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電動門
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淺談電動門配電設計的電擊防護
2019.05.09
電動伸縮門是一種長期在戶外使用的設備,工作電壓為220 V(過去也有380 V),其電機是處于移動狀態。據悉,在高峰運行期間電動門每小時需開合數十次,這種工作特點勢必導致線路極易老化。此外,在雨季電機不銹鋼縫隙也容易漏水、積水、造成漏電,發生電擊事故。當然這只是電動門發生電擊事故的一個原因。應該說這是設備問題、物業管理問題,看起來與配電設計風馬牛不相及,其實不然。
電動門配電設計
為什么要做配電設計?對此答案很多,但是?;と松硨蛻璞赴踩Ω檬親罡鏡腦蠔湍康?。特別對于電氣設備外露導電部分,正常時是不帶點的卻因絕緣損壞而帶故障電壓,這時人或動物接觸此外露導電部分則會遭到電擊,通常將這種電擊稱為“間接接觸電擊”。對此,設計人員應盡力做好防護。

應提及的是:GB 50054 – 2011《低壓配電設計規范》(2012年6月1日起實施)中將電氣裝置的電擊防護分為“直接接觸防護”與“間接接觸防護”,而在2012年12月1日起實施的GB 16895. 21 – 2011/ IEC 60364 – 4 – 41:2005《低壓電氣裝置  第4 – 41部分:安全防護 電擊防護》特別指出:

“——正常條件下的電擊防護稱直接接觸防護(本部分改稱為基本?;ぃ?;

——故障條件下的電擊防護稱間接接觸防護(本部分改稱故障?;ぃ??!?/span>

在本文中對電擊防護的稱謂仍是按照 GB 50054 – 2011中的規定實施。

低壓配電系統的接地形式,對間接接觸防護的自動切斷電源措施極為重要

在現行的配電設計中,最常采用的間接接觸防護措施是自動切斷電源,也就是通常在配電設計中采用各類?;さ縉鞫勻松?、線路及設備進行?;?。該?;ご朧┒雜誆煌牡脫古淶縵低車慕擁匭問?,其間接接觸防護電氣的動作特性各不相同。

TN 系統中配電線路的間接接觸防護電器的動作特性應符合下式要求:

Zs Ia ≤ U0

式中:Zs —— 接地故障回路的阻抗,Ω;

Ia —— 保證間接接觸?;さ縉髟詮娑ㄊ奔淠誶卸瞎收匣羋返畝韉緦?,A;

U0 —— 相導體對地標稱電壓,V。

由此可看出,TN系統發生接地故障時,電流的切斷與接地電阻的阻值無關。

對于 TT 系統,其?;さ縉魈匭雜β閬率揭螅?/span>

RA Ia ≤ 50V

式中:RA —— 外露可導電部分的姐弟電阻和?;さ繼宓繾柚?,Ω。

在實際設計中最常用的是TN 系統,由于門衛室及電動門是一個很小的用戶,往往是不重視其接地故障電流的計算,當然也不會去按上述要求進行接地故障靈敏度校核,這些可能造成電動門發生接地故障時?;さ縉韃歡?,給人身帶來電擊的危險和傷害。

電動門一般是由門衛室或崗亭的配電箱供電,常選用無選擇性的A型開關,通常無法在發生接地故障時自動切斷電源,為了使其具有選擇性,不妨選具有選擇性的B型開關作為電源的?;さ縉?!

順便說一下,配電斷路器有A、B兩類:A型開關只有過載長延時及瞬時脫口二段?;?,屬非選擇性開關;B類則具有過載長延時、短延時及瞬時脫口三段?;?,為選擇性斷路器。如果電源開關選用B類斷路器,是可根據接地故障電流的大小來整定脫口電流的數值及動作時間。

TN 系統在采用自動切斷電源措施時,一定要輔以等電位聯結

現今,大部分建筑物的配電設計都采用TN系統。規程、規范都規定:TN 系統在采用自動切斷電源措施時,一定要輔以等電位聯結。

規范GB 16895.21 – 2011 / IEC 60364 – 4 – 41:2005及GB 50054 – 2011 都規定在低壓配電系統中采用自動切斷電源的防電擊的防護措施,以及該措施失效時附加?;ご朧?。對于 TN 系統而言,等電位聯結是十分重要且必須的附加?;ぶ?。

