PE线PEN线和等电位联结线的选用和敷设要求

1、PE线PEN线和等电位联结线的选用和敷设要求 PE线、PEN线、等电位联结线以及前述的接地线关系人身和财产安全，国 际电工标准十分重视其选用和敷设。本章将讨论工频条件下用于安全目的的 PE 线、PEN线和等电位联结线的选用和敷设。用于高频条件下有关信息技术装置 的特殊要求见第十四章的第五、六节。 第一节PE线和PEN线的最小允许截面 一回路内如果带电导体中断，电灯就不亮，电动机就停转或发出异声，人 们可及时觉察并修复故障，在这时间内并未失去接地，后果并不严重。但接地 如果不导通，设备照常工作而无异象，故障不能及时觉察，但这时电气装置已 失去接地，待发生电击、电气火灾等事故后，才发现灾祸与接地中

2、断有关，这 时已无法弥补损失，所以PE线和PEN线的导通比带电导体的导通更重要。 PE线和PEN线的截面应同时满足机械强度和对接地故障电流热稳定的要 求，PEN线还应满足通过负载电流时的允许载流量和电压降等要求。 1机械强度要求 按国际电工标准要求单根电线用作 PE线时，铜线的截面有机械保护时不得 小于 25 mm，2 无机械保护时不得小于 4mm；2 铝线因易折断，其截面不论有无 机械保护都不得小于 16 mm2。 当采用多芯电缆或护套电线中的一根芯线作 PE线时，或PE线与相线共处 于同保护物（例如敷线管槽）内时，对此PE线无需规定按机械强度要求的最小截 面。 PEN线只适用于固定安装在使

3、用中不受挠曲的线路中。从机械强度考虑， 即使它是多芯电缆中的一根芯线，也要求其截面铜线不小于10mm，2 铝线不小 于16mm2这是因为PEN线如果中断，事故后果尤为严重，详见第三章第四节 和第十五章第二节。为策安全不得不放大 PEN线截面，但这样做不但多耗费有 色金属，而且也给施工带来许多困难。这也正是现时很少采用TN- C系统，普 遍采用TN-C-S系统或TN-S系统的原因之一。因在这些系统中 PE线的允许最 小截面可大大减小，既节约投资，又方便施工。 PEN线应包以绝缘，除在建筑物内只作一点接地处外其他处的绝缘强度应 能耐受可能遭受的最高电压，以避免产生杂散电流。 2热稳定要求 正常工作

4、时PEN线需通过工作电流，而PE线不通过工作电流，只通过微量 的回路正常泄漏电流。如果正常工作时测得PE线带有以若干安计的电流，以致 RCD不上闸或发出报警信号，则可以肯定此电流是施工中接线错误或维护不 当引起的不应有的不正常电流。 PE线只有在发生接地故障时才通过若干安计的故障电流，其值可能大至使 PE线不能承受而烧毁，为此应按接地故障电流来检验其热稳定，见式(10-1)， 不赘述。按式 (10-1) 进行校验十分复杂费时，为简化设计工作可采用表211 所列值来确定发生接地故障时PE线(也包括PEN线)按热稳定要求的最小截面。 表21 1 PE(PEN)线按接地故障电流热稳定要求的最小截面

5、相线截面 S(mm2) S 16 P E( PEN线最小截面 (mm2) S 16S35 采用表21 1所列值偏于保守，但能减少设计工作量。当PE线(PEN线)与 相线的材质不相同时，表 211 值应按相应电导值进行换算。 有的电气同行以为表21 1值只适用于接地故障电流大的 TN系统，不适用 于接地故障电流小的TT系统和IT系统。其实不然，表21 1值不仅适用于接 地故障电流大的TN系统，也同样适用于发生两个故障的 TT系统和IT系统。这 可分别用图21 1和图21 2来说明。图21 1为一 TT系统，图中设备A先发 生中性线碰外壳接地故障，因中性线基本为地电位，故障电流甚小，回路上的 过电

