建筑電氣中的重復(fù)接地是怎么回事?
民用建筑電氣設(shè)計(jì)中,依據(jù)GB/T50065-2011《交流電氣裝置的接地設(shè)計(jì)規(guī)范》第7.2.2條要求,配電變壓器設(shè)置在建筑物外其低壓采用TN系統(tǒng)時(shí),低壓線路在引入建筑物處,PE或PEN應(yīng)重復(fù)接地,接地電阻不宜超過10Ω。
????那么為什么要做重復(fù)接地呢?下面就針對TN系統(tǒng)是否做重復(fù)接地對室內(nèi)配電設(shè)備安全運(yùn)行的影響來分析一下。

(1)TN系統(tǒng)在進(jìn)線做重復(fù)接地對室內(nèi)配電的影響
????我們知道,TN系統(tǒng)在進(jìn)線處做重復(fù)接地,可以使PE線在故障時(shí)的對地電位更接近于地電位,那么我們通過計(jì)算TN系統(tǒng)在進(jìn)線處做重復(fù)接地和不做重復(fù)接地時(shí)的室內(nèi)總進(jìn)線配電箱的PE排對地電位和用電設(shè)備金屬外殼電壓值的大小來比較一下,看看重復(fù)接地是否能降低用電設(shè)備金屬外殼的對地電位。
1)TN-C-S系統(tǒng)在進(jìn)線處不做重復(fù)接地

(圖一)當(dāng)室內(nèi)用電設(shè)備正常供電時(shí),電流I通過PEN線返回變壓器,這時(shí)在PE排上會(huì)產(chǎn)生電位,其值Ut=I*R2。
(圖一)當(dāng)室內(nèi)用電設(shè)備出現(xiàn)相線碰殼時(shí),故障電流Id通過PE線和PEN線返回變壓器,在用電設(shè)備金屬外殼產(chǎn)生的電壓Uf=Id*R1+Id*R2。
R1----PE排至用電設(shè)備的PE線的電阻;
R2----變壓器至總進(jìn)線處PE排的PEN線的電阻;
Ut----不做重復(fù)接地時(shí)PE排的對地電位;
Uf----不做重復(fù)接地時(shí)用電設(shè)備金屬外殼的電壓。
2)TN-C-S系統(tǒng)在進(jìn)線處做重復(fù)接地

(圖二)當(dāng)室內(nèi)用電設(shè)備正常供電時(shí),電流I通過PEN線返回變壓器,這時(shí)在PE排上會(huì)產(chǎn)生電位,但因?yàn)榇薖E排做了重復(fù)接地(相當(dāng)于Ra與Rb串聯(lián)再與R2并聯(lián)),那PE排上的對地電位就變成了Ra的電壓降,為R2電壓降的分壓,其值Ut’=I * R2 * Ra/(Ra+Rb)。
(圖二)當(dāng)室內(nèi)用電設(shè)備出現(xiàn)相線碰殼時(shí),故障電流Id通過PE線和PEN線返回變壓器,但因?yàn)榇薖E排做了重復(fù)接地(相當(dāng)于Ra與Rb串聯(lián)再與R2并聯(lián)),那PE排上的對地電位就變成了Ra的電壓降,為R2電壓降的分壓,在用電設(shè)備金屬外殼產(chǎn)生的電壓Uf’=Id*R1+Id*R2* Ra/(Ra+Rb)。
R1----PE排至用電設(shè)備的PE線的電阻;
R2----變壓器至總進(jìn)線處PE排的PEN線的電阻;
Ut’----做重復(fù)接地時(shí)PE排的對地電位;
Uf’---做重復(fù)接地時(shí)用電設(shè)備金屬外殼的電壓。
3)兩種情況比較
????① 從以上分析可知,在用電設(shè)備正常運(yùn)行時(shí),做了重復(fù)接地,PE排的對地電位降低值為:
Ut-Ut’=I*R2 - I * R2 * Ra/(Ra+Rb) =I * R2 * Rb/(Ra+Rb)
????假設(shè)系統(tǒng)接地電阻Rb為4Ω,重復(fù)接地電阻為10Ω,那么做了重復(fù)接地的PE排對地電位與不做重復(fù)接地的PE排對地電位的比值為:
Ut’/Ut=[I * R2 * Ra/(Ra+Rb)] / I*R2= Ra/(Ra+Rb)=10/(10+4)=0.71
即做了重復(fù)接地時(shí),PE排對地電位降到了不做重復(fù)接地時(shí)的0.71倍。
????② 當(dāng)室內(nèi)用電設(shè)備出現(xiàn)相線碰殼時(shí),做了重復(fù)接地,在用電設(shè)備金屬外殼產(chǎn)生的電壓降低值為:
Uf-Uf’=[Id*R1+Id*R2] - [Id*R1+Id*R2*?Ra/(Ra+Rb)]
=Id*R2* Rb/(Ra+Rb)
????假設(shè)系統(tǒng)接地電阻Rb為4Ω,重復(fù)接地電阻為10Ω,為方便計(jì)算,我們假設(shè)R1=R2,那么做了重復(fù)接地的用電設(shè)備金屬外殼電壓與不做重復(fù)接地的用電設(shè)備金屬外殼電壓的比值為:
Uf’/Uf=[Id*R1+Id*R2* Ra/(Ra+Rb)] /[Id*R1+Id*R2] =[1+ Ra/(Ra+Rb)] / [1+1]=0.85
????即做了重復(fù)接地時(shí),用電設(shè)備金屬外殼電壓降到了不做重復(fù)接地時(shí)的0.85倍。
4)TN-S系統(tǒng)重復(fù)接地分析
????以上是對TN-C-S系統(tǒng)的重復(fù)接地分析,如果換成TN-S系統(tǒng),因?yàn)門N-S系統(tǒng)的PE線和N線在變電所處就已經(jīng)分開,因此設(shè)備正常運(yùn)行時(shí),PE線上是沒有電流經(jīng)過的,那么正常運(yùn)行時(shí)PE排就不存在對地電位了。當(dāng)用電設(shè)備發(fā)生相線碰殼時(shí),其分析方法與TN-C-S一致,此處不再重復(fù)計(jì)算。

(2)總結(jié)
????通過以上計(jì)算可以得知,在低壓總進(jìn)線處設(shè)置PE或PEN線的重復(fù)接地確實(shí)能降低PE線的對地電位,對TN系統(tǒng)的配電安全來說有益無害,而PE或PEN線的重復(fù)接地并不難實(shí)現(xiàn),PE或PEN線只要與總等電位端子箱MEB做等電位聯(lián)結(jié)即可實(shí)現(xiàn)重復(fù)接地,因?yàn)镸EB是與接地網(wǎng)和進(jìn)出建筑物的地下金屬管道等相連接,而這些地下的金屬管道也是現(xiàn)成的良好接地體,另外TN系統(tǒng)的重復(fù)接地是PE線或PEN線,而不能是中性線(N線)。