浅析TN-S系统电缆和母线槽干线的PE接地线——标准和规范应遵从PE线工程应用的有效性

1、浅析tn-s系统电缆和母线槽干线的pe 接地线标准和规范应遵从pe线工 程应用的有效性祖清雷清华中华人民共和国拱北海关基建办珠海光乐电力母线槽有限公司摘要：随着改革开放，我国经济得到飞速发展，现代化建设规模越来越人。建筑电气是 建筑工程屮不可缺少的配套设施，而低压电气干线屮，pe保护接地对于整个系 统的安全可靠性至关重要。本文主要结合典型案例，探讨tn-s系统中pe接地线 设计和安装的相关技术要点。关键词：pe接地线;用途和敷设方法;标准和规范;1前言在建筑工程低压交流供配电系统中，pe接地线一直都是最重要的电气安全技术 参数，它甚至直接涉及人们牛命财产安全。目前相关的标准和规范只有配置的截

2、面大小要求，却没有明确制作安装工艺和敷设的规定。部分设计人员、施工人员, 及质量监管人员对pe线不甚了解，且对其实质用途理解和敷设方法都极其不符 合科学性和客观性，从而给工程建筑埋下了安全隐患。如果我们对pe接地线有 真正深入的研究，相关标准和规范有明确的敷设和施工作业的正确引导，以及 科学合理地设计和施工，才会提高安全性能，同吋也会降低工程造价。在电缆供电方案中，应选用桥架内最大冋路的pe线，使裸导体与每节桥架有稳 定的连接（裸导体指的是必须满足相关标准规范里对pe线截面大小和材质要求 的导电体）。同样，在母线槽供电方案中，除了要求每节母线槽本体外壳应与 pe线连接且符合相关的规范外，还应于

3、标准规范中详细阐述pe线的用途和敷设 方法，以确保当母线槽外壳带事故电流吋不危及人身的安全。2案例分析 在电气专业领域，众所周知，pe线的必要意义在于，它是确保供电系统安全的 “生命保护线”。但是，在众多的工程项目中，情况往往是这样:敷设了 pe线， 而且选择的接地装置（接地线和接地体）也足够大，甚至远远高于标准和规范 要求的截面大小，但是实际上却无法实现保护接地的有效性和可靠性。例1:在上海某工程建筑屮，工作人员在维修时，手触及桥架外売而导致被屯击 死亡，经相关分析，该供电系统方案设计是没有问题的，tn-s系统供电制（三 相五线制电缆供电），在安装敷设电缆和桥架（电缆槽盒）时，桥架外壳也有

4、与pe接地线连接（跨接）。现在的工程建设电气系统中，这种设计方案很常见, 也符合相关的规范。那为什么会导致触电致死呢?是否存在其他意外原因？笔者曾 对这类事故做过详细的研究，发现还是存在设计与安装的问题。在建筑工程tn-s供电系统中，常采用五芯电缆供电干线系统。五芯电缆已包括 pe线，每条电缆都有独立的绝缘层，相与相、相对零（n线），以及pe线与桥 架外壳之间都有绝缘隔离。在一条桥架槽盒内敷设了多路电缆，沿着桥架外壳外 侧边上同吋敷设了一条接地排，这条接地排一般来说，项目上常采用4x40扁 铁。电缆桥架每隔几段处与接地排（扁铁4x40）连接（也称“跨接”），另外, 桥架的段与段之间用导线（16

5、nmi或25诚 跨接。这种方案在20年前的实际用电 运行中应该基本上没有问题，因为当时工程建筑总用电负荷都很小。接地排采用 4x40扁铁，以及桥架段间跨接导线（16nmi或25mm）还是可以满足外壳上事故 电流的疏散。假设冋路相线线径35 mm,按计算跨接导线16 mm,当线路发生对 外壳短路时，上级断路器可能会跳闸。而今，大部分工程配电线路的回路相线线径都大于35mm,接地线大小和材质 （大小和材质关系到接地线容量）如果无法得到保证，则事故电流难以疏散。tn-s制供配电干线电缆设计方案中，其pe线常常是一根或多根带绝缘护套的电 缆，致使桥架外壳事故电流不能从这条pe线上疏散。因此，上级断路器