6、流防护电器以致RCD都无法动作，此故障作为第一次故障得以长期潜伏下 来。但因中性线与PE线导通，此TT系统实际上已转变成为TN系统。其后如图 21 1中设备B发生相线碰外壳接地故障，则如图 21 1所示，PE线上流过的 将是和TN系统同样大的以金属导体为通路的金属性短路电流。 图212所示为一 IT系统。如果设备A发生第一次接地故障后不能及时消 除故障(例如遇到难以寻找和消除的故障， 或绝缘监测器失灵未发出报警信号等 情况)，其后又如图212所示设备B发生第二次接地故障，则故障扩大为两相 短路，这时PE线上将通过两相短路电流而非微量的接地电容电流。 图21 1 TT系统的两个接地故障 图 21

7、2 IT 系统的两个接地故障 国际电工标准非常慎重地考虑电气事故的防范措施，在不少情况下需考虑 发生两个故障引起的危险，上述即是两例。所以不论是TT系统或IT系统都应 和TN系统一样，按表21 1确定PE线按热稳定要求的最小截面。 现时有一种做法，在有多个配电回路的电缆竖井内，不为每一回路配出 PE 线而只在竖井内设置一共用的PE线。只要此共用PE线不远离回路相线这一做 法理论上是可行的。但需注意此共用 PE线的截面必须不小于最大回路 PE线的 截面，而且各回路PE线自共用PE线的分支引出必须保证其连接导电的可靠。 第二节通过大正常泄漏电流的 PE线的提高机械强度措施 有些电气设备的PE线需通

8、过大幅值的正常泄漏电流，其 PE线的中断可能 引起电击危险。为此对通过大于10mA正常泄漏电流的这类设备的 PE线需提高 其机械强度， IEC 规定可采取下列措施之一： 该PE线全长的截面增大为铜线IOmm2或铝线16mm2 另加第二根相同截面的PE线，它应自设备的另一 PE线接线端子引出。 这一安全措施可参见第二十三章第八节的实例作进一步了解。 第三节PE线的代用体 除电线电缆以及裸导体外，可利用以下金属导体作为PE线的代用体: (1) 电缆和护套线的金属护套、屏蔽层、铠装等金属外皮； (2) 固定安装的敷线用的钢管和金属槽盒、托盘、梯架； (3) 某些非电气装置的金属管道和构架，但不包括水

9、管、燃气管和燃油管、 承受机械应力的结构件、软管、悬吊线等管道结构。 利用这些代用体时应注意满足以下一些要求： (1)其电导不应低于专用PE线的电导，以保证不降低自动切断电源的防护 电器的动作灵敏度； (2) 应保证它不受机械损伤、 化学或电化学的腐蚀， 以确保电路的可靠导通； (3)槽盒、托盘、梯架等应便于引出连接可靠的PE线; (4)煤气管严禁用作PE线和接地极，为此它进入建筑物后应在尽量短的距 离内插入绝缘段，使之与其户外地下部分绝缘。 上列对代用体的要求常难以满足，为保证电气安全仍以敷设专用的 PE线为 妥。 第四节PE线和PEN线的敷设要求 为提高TN系统中过电流防护电器兼作接地故障

10、防护的灵敏度，应尽量降低 故障回路阻抗以增大故障电流工a。在线路截面相同的条件下，回路阻抗取决 于回路感抗，而回路感抗与回路电感成正比，回路电感可依式 (21 1) 估算 式中L回路电感，H；uO空间磁导率，H/m D通过往返电流 的两导体间的距离， m； z回路长度，m R回路导体的半径，m 从式(21 1)可知PE线与相线间的距离D越大，线路感抗越大，过电流防 护电器动作的灵敏度越低，因此PE线或PEN线应尽量紧靠相线敷设，以减少回 路感抗。曾做过这样的试验：给一回路的PE线并联敷设材质和长度都相同的第 二根PE线，它与回路拉开300ram的距离。试给回路模拟产生一接地故障电流， 测定结果

