翁 國 璋

[ABB(中國)有限公司 南京分公司, 江蘇 南京 210005]

0 引 言

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

1 計算數(shù)據(jù)來源依據(jù)

住宅建筑中的局部等電位聯(lián)結如圖1所示。

按圖1來計算預期接觸電壓的具體數(shù)值及其變化,其中進戶線及插座的導線截面按標準JGJ 242—2011《住宅建筑電氣設計規(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[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、接線組別按常見的選用10/0.4 kV Dyn1)及部分導線的單位阻抗,如表1、表2所示。

圖1 住宅建筑中的局部等電位聯(lián)結

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系

設從低壓配電開關(如箱變位置)到入戶電表箱(簡稱入戶配線)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(相當于住在6F),戶內(nèi)配電箱到插座的配線距離為X(單位m),來分析預期接觸電壓與X的關系。

當用電設備(見圖1中微波爐)處發(fā)生單相相線觸碰外殼的接地故障時,故障電流Id計算公式如下:

以630 kVA的變壓器為例,計算如下:

當圖1中的虛線做局部等電位聯(lián)結后,人雙手所承受的預期接觸電壓僅為a-b段保護導體上的故障電流Id產(chǎn)生的電壓降Uc:

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

假設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,Uc>50 V;X(50-30)>8.64 m時,Uc>50 V;X(50-50)>12.9 m時,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備間的配線距離是有限制的,當超過一定距離(如計算的6.52 m)時,戶內(nèi)即使做局部等電位聯(lián)結,并不能使故障時的預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(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備間配線距離也相應地提高或降低。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備間的配線距離越短,即當戶內(nèi)配電箱到最末端電器設備(如插座)間的配線距離一定時,樓層越高,越能體現(xiàn)局部等電位聯(lián)結的優(yōu)點,這在下面分析中也會進一步證實。

3 預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系

設戶內(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),其他假設條件不變,計算預期接觸電壓的數(shù)值:

當按圖1中虛線做局部等電位聯(lián)結后,人雙手所承受的預期接觸電壓僅為a-b段保護導體上的故障電流Id產(chǎn)生的電壓降Uc1:

因此,計算得X1<17.54 m。即當?shù)蛪号潆婇_關(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,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,人雙手所承受的預期接觸電壓仍大于安全電壓50 V。

若從低壓配電開關(如箱變位置)到入戶電表箱的距離分別為30 m、20 m時,通過計算得出結果:X1(30-6)<21.6 m時,Uc1>50 V;X1(20-6)<23.62 m時,Uc1>50 V。

從以上計算可以得到結論:在一棟高層建筑中,低壓配電開關(如箱變位置)到單元入戶電表箱的配線距離(如50 m或30 m,本段樓層說法與此對應)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,具有非常明顯的作用,能使故障時的預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,并不能使故障時的預期接觸電壓減少到安全電壓以下(但做局部等電位聯(lián)結后,能有效地降低預期接觸電壓)。

4 結 語

通過上面的計算分析可知,實施局部等電位聯(lián)結后,當發(fā)生單相接地故障時,人體預期接觸電壓值會隨著相關配電線路中各段配線距離的變化而發(fā)生變化。因此,為了保證預期接觸電壓值<50 V的安全電壓,配線距離應保證一定距離。

同時住宅建筑中,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)結的同時,還應考慮采取其他措施,如采取輔助等電位聯(lián)結、剩余電流動作保護斷路器等,以保證用電的安全性。