电气设备中零线、接地线的选用

电气设备中零线、接地线的选用

时俊勇

泰州创业水电安装服务有限公司225300

在交流低压电气系统中，相线必须根据载流量、电压损失、机械强度、动热稳定和环境及使用条件选用，选用的方法已在很多书籍和手册中作了详细的阐述。N线、PE线和PEN线则在已选定相线的基础上进行选用，选用的方法只散见于一些书籍和文献中。为了便于这些导线的合理选用，现特根据我国现行规范、国际电工学会（IEC）标准以及有关国家的法规进行综合分析，提出以下实用的方法。

N线的选用

N（中性）线是与电力系统中性点相连，能起传导作用的导体。现以相线为基础，对其截面、材质、绝缘的选用方法如下

1.截面

根据相线截面、供电系统方式及在N线中流经的电流情况进行选用。

（1）由于N线断裂后会造成电力系统中性点偏移，导致设备和人身事故，所以必须具有足够的机械强度，因此对于相线截面不大于16mm2（铜）及25mm2（铝）的任何电力系统，其相应的N线截面与相线截面相同。

（2）对于相线截面大于16mm2（铜）、25mm2（铝）的电力系统，按以下方法选用

①单相两线、二相三线中的N线截面与相线截面相等。

②N线中预期流经的电流，包括谐波电流在内，有可能与相线中流经的电流接近者（如气体放电灯回路），N线截面与相线截面相同

③N线中预期流经的电流，包括谐波电流在内，小于相线所流经的电流者，按其载流量选用。与相线共同敷设的N线，还应考虑敷设时的降容系数。

④三相平衡电路中的N线（如三相电动机回路中的N线），其截面一般为相线截面的一半。在有些国家，如瑞典，则规定铜线不大于50mm2，铝线不大于70mm2。

2.绝缘

N线除在电源侧（靠近供电变压器或发电机）及电力系统的适当地方，如架空线进户处接地外，其余地方都应绝缘。TN及TT系统的N线的绝缘按相电压考虑。IT系统配出的N线则按相电压考虑。爆炸气体危险环境中所有N线的绝缘都按相电压考虑。

3.材质与相线相同

PE线的选用

PE（保护）线是为了防止电击，要求将外露导电部分、装置外导电部分、总接地端子、接地干线、接地极、电源接地点或人工接地点进行电气连接的导体。其中将总接地端子或接地干线接到接地极的保护线称为接地线；使外露导电部分、装置外导电部分在电位上实施相等的连接线称为等电位联结线。其中作为主要联结的称为主等电位联结线；作为局部或辅助联结的称为辅助等电位联结线。现将PE线的选用方法说明如下。

1.构成

PE线可由以下任一项构成：

（1）多芯电缆的芯线。

（2）与带电线一起在共同外护物（包括保护钢管）内的绝缘线或裸导线。

（3）固定的裸导线或绝缘线。

（4）导线或电缆的金属护层。如金属护套、屏蔽及铠装，特别是矿物绝缘电缆的金属护套以及保护线路的金属管。

（5）导体的金属外壳。如绝缘母线槽的外护物和框架，但一般电气设备的外露导电部分严禁作为其他电气设备的PE线。

（6）可资利用的金属管道和装置外导电部分。其中金属水管必须征得主管部门的同意；煤气等可燃气体或可燃液体的管道严禁作为PE线；易弯曲或挠性的金属管道不宜作为PE线。