為了說明原因,還得從 TN 系統的接線特點說起。

TN 系統的第一個字母表示電源的一點(通常是中性點N)與大地直接連接,第二個字母則表示電氣裝置外露可導電部分通過?;は哂敫媒擁氐閬嗔?,也就是說,TN 系統電源側的 PE 線是與負荷側全程貫通的。這樣,當電源側或負荷側某處發生接地故障,故障電壓會通過 PE 線傳到其他負荷的外露可導電金屬外殼,例如電動伸縮門的金屬外殼。TN 系統這種“城門失火,殃及池魚”的特點,設計者應給予關注。浙江小女孩爬在未運行的電動門上玩耍、深圳一名保安無意觸及靜止的電動門均遭電擊,不幸身亡,經查門衛處的配電箱并未發生過故障,恐怕都與系統內傳到的危險故障電壓有關??!

根據電氣設備和電氣裝置防間接接觸電擊的組合防護,可以將電氣設備分為 0、Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ類,最為廣泛使用的電氣設備是Ⅰ類,它是藉自動切斷電源和經PE線接地而實現間接接觸電擊防護,這是在配電設計中采用最多的一種電擊防護。

各類?;さ縉魅綞下菲?、熔斷器等因各種原因可能拒動,無法起到?;ぷ饔?,所以要輔以附加?;だ疵植蠱洳蛔?。而等電位聯結及剩余電流動作?;ぷ爸鎂褪親遠卸系繚幢;ご朧┑牧礁齦郊穎;ご朧?。

關于附加措施:剩余電流動作?;て鰨≧CD)

剩余電流動作?;て韉腦硎腔諢舴蚨?,即在任一瞬時,流向某一節點的電流之和恒等于由該節點流出的電流之和。現在各國均采用電流型剩余電流動作?;て鰨≧CD)。追溯至1928年,德國人提出的“人體觸及帶電導體時所通過的電流,以剩余電流互感器檢測,并在人受傷害之前快速切斷電流,從而達到?;さ哪康摹鋇淖ɡ?,這無疑是從事電器災害預防工作的人所希望的理想的?;し絞?。

RCD 對電氣回路接地故障的防護非常有效。由于其工作原理所限,RCD 不能防止別處故障沿 PE 線或裝置外可導電部分傳導來的故障電壓所引起的電擊事故,所以,RCD 不是萬能的,這點應引起設計人員重視!

為明白防電擊的一些基本規定,學習 GB / T 13870.1 - 2008 / IEC / TS 60479 - 1:2005《電流對人和家畜的效應 第1部分:通用部分》是十分必要的,該規范提供了關于電擊電流對人和家畜效應的基本指導,讓設計者明白電氣安全要求的原緣由。

電動伸縮門可否采用局部  TT 系統

從理論上說,應該是可以的。但在實際工程中,還應考慮有沒有實施的可能。對于電動伸縮門來說,往往是設置在門衛室相鄰處,若要采用局部 TT 系統,其接地網很難與門衛室的接地網保持 10 ~ 20 m的距離。兩者過近,會造成電氣導通,不能形成局部 TT 系統,實質上仍是 TN - S系統。

通常門衛室與配電所的距離遠大于20 m,若將門衛用電系統改成局部 TT 系統應該是可行的。

TT 系統配電線路間接接觸防護電器的動作特性:

RA Ia ≤ 50V

式中:RA —— 外露可導電部分的姐弟電阻和?;さ繼宓繾柚?,Ω。

Ia ——使?;さ縉髟詮娑ㄊ奔淠誑煽慷韉牡緦?,A;當采用 RCD 時,Ia為RCD的額定動作電流 IΔn。

假設門衛室用配電箱電源進線開關的額定電流為 50 A,防電擊電流定位3倍:3 × 50 = 150 A,為滿足上述公式,RA = 50 / 150 = 0.33 Ω。若門衛室用配電箱電源進線開關的額定電流為63 A,則接地極的接地電阻為 0.26 Ω。這樣小電阻的接地極是很難實現的。在無法滿足接地電阻要求時,只能求助 RCD,即在電源進線處裝設剩余電流動作?;ざ下菲?。關于 RCD 之 IΔn 的確定原則已講述許多,不再贅述。需要注意的是各級 RCD 的配合。
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