6、不跳闸, 从而会产生桥架外壳对地的电位差，即:在桥架外壳上产生高电压而危及人身的 安全。例2:某个配电房工程，采用了三相五线制的母线槽作为电气配电干线。后来运 行中，母线槽发牛短路事故，爆炸威力很大，事故现场的就近侧墙体被冲了一 个窟窿。事故检查分析中发现:母线槽结构是五芯导体，即3l+n+pe （n=l, pe=50%l）,母线槽外壳也有接地装置。但，为何会发生这样严重的短路事故？ 经相关专家分析，该母线槽五芯铜排，采用包扎绝缘薄的独立铜排作为pe线， 生产厂家缺少专业知识和运行经验，使得pe线（独立铜排）未起到保护接地的 作用，从而造成重大的事故。在上述例2的工程案例中，三相五线（3l+n

7、+pe）制式母线槽，口采用独立铜排 作为pe线，但问题是:pe线与外壳没有可靠连接，当相线绝缘破损时，事故电 流无法从pe线疏散，上级断路器不动作，当相与外壳短路打火烧坏相间绝缘， 那时，有人触及母线槽外壳则危及人身安全。在供配电线路的主干线中，pe线的敷设和安装工艺肓接会影响到pe线的有效 性。在整个供电系统中，pe线是确保事故电流快速疏散以确保母线槽及电缆桥 架（槽盒）外壳的事故电压不危及到人身安全而实现pe接地保护的作用，因此 也被称为“pe保护线”。保护电缆及母线槽的上级断路器需要当达到上级断路 器旷10倍以上的事故电流时才能实现瞬间跳闸动作，因此，需要满足相线一定 比例的截面积（等效

8、容量）吋，pe线才能实现使事故电流快速疏散至接地网， 且带动上级保护断路器快速动作切断电源；同时也确保母线槽及电缆桥架的外壳 事故电压不危及人身安全。因此对pe线的设计规范和相关标准应全面考虑到必 须确保母线槽及电缆桥架（槽盒）的外壳事故电流从pe接地线上疏散，单靠外 壳接地线（指外壳跨接到4x40扁铁）是根木无法确保外壳过高的事故电压不 危及人身安全的保障。3结论在建筑电气系统，对电缆的相关设计和施工验收规范中，关于pe接地干线的描 述（或解释）不详细，这也造成人们对pe线的实际作用和意义理解不清楚，人 们往往认为只有设计一条符合标准截面积的pe线，才能起到安全作用，但却不 知道如何确保事故

9、电流能从pe线上疏散，不知道如何做一条能够真正实现保护 作用的pe接地线，这恰恰是工程实际应用中最关键的技术问题。笔者建议在相关设计规范和施工验收规范中，对pe接地干线作出详细的要求。 依笔者之见，就电缆和母线槽两种系统方案的pe线提岀如下建议：（1）电缆干线供配电方案中，应该参照该桥架（槽盒）内最大冋路相线载流来 取值pe线的截面积（等效容量），采用裸导体敷设在桥架内或者桥架侧边，每 节（段）桥架与该pe线还应有稳定连接（跨接），每30m之内再做个等电位连 接，等电位连接的截面（等效容量）也应不小于pe线。如此，既确保事故电流 的疏散，乂桥架内可选用敷设四芯电缆，这样还可以节约造价；同时，提高了整 个系统冋路的安全性能。（2）母线槽干线供配电方案屮，生产厂家如果技术成熟则可以采用母线槽外壳 兼作pe线的工艺技术;如果采用独立铜排作母线槽的pe线，则每个母线槽单元 （每段母线槽或每节弯头等）相邻的外壳与外壳应要有安全稳定的过