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    母線槽外殼作PE線的標準與理解

    • 分類:技術論談
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    • 發布時間:2019-04-16 16:14
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    【概要描述】母線槽的PE主干線是屬于電力輸送的生命保護線,它涉及到母線槽的事故電流以及分支電路的所有事故電流疏散到接地裝置,確保與人體接觸部件電壓不危及人身安全,同時也給保護控制回路發出訊號,使其快速切斷電源,因此標準要求PE線與相線導體要有規定比值,詳見國標GB7251.1-2005.7.4.3.1.5和7.4.3.1.7(表3保護導體的截面積PE、PEN),該標準等同IEC60439.1-1999。表3保

    母線槽外殼作PE線的標準與理解

    【概要描述】母線槽的PE主干線是屬于電力輸送的生命保護線,它涉及到母線槽的事故電流以及分支電路的所有事故電流疏散到接地裝置,確保與人體接觸部件電壓不危及人身安全,同時也給保護控制回路發出訊號,使其快速切斷電源,因此標準要求PE線與相線導體要有規定比值,詳見國標GB7251.1-2005.7.4.3.1.5和7.4.3.1.7(表3保護導體的截面積PE、PEN),該標準等同IEC60439.1-1999。表3保

    • 分類:技術論談
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    • 發布時間:2019-04-16 16:14
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    母線槽的PE主干線是屬于電力輸送的生命保護線,它涉及到母線槽的事故電流以及分支電路的所有事故電流疏散到接地裝置,確保與人體接觸部件電壓不危及人身安全,同時也給保護控制回路發出訊號,使其快速切斷電源,因此標準要求PE線與相線導體要有規定比值,詳見國標GB7251.1-2005.7.4.3.1.5和7.4.3.1.7(表3保護導體的截面積PE、PEN),該標準等同IEC60439.1-1999。

    表3 保護導體的截面積(PE、PEN)

     
    相導線的截面積S
    mm2
    相應保護導體的最小截面積SP(PE、PEN)
    mm2
    S≦16 S
    16﹤S≦35 16
    35﹤S≦400 S/2
    400﹤S≦800 200
    800﹤S S/4
    一、標準

    1.1 GB50303-2002《建筑電氣施工質量驗收規范》所指:絕緣子的底座、套管法蘭、保護網(罩)及母線支架等可接近裸露導體不應作為接地或接零的接續導體。有個別質檢站對該條文的網(罩)理解為母線槽的外殼,從而不準其作為PE接地干線使用,正因為對標準的解析不到位,而導致我國部分企業把新技術、新產品推向市場時總時受到阻力。

    1.2 GB50303-2002 11.1.1條文說明寫的很清楚,母線是供電主干線,凡與其相關的可接近的裸露導體要接地或接零的理由主要是:發生漏電時事故電流可導入接地裝置,確保接觸電壓不危及人身安全,同時對保護控制回路發出訊號,防止接地或接零支線間的串聯,所以條文規定不能作為接地或接零的中間導體,也就是說:沒有穩定連接的網罩、金屬件是不能作為PE主干線的。

    1.3 GB7251.1-2005《低壓成套開關設備和控制設備 第1部分:型式試驗和部分型式試驗成套設備》等同于國際電工標準IEC60439.1-1999。

    1.3.1 GB7251.1-2005 7.4.3.1.5a條文說的很清楚,當成套設備的一個部件從外殼中取出時,例如進行例行維修,成套設備其余部分的保護電路不應當被切斷。
    如果采用的措施能夠保證保護電路有持久良好的導電能力,而且載流容量足以承受成套設備中流過的接地故障電流,那么組裝成套設備的各種金屬部件則被認為能夠有效地保證保護電路的連續性。

    1.3.2 GB7251.1-2005 7.4.3.1.5.d如果將外殼當作保護電路的一部分使用時,其截面積與7.4.3.1.7中規定的最小截面積在導電能力方面應是等效的。

    1.4標準分析

    1.4.1以上兩個標準都是指明:外殼作PE線必須有穩定連接,進行例行維修時,PE線保護電路不應被切斷。所以GB50303-2002與GB7251.1-2005是沒有沖突的。外殼作PE線需滿足以下兩個要求:
    (1)要求可靠的連接;(2)要滿足GB7251.1-2005 7.4.3.1.1.7表3中規定的保護導體截面積的等效值,即導電能力等效。

    1.4.2在短時電流引起熱應力情況下,保護導體截面積的計算方法:
    須承受持續時間大約為1s電流熱應力的保護導體,其截面積應按下述公式計算。

    式中:
    SP—截面積,mm2;
    I—在阻抗可忽略的故障情況下,流過保護電器的故障電流值(方均根值),A;
    t—保護電器的分斷時間,s;
    注:應考慮到電路阻抗的限流作用和保護器件的限流能力(J)。
    k— 系數,它取決于保護導體、絕緣和其他部分的材質以及起始和最終溫度。

    B表.1不包括在電纜內的絕緣保護導體的k值,或與電纜外皮接觸的裸保護導體的k值

     
      保護導體或電纜外套的絕緣
    PVC XLPE、EPR、裸導體 丁烯橡膠
    最終溫度 160℃ 250℃ 220℃
      系數k
    導體材料  
    143 176 166
    95 116 110
    52 61 60
    注:導體的初始溫度假定為30℃。

     

    1.4.3 GB50303-2002 11.1.1指的主要是網(罩)類部件,沒有穩定連接的網罩是不能作PE線的,母線槽上的網(罩)是哪些?應該說母線槽的連接側板和連接蓋板可以說是罩,因為在檢查連接頭時該部件有可能要打開;有些場所安裝時隔離母線槽的防護網,可以說是網;屬于螺絲連接的母線槽蓋板,檢修時容易取下的,可以說是罩。

    二、常見三相五線室內電力輸送供電方案

    五種方案,有母線內部獨立PE線,見圖A方案和E方案;外部獨立PE線,見圖B方案和D方案;以及連通外殼整體做PE線等。

    以上母線全部為鋁合金外殼,除A方案外,其它方案PE線導體都符合母線槽電流PE線標準的截面積。您認為有幾種是合格的?哪種最安全?

