接地故障电流试验数据分析
014-2015年，住房和城乡建设部建筑电气标准化技术委员会组织专家进行“接地电流测试及计算”及“接地故障电流的分流路径及分流比例”等相关研究，经过多次试验及数据分析，得出相关结论，详见国家标准图集15D500《防雷与接地设计施工要点》。笔者对试验数据比较感兴趣，与大家共同探讨。1、试验电路图试验电路图如图1所示，电缆为YJV 0.6/1KV -3x35mm2+2x16mm2，22m长，穿钢管；扁钢:40x3.2，3根6m，1根3m，连接成21m；钢管:DN40，3根6m，1根3m，连接成21m；L为钢管与扁钢的距离。在相线、中性线、保护钢管、电缆中的PE芯线、单独敷设的扁钢分别接入电流表PA1、PA2、PA3、PA4、PA6，及总PE线处的PA7。
图1 试验电路图
将相线、N、PE、钢管、扁钢在负荷末端处全部短接，测量各电流表数值。2、单独敷设扁钢作为PE线将试验数据列表如表1所示。由于研究接地故障电流，故不考虑相线对中性线短路。
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表1 电缆穿钢管接地故障电流试验数据 |
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电流表 |
电流值（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(钢管) |
2200 |
64.2% |
2179 |
64.6% |
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PA5(扁钢) |
98.6 |
2.9% |
91.3 |
2.7% |
|
PA7 |
3429 |
100.0% |
3374 |
100.0% |
从表1可以得出如下结论：
接地故障时的现象
- 电缆中的PE芯线，电缆保护用的钢管，单独敷设的扁钢均可返回故障电流。
- 钢管回流最大，占比超过六成四；
-
电缆中的PE芯线占比次之，占比超过三成五；
- 单独敷设的扁钢回流最少，不足3%。
- 单独敷设的扁钢距离钢管距离200和1000mm，扁钢上流过的电流差别不大。
3、各种PE的效果表2所示，L为钢管与扁钢的距离，此时L=1000mm。分别断开电缆中的PE芯线、钢管、单独敷设的扁钢，测量各电流表数值。
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表2 电缆穿钢管接地故障电流试验数据 |
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电流表 |
电流值（A) |
电流值（A) |
电流值（A) |
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绝对值 |
百分比 |
绝对值 |
百分比 |
绝对值 |
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(钢管) |
3085 |
95.3% |
- |
- |
2217 |
65.9% |
|
PA5(扁钢) |
219.2 |
6.8% |
806.5 |
27.3% |
- |
- |
|
PA7 |
3237 |
100.0% |
2949 |
100.0% |
3362 |
100.0% |
由表2可得：
- 电缆保护用的钢管回流最大，电缆中的PE芯线次之，单独敷设的扁钢回流最少。
- 单独敷设扁钢做PE线效果不太理想，扁钢距离线路越远，回流效果越差。
- 现在电缆、母线都有PE芯线，可以不用单独敷设扁钢做PE线。
- 充分利用电缆、电线的金属保护管，效果会更好。
4、结论：
- 电缆中的PE芯线，电缆保护用的钢管，单独敷设的扁钢均可返回故障电流，综合利用效果更好。
- 单独敷设扁钢做PE线效果不好，无论在桥架上、竖井内单独敷设，只能起到锦上添花的作用。
- 电缆、母线中的PE芯线回流尽管不如钢管，但可靠性高，建议优先考虑这种方案。
- 电缆保护用的钢管、桥架回流最大，但连接点多，可靠性不如电缆中的PE芯线。
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