11、发现90%以上的故障电流通过紧靠相线的回路 PE线返回电源，只有 不到10%的故障电流通过第二根距回路 300mmi勺PE线返回电流。这一试验说 明将PE线贴近相线敷设，减少了回路感抗，对提高过电流防护电器兼作接地故 障防护电器的动作灵敏度十分有利。 过去有将用作PEN干线的裸扁钢单独沿靠近地面的墙脚上水平敷设而将三 根相线敷设在远离地面的屋架上的做法。这种做法对靠墙成排布置的电气设备 分支接PEN线比较方便，但它存在两个间题，一是增大回路感抗降低了对接地 故障防护的动作灵敏度，二是 PEN线对地不绝缘，会产生对地杂散电流，因此 这种敷设PEN线的做法是不应采用的。 第五节联结线截面的确定 联

12、结线截面的确定，见表 212。 表 21-2 联结线的截面 类 总等电位联结线 别 一 不小于0.5 X进 般值线PE(PEN钱截面 局部等电 位联结线 不小于 0.5 X PE线截面外露导电部分间 辅助等电位联结线 两电气设备 电气设备与 装置外可导电部 分间 0.5 X较小PE 线截面 0.5 X PE线截 面 最 小值 6 mm2铜线 有机械保护 16 mm2铝线 * 无机械保护 2.5mm2铜线 或16 mm2铝线 4mm2铜线 最 大值* 16 mm2铁线 50 mm2铁导体 25 mm2铜线或相同电导值的导线 * 局部场所内最大 PE 线截面。 * 不允许采用无机械保护的铝线。采用

13、铝线时，应注意保证铝线连接处的 持久导通性等电位联结端子板的截面应满足机械强度要求，并不得小于所接联 结线截面。 表 212 中总等电位联结线和局部等电位联结线的最大截面仅为25 mm2， 这是因为用于电气安全的联结线只传导电位，不传送电流或只传导很少部分的 电流。从线路结构分析可知联结线是和 PE线并联的，但PE线紧靠相线感抗甚 小，而联结线则远离回路相线，感抗相对甚大，因此绝大部分接地故障电流是 流经PE线而不是流经联结线返回电源。所以除非为减少高频阻抗的需要（例如 为减少信息系统电气装置内等电位联结系统的高频阻抗 ） ，就工频电气安全而 言，不要求选用大截面的联结线。 现举例说明如下：

14、【例21 一 1】某电气装置的电源进线为 3X 150 mm2+X 70 mm2的铜芯电 缆，按计算值总等电位联结线的截面为 0. 5X 70= 35（mm2但按表21-2的规 定，可选用25 mm2的铜芯联结线，以节约有色金属。 【例 212】室内只有 2 台用电设备和一根自来水管， 两设备相距小于 25m， 其PE线铜线截面分别为25 mm2及 2. 5 mm2由于距电源处甚远，回路阻抗大， 过电流防护电器不能满足发生接地故障时在规定时间内切断电源的要求。为将 故障时可能出现的接触电压限制在接触电压限值50V以下，需在其间设置辅助 等电位联结线。按表 21-2，两设备与水管间的辅助等电位联

15、结线截面计算值分 别为 25X0. 5= 12. 5（mm2和 2. 5X0. 5= 1. 25（mm2）,可分别取 16 mm2铜 线和2. 5 mm徒同线（有机械保护），两台设备间的联结线截面则取两设备的较小 PE线的截面，即2. 5mm铜线（有机械保护）。 【例 213】现有厂房内的 -d, 间内有多台小功率用电设备和某些公用设 施金属管道，其PE干线截面为铜线4ram2,因过电流防护电器防电击的动作灵 敏度不够，需在该小间内补充设置局部等电位联结。按计算值应采用 4X 0. 5 =2（mm2）,也即2. 5 mm2铜线，但为在现有装置中的简化施工，按表 21-2采 用无机械保护的明线敷

