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再看电气安全的几个问题

文章《再看电气安全的几个问题》内容主要分两个部分,描述3个问题:
1、单相接地故障沿pe线产生危险压降的问题,风机水泵金属外壳是否再接扁钢接地;
2、风机水泵外壳接扁钢,扁钢接leb,leb接meb还是结构钢筋的问题;
2、a设备发生单相接地故障,致使其他回路正常工作的b设备金属外壳带危险电压的问题。
在本文主要讨论前两个问题。
1、pe线故障电压降和风机、水泵外壳是否要经扁钢接地
我们知道,建筑物内做总等电位是必须的,配线箱与建筑物meb连接,然后为各个设备供电。
其中有一点与设计相关的是,监理经常会要求将水泵、风机之类的固定设备外壳通过扁钢再与接地端子排连接。而设计认为风机水泵外壳已经接了pe线,纳入总等电位系统,无需再连接扁钢。
这个问题其实是室内总等电位前提下,发生碰壳单相接地故障,沿pe线产生的电压降问题。
图1 总等电位联结时电气设备供电示意图
如上图所示,建筑物作了总等电位联结,设置总等电位端子箱meb,配电箱pe与meb连接,然后为设备c供电,设备c发生碰壳事故(相线与外壳连接),那设备c的金属外壳预期接触电压有多少?
也就是说人手摸金属外壳,施加在人身上的危险电压是否超过一般环境下的安全电压50v。
如上图 施加在人身上的危险电压是摸设备c金属外壳的手到脚的电位差,因为做了总等电位,人站在设备c处的脚与meb处那标的脚是同一个电位,那么手—脚的电压就是故障电流流过pe支线和pe干线的电压之和,上图的等效电路如下所示。
图2等效电路图
因为总等电位的缘故,计算手和脚之间的电位差,就是计算c手和a脚(紫色线连接的两点)之间电位差。根据欧姆定律,ac间电位差为900×(37+32)/1000=62.1v>50v安全电压。这就需要采取措施。
如果按监理方法再将水泵风机外壳通过扁钢接地,如下图所示:
图3将将水泵风机外壳通过扁钢接地的等效电路图
因为风机水泵pe线与金属外壳连接,金属外壳再通过扁钢接地,那么就如上图一样,风机水泵pe和leb连接,那么手与脚之间电位差就从原来c与meb之间(紫色线)变为c和leb之间(深蓝线)之间电位差。
可知c和leb之间只有一个pe支线电阻37mω,根据欧姆定律c-leb之间电位差为900×37/1000=33.3v<50v安全电压。
这个例子的前提是故障电流900a,实际设计没有人会告知这个已知条件,需要自己去计算得到。
工程上通常作法如下图
2、风机水泵接扁钢,扁钢接leb,leb接哪里?
一般情况,设计时我们会在水泵房、风机房设置leb接地端子箱,然后接地端子箱出扁钢与风机水泵外壳连接,现在问题是leb与谁连接?
主流有两种画法:①leb通过单独接地扁钢与meb连接;②leb就近与柱内钢筋连接。
个人推荐第二种画法,因为种画法治标不治本。
如上图设置的leb通过扁钢与meb连接,等效电路图如右所示,仅仅是在干线pe基础上增加一个并联旁路,人和手之间电位差为900×(支线pe电阻+干线pe并联扁钢电阻),其值很可能还是大于安全电压50v。
为降低手和脚之间电位差,leb通过扁钢接水泵外壳后还需要与本层地板钢筋连接(人脚踩在地板上)才能起到局部等电位作用,画法可参照北京院作法。
leb设置在电气竖井或者设备房,采用结构钢筋作为接地干线,个人建议说明增加一句,leb同时与结构钢筋和本层底板钢筋可靠连接。
现实中,水泵发生碰壳故障时,人可能一手摸水泵、一手摸桥架,所以除了考虑人脚之间电位差还需要考虑两手之间电位差,因此需将桥架、穿线金属管等同设备外壳或设备基础金属支架连接,保持同等电位。
3、离meb多远的配电箱、风机水泵外壳需要扁钢再次接地呢?
这个问题可以看任老的新书《》相关章节-《》内容。
另,民用建筑每层都有电气竖井,竖井内通常设置leb和一圈接地扁钢,配电箱pe排同时与leb连接,以降低预期接触电压。
而工业大型厂房,分配电箱距meb可能距离很长,我们知道配电箱同风机水泵一样为一类设备,pe线过长也会出现单相接地故障电流在pe线压降超过安全电压的情况。这类问题在工业建筑很容易忽略,所以建议厂房跨度较大时,分配电箱处pe排就近重复接地一下。
小结:
1、设计中建议风机、水泵房等设备间设置接地端子箱,说明中写上风机、水泵外壳通过25×4接地扁钢与接地端子箱可靠连接(写说明就行,不用画图,即满足监理要求,又提高安全保证,还不用画出来);
2、每个强电竖井内设置接地端子箱,竖井内所有配电箱pe排与接地端子箱可靠连接;
3、大跨度工业建筑,分配电箱距meb超过50m建议就地设置接地端子箱,配电箱pe排与接地端子箱可靠连接;
4、上述区域设置的接地端子箱就近与结构钢筋(柱内钢筋和本层底板钢筋)可靠连接,不建议通过扁钢去连接meb。
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