对于以下部分只能采用专用的接地线：

（1）发电机、箱式变压器及其出线柜和封闭母线的外露导电部分；

（2）直接接地的变压器中性点；

（3）变压器、发电机及系统中性点所接的电抗器、电阻器接线端子；

（4）爆炸气体危险环境l、2区内电力线路及l区内照明线路；

（5）携带式电气设备专门芯线（其金属保护管或电缆金属外皮仅能用作辅助接地线）。

采用上述导体作PE线时，除电导符合要求外，必须满足：

（1）保证电气连续性，如金属水管中有水表，则应用金属体跨接；

（2）不受机械的、化学的及电化学的损伤；

（3）采取措施防止移动，否则应设有补偿措施。

2.截面

PE线的截面必须考虑机械强度、热稳定，在地下部分还要考虑腐蚀。

（1）最小截面

按下述选用。

①当PE线是不与相线在同一电缆中的芯线或不与相线在同一外护物（例如钢管）内的绝缘线时，其截面必须不小于：有机械保护的为2．5mm2；没有机械保护的为4mm2

②当PE线与截面不大于2.5mm2的相线安装在同一电缆、护套内时，其截面与相线截面相等。

③对于架空和悬挂的PE线，可根据其类型及敷设跨度按表1选用。在有冰和大风的环境内，截面相应增大。

（2）按热稳定计算的截面

计算方法如式（1）所示，其中温度调整系数K2按式（2）计算。

注：表中铝绞线截面为参考值。

式中：

S—PE线截面，mm2；

I—流过保护装置的故障电流，其故降点阻抗可予忽略，A；

t—保护装置的动作时间，s；

K1—计算系数，根据PE线的材质、初始温度θ1及允许最终温度θ1选用，如表2、3所示；

K3—保护装置的断开时间系数．当t≥0.2s时为1，当t<0．2s时为1.3；

θ1—PE线的实际初始温度，℃；

B—导线在0℃时电阻率温度系数的倒数，铜：234.5，铝：220，钢：202。

为了简化计算，常采用表4所示的方法按相线截面选用相应的PE线的截面。因为这个表编制时除考虑满足上述热稳定要求外．还考虑到故障回路有适当的环路电阻．所以特别适用于TN系统以及电源中性点经阻抗接地、外露导电部分接到电源接地扳上的IT系统。当按表4计算出的PE线截面不是标准规格时．则采用最接近的标准规格的截面；如PE线采用与相线不同的材质，则必须不小于按表4计算出截面的电导。

为节约金属，除对故障环路的阻抗有要求的系统外．当相线截面在95mm2及以上时．仅作为保护用的PE线．其截面虽好按式（1）选用。

（3）地下部分接地线的截面

接地线地上部分的截面按上述PE线选用。接地线地下部分必须按照表5选用。这是在IEC标准及英国电气安装规程中都推荐的常用的截面，没有提出最大截面的限制值。

携带式电气设备的接地芯线应用多股软铜线，其截面不小于1.5mm2。携带式接地线应采用裸铜软绞线，其截面应符合短路时热稳定的要求，短路时温度不超过730℃，且截面不小于25mm2。

3.绝缘

PE线一般不需要绝缘，只有用于电压故障保护的接地线必须绝缘，避免与其他PE线、任何外露导电部分及装置外导电部分相接触而使电压敏感元件遭受到难以觉察的短路。

PEN线的选用

PEN线兼有PE线及N线的作用，用于保护性和功能性结合在一起的地方，如TN-C系统，但首先必须满足保护性措施要求，且不能用于由剩余电流保护装置保护的线路内。

1.构成

PEN线的构成与PE线相同．但装置外导电部分严禁用作PEN线。当PEN线从某点分为PE线及N线后，即由TN-C系统转变为TN-C-S系统．在该点处必须设置PE线及N线用的端子或母线．而且从该点起，不允许PE线与N线相互连接。

2.截面

PEN线的截面必须符合上述N线及PE线两者的要求。如采用电缆的单芯芯线或绝缘线，其截面不小于10mm2（铜）或16mm2（铝>。如采用IEC标准电缆，且在轴线全长内所有接头及端子都是双重持续性连接的，则其最小截面是4mm2。

3.绝缘

PEN线与N线一样，除与上述N线相同的地方接地外，必须按可能遭受的最高电压绝缘起来，以免杂散电流。

4.材质

PEN线的材质可与相线相同；如不相同，则其电导必须满足上述PE线及N线两者的要求。