16、设，其截面取 4 mm2。 在电击危险大的特殊场所内 （ 如浴室、游泳池等场所 ） ，电气设备和金属管 道结构较多， 需按表 21-2 所列值做局部等电位联结， 这将在第二十三章中予以 介绍。 第六节低压电气装置工频等电位联结实施中一些具体间题的探讨 1 .两金属管道连接处裹有黄麻或聚乙烯薄膜， 是否需做跨接线两金属管道 连接处包有黄麻或聚乙烯薄膜不需做跨接线，除自来水管的水表两端需做跨接 线外，金属管道连接处一般不需跨接。因管道在做丝扣连接时这些包裹材料通 常因破损而失去绝缘作用，所以连接处电气上依然是导通的。但施工完毕后必 须对管道全长进行一次导通性的检测，如发现某一管道连接处不导通或接触

17、电 阻过大（ 详见第二十二章第二节 ） ，应在该处加做跨接线。 2现时有些管道系统以塑料管代替金属管， 对此应如何处理等电位联结间 题 做等电位联结的目的是使人体可同时触及的导电部分的电位相等或接近， 以消除或减少电击危险。塑料管不是可导电物质，它不能传导或呈现电位，因 此不需对它做等电位联结。但对金属管道系统内的小段塑料管需做跨接。 3在等电位联结系统内是否要对一管道系统做多次重复联结 只要管道全长导通良好，原则上对一种管道系统只需做一次联结。例如在 水管进入建筑物处的干管上做一次总等电位联结，在浴室内的水道干管上做一 次局部等电位联结。 4是否可在户外环绕建筑物埋设一圈扁钢作总等电位联结

18、有人建议在户外环绕建筑物埋设一圈扁钢，将各种进人建筑物的金属管道 与之连接，从而既实现接地，又实现总等电位联结。这一做法是不安全的，因 无法检视地下扁钢与各种管道的连接状况，如果连接处因腐蚀烂断而使该处联 结失效，将无从发现而成为事故隐患。 5.是否可用配电箱内的PE母排来代替接地母排和等电位联结端子板来连 接联结线 因配电箱内有带危险电压的相线，在配电箱内带电检测等电位联结和接地 状况时，易不慎触及危险电压而引发电气事故，如停电检测则对工作和生活又 带来诸多不便。所以应在配电箱外另设接地母排或等电位联结端子板，以便在 不带电条件下安全地进行检测。 6总等电位联结的接地母排和局部等电位联结端子

19、板之间是否要连通 因这两者间的关系并非一配电系统内上下级配电箱之间送电与受电的关 系，不需在两者间作电气导通。实际上两者间已存在通过 PE线、金属结构、管 道的自然导通。就电击防护而言，等电位联结的作用只是使人体伸臂范围内 （2 . 5m内）所接触的电位相等或接近而已。人体不可能同时触及两个相距甚远 的带不同电位的金属部分。如果在这两者间作联结，不过是对上下级配电箱间 的PE线并联一个阻抗大许多的导体而已，并没有实用意义。同理，也没有必要 在电缆竖井内设置一垂直的联结各楼层的联结干线，见第六章第二节。 7总等电位联结系统的电位可能高于户外地电位， 是否需在建筑物出入口 处采取均衡电位措施以降低

20、跨步电压对于 1000V及以下的工频低压电气装置不 必考虑跨步电压的危害，因这一跨步电压不足以造成对人体的伤害。 关于等电位联结的设置，我国从 20 世纪 90年代开始已在有关建筑电气规 范中作出规定，取得了一定的成效，但就实施的广度和深度而言，尚不尽如人 意。其中有管理和体制的间题，就电气设计安装而言，图纸深度不够是重要原 因。在我国的设计文件中没有像国外设计那样附有标明等电位联结的联结位置、 联结线的材质和截面等技术要求的施工简图，承包单位往往借口缺乏图纸依据 而拒绝施工等电位联结。这样做的结果难免给电气装置日后的运作留下许多事 故隐患，这是我们建筑电气从业人员应予重视的一个间题。 第七节地面等电位对地下金属部分密度的要求 在一般干燥场所的建筑物内，如离人体站立处的地下等电位联结金属部分 不超过lOm,即可认为满足地面等电位的要求，否则应增设地下等电位联结金 属部分，以满足此lOm最大距离的要