    2.1 A方案,市場常見的產品。PE線在母線內部,每段與外殼沒有連接,只有外殼段與段之間16mm2線跨接。當某段母線出現相與外殼漏電或短路時,例如第三段母線槽出現事故電流,會從2-3和3-4兩處疏散,但兩處保護導體不能滿足200A母線槽事故電流的疏散。因此該方案不適用于200A以上的母線槽。標準規定PE線的導體截面積最重要,是對母線槽本身的事故電流疏散,確保觸及母線槽外殼其電壓不危及人身安全起到保護作用,及時反饋到母線配電柜內控制該段母線的開關動作,切斷電源。如果只限分支電路的事故電流疏散,主干線的PE能滿足分支電路,最大額定電流的事故電流疏散是不需要按母線槽的相導體比值配置PE線截面積,所以規定母線槽的PE線導體等效截面積主要是確保母線槽事故電流疏散,使所觸及的電壓不危及人身安全。

    2.2 E方案不同于A方案,每段母線槽外殼與PE線有跨接線。如果發生A方案例子中的事故,PE線與外殼由3#跨接線跨接,外殼段與段由 2-3和3-4跨接線跨接,合計能滿足標準表3保護導體的截面積(PE、PEN)的規格,是符合標準的。問題在于不能確保母線內部3#跨接線與PE線連接的導線規格,其截面積有多大,且是否每段都有跨接,這也值得思考。

    2.3 B方案和D方案為獨立PE線,在母線槽外面設置PE線可以明確看到跨接線的截面積,是符合標準的,無暗箱操作。但是D方案有一問題,因扁鐵做主干線的PE線,如果母線電流超過500A,該PE線的主干線就不能符合國家標準GB7251.1-2005 7.4.3.1.7表3所標注的等效截面積。恰恰D方案是近年在工程上使用較多的做法,這個問題值得特別關注。

    2.4 C方案,鋁合金外殼母線槽兩單元連接時,焊接的鋁排通過連接頭的機械連接,作為保護電路PE地線,即外殼整體作為PE接地干線。該方案只要確認連接頭有機械連接,確認連接的PE線及與PE線焊接的主側板的截面積滿足國標GB7251.1-2005 7.4.3.1.7表3保護導體的截面積(PE、PEN)的等效截面即可,又因其整體外殼作為PE接地干線,其截面積遠大于標準列值,是最有安全保障的方案,值得推廣使用。

    2.5外殼做PE線要具備以下條件:

    2.5.1母線兩單元連接時,同獨立PE線的連接方法相同,與A、B、C、N線同時用機械連接。

    2.5.2有搭接部位及連接頭作PE的必須有可靠的連接,在檢修時不應該切斷。

    2.5.3始端進線節與插接箱的插接口處PE線要做銅鋁過渡技術處理;插接箱的插腳要插在銅上,防止銅鋁不同金屬氧化。

    2.5.4兩單元之間跨接的PE線及與PE線連接的整體外殼的截面積要符合國標GB7251.1-2005 7.4.3.1.7表3保護導體的截面積(PE、PEN)的等效截面積(等同于國際電工標準IEC60439.1-1999)。

    珠海光樂GLMC系列母線槽榮獲國家多項專利技術,母線槽外殼兼作PE接地干線,該產品是采用母線槽鋁合金外殼做PE線,母線單元的主側板端頭焊接鋁排作為PE線。母線兩單元連接時,PE線與A、B、C、N相導體同時采用機械連接作為PE接地干線。焊接的跨接鋁排及母線槽整體外殼已大于GB7251.1-2005 7.4.3.1.7表3所示等效截面積。GLMC系列母線槽當外殼作為PE接地干線時,其等效截面積是標準的幾倍。

    GLMC系列所有產品已通過國家強制性產品認證(3C認證),符合國家標準GB7251.2-2006等同于國際電工標準IEC60439.2-2000。該系列產品每平方毫米通過2A電流時極限溫升不到30K,其線損比普通母線槽減少了60%左右,事故電流的疏散比普通母線槽快,外殼觸及的事故電壓低,安全性能遠超過獨立母排作PE線的母線槽。比較五個三相五線供電方案,外殼兼作PE線事故電流比獨立PE線方案的母線槽疏散要快。因不存在跨接線截面積及連接穩定性問題,外殼作PE線比獨立PE線安全穩定,同時節約了銅資源,降低了工程造價;又因減少了母線槽內部1條PE排,中間銅排離外殼更近了,母線內部溫度也有所降低,減小了電能損耗,也適應于我國目前節能減少排政策。

    希望有關的質檢部驗收人員對標準的含義深入理解,對如何實現PE線的保護電路連續性用途,及如何做到最安全可靠的產品進行研究探討,為我國現代化建設及節能降耗多做貢獻。

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