设备外壳的故障电压就越小,因此从防范电击的角度,系统接地电阻 Rb 越小越有利。

三、总结

通过以上计算分析可以得知,系统接地电阻要求小于 4Ω 并不是一个计算出来的限值,更像是一个经验值,一个在不同的接地土壤环境中较容易实现的数值,而当系统接地电阻做到 4Ω 后仍不能满足公式一时,还可以补充其他有效的间接接触防护措施,比如做等电位联结等。

在 TN 系统配电中,在条件允许的情况下,还是应该尽量降低系统接地电阻 Rb 值,毕竟从防范电击的角度,系统接地电阻 Rb 越小对配电系统的安全运行越有利。

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