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類型分類：: 科普知識

數據分類：: 單相導軌開關電源

再看電氣安全的幾個問題

發布日期：2022-07-16 點擊率：80

文章《再看電氣安全的幾個問題》內容主要分兩個部分，描述3個問題：
1、單相接地故障沿PE線產生危險壓降的問題，風機水泵金屬外殼是否再接扁鋼接地；
2、風機水泵外殼接扁鋼，扁鋼接LEB，LEB接MEB還是結構鋼筋的問題；
2、A設備發生單相接地故障，致使其他回路正常工作的B設備金屬外殼帶危險電壓的問題。

電力儀表在本文主要討論前兩個問題。

1、PE線故障電壓降和風機、水泵外殼是否要經扁鋼接地
我們知道，建筑物內做總等電位是必須的，配線箱與建筑物MEB連接，然后為各個設備供電。

其中有一點與設計相關的是，監理經常會要求將水泵、風機之類的固定設備外殼通過扁鋼再與接地端子排連接。而設計認為風機水泵外殼已經接了PE線，納入總等電位系統，無需再連接扁鋼。

這個問題其實是室內總等電位前提下，發生碰殼單相接地故障，沿PE線產生的電壓降問題。

圖1 總等電位聯結時電氣設備供電示意圖

如上圖所示，建筑物作了總等電位聯結，設置總等電位端子箱MEB，配電箱PE與MEB連接，然后為設備c供電，設備c發生碰殼事故(相線與外殼連接)，那設備c的金屬外殼預期接觸電壓有多少？

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

如上圖施加在人身上的危險電壓是摸設備c金屬外殼的手到腳的電位差，因為做了總等電位，人站在設備c處的腳與MEB處那標的腳是同一個電位，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。

圖2 等效電路圖

因為總等電位的緣故，計算手和腳之間的電位差，就是計算C手和a腳(紫色線連接的兩點)之間電位差。根據歐姆定律，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。

如果按監理方法再將水泵風機外殼通過扁鋼接地，如下圖所示：

圖3 將將水泵風機外殼通過扁鋼接地的等效電路圖

因為風機水泵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，風機水泵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)變為c和LEB之間(深藍線)之間電位差。

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

這個例子的前提是故障電流900A，實際設計沒有人會告知這個已知條件，需要自己去計算得到。

工程上通常作法如下圖

2、風機水泵接扁鋼，扁鋼接LEB，LEB接哪里？
一般情況，設計時我們會在水泵房、風機房設置LEB接地端子箱，然后接地端子箱出扁鋼與風機水泵外殼連接，現在問題是LEB與誰連接？

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

個人推薦第二種畫法，因為第一種畫法治標不治本。

如上圖設置的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基礎上增加一個并聯旁路，人和手之間電位差為900×(支線PE電阻+干線PE并聯扁鋼電阻)，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設置在電氣豎井或者設備房，采用結構鋼筋作為接地干線，個人建議說明增加一句，LEB同時與結構鋼筋和本層底板鋼筋可靠連接。

現實中，水泵發生碰殼故障時，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、穿線金屬管等同設備外殼或設備基礎金屬支架連接，保持同等電位。

3、離MEB多遠的配電箱、風機水泵外殼需要扁鋼再次接地呢？
這個問題可以看任老的新書《低壓配電設計解析》相關章節-《SEB設置的PE導體最大允許長度查詢表》內容。

另，民用建筑每層都有電氣豎井，豎井內通常設置LEB和一圈接地扁鋼，配電箱PE排同時與LEB連接，以降低預期接觸電壓。

而工業大型廠房，分配電箱距MEB可能距離很長，我們知道配電箱同風機水泵一樣為一類設備，PE線過長也會出現單相接地故障電流在PE線壓降超過安全電壓的情況。這類問題在工業建筑很容易忽略，所以建議廠房跨度較大時，分配電箱處PE排就近重復接地一下。

小結：
1、設計中建議風機、水泵房等設備間設置接地端子箱，說明中寫上風機、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，即滿足監理要求，又提高安全保證，還不用畫出來)；
2、每個強電豎井內設置接地端子箱，豎井內所有配電箱PE排與接地端子箱可靠連接；
3、大跨度工業建筑，分配電箱距MEB超過50m建議就地設置接地端子箱，配電箱PE排與接地端子箱可靠連接；
4、上述區域設置的接地端子箱就近與結構鋼筋(柱內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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