接地故障電流試驗數據分析
014-2015年，住房和城鄉建設部建筑電氣標準化技術委員會組織專家進行“接地電流測試及計算”及“接地故障電流的分流路徑及分流比例”等相關研究，經過多次試驗及數據分析，得出相關結論，詳見國家標準圖集15D500《防雷與接地設計施工要點》。筆者對試驗數據比較感興趣，與大家共同探討。1、試驗電路圖試驗電路圖如圖1所示，電纜為YJV 0.6/1KV -3x35mm2+2x16mm2，22m長，穿鋼管；扁鋼:40x3.2，3根6m，1根3m，連接成21m；鋼管:DN40，3根6m，1根3m，連接成21m；L為鋼管與扁鋼的距離。在相線、中性線、保護鋼管、電纜中的PE芯線、單獨敷設的扁鋼分別接入電流表PA1、PA2、PA3、PA4、PA6，及總PE線處的PA7。
圖1 試驗電路圖
將相線、N、PE、鋼管、扁鋼在負荷末端處全部短接，測量各電流表數值。2、單獨敷設扁鋼作為PE線將試驗數據列表如表1所示。由于研究接地故障電流，故不考慮相線對中性線短路。
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表1 電纜穿鋼管接地故障電流試驗數據 |
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電流表 |
電流值（A) |
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L=200 |
百分比 |
L=1000 |
百分比 |
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PA1(L) |
3326 |
|
3329 |
|
|
PA2(N) |
- |
|
- |
|
|
PA3(PE) |
1210 |
35.3% |
1201 |
35.6% |
|
PA4(鋼管) |
2200 |
64.2% |
2179 |
64.6% |
|
PA5(扁鋼) |
98.6 |
2.9% |
91.3 |
2.7% |
|
PA7 |
3429 |
100.0% |
3374 |
100.0% |
從表1可以得出如下結論：
接地故障時的現象
- 電纜中的PE芯線，電纜保護用的鋼管，單獨敷設的扁鋼均可返回故障電流。
- 鋼管回流最大，占比超過六成四；
-
電纜中的PE芯線占比次之，占比超過三成五；
- 單獨敷設的扁鋼回流最少，不足3%。
- 單獨敷設的扁鋼距離鋼管距離200和1000mm，扁鋼上流過的電流差別不大。
3、各種PE的效果表2所示，L為鋼管與扁鋼的距離，此時L=1000mm。分別斷開電纜中的PE芯線、鋼管、單獨敷設的扁鋼，測量各電流表數值。
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表2 電纜穿鋼管接地故障電流試驗數據 |
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電流表 |
電流值（A) |
電流值（A) |
電流值（A) |
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絕對值 |
百分比 |
絕對值 |
百分比 |
絕對值 |
百分比 |
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PA1(L) |
3186 |
|
2913 |
|
3330 |
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PA2(N) |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
|
PA3(PE) |
- |
- |
2214 |
75.1% |
1189 |
35.4% |
|
PA4(鋼管) |
3085 |
95.3% |
- |
- |
2217 |
65.9% |
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PA5(扁鋼) |
219.2 |
6.8% |
806.5 |
27.3% |
- |
- |
|
PA7 |
3237 |
100.0% |
2949 |
100.0% |
3362 |
100.0% |
由表2可得：
- 電纜保護用的鋼管回流最大，電纜中的PE芯線次之，單獨敷設的扁鋼回流最少。
- 單獨敷設扁鋼做PE線效果不太理想，扁鋼距離線路越遠，回流效果越差。
- 現在電纜、母線都有PE芯線，可以不用單獨敷設扁鋼做PE線。
- 充分利用電纜、電線的金屬保護管，效果會更好。
4、結論：
- 電纜中的PE芯線，電纜保護用的鋼管，單獨敷設的扁鋼均可返回故障電流，綜合利用效果更好。
- 單獨敷設扁鋼做PE線效果不好，無論在橋架上、豎井內單獨敷設，只能起到錦上添花的作用。
- 電纜、母線中的PE芯線回流盡管不如鋼管，但可靠性高，建議優先考慮這種方案。
- 電纜保護用的鋼管、橋架回流最大，但連接點多，可靠性不如電纜中的PE芯線。
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