船用保护接地线电阻分析.pdf

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1、第34卷第3期2017年6月江苏船舶JIANGSUSHIP+V01．34No．3Jun．2017船用保护接地线电阻分析卢军军1，王志荣2，高铭晶2(1．中天科技专网事业部，江苏南通226010；2．中天科技装备电缆有限公司，江苏南通226010)摘要：基于国际电工委员会(IEC标准)未对船舶电气设备的接地线电阻提出明确要求，通过人体触电模型及设备对地短路对船用电气设备接地电阻的取值进行了探讨。首先，介绍了IEC标准对接地线导体截面积的要求；其次，结合人体允许电流阈值以及设备对地故障电流分析等对电气设备的接地电阻进行分析；最后，对某船舶消

2、防泵的接地电阻进行分析，得出根据IEC60092-352要求的截面积选取的接地线可防止人员触电危险。关键词：船用电缆；保护接地；电阻中图分类号：U665文献标志码：A0引言随着船舶行业的迅速发展，越来越多大功率的电气设备应用于船舶。由于绝缘的损坏或老化会使得电气设备的金属外壳存在带电的风险，因此为了避免设备外壳带电对人身安全造成伤害，必须将正常情况下不带电的金属外壳或构架与船体结构进行电气连接。如何科学地选择导体的截面积以及进行接地以满足安全需求是值得探讨的。1规范及标准要求接地线导体截面积是影响接地效果的一个重要因素，IEC标准对此有

3、着严格的要求。1．1mC60364标准对接地线要求接地线导体截面积的确定需分析故障电流产生有害的热能、机械应力和电应力造成的危害。IEC60364-5-54：2011中对接地保护导体的截面积选择规定为⋯：保护导体的截面积不应该小于由如下两者之一所确定的值①按IEC60949；②或仅对短路时间不超过5S时，可按式(1)所确定：譬一巫。一K式中：s为接地线导体截面积，mm2；，为通过保护电器的阻抗可忽略的故障产生的预期故障电流交流有效值，A；￡为保护电器自动切断时的动作时间，s；k收稿日期：2016-06-01作者简介：卢军军(1988一)

4、，男，助理工程师。从事船舶及海洋钻井平台用电线电缆研究。为由保护导体、绝缘和其他部分的材料以及初始和最终温度决定的系数，系数k的计算见式(2)：枉，、Qc(fl+20)．1n(黯)1920，、(2)式中：P∞为导体材料在20℃的电阻率，Q·mm；届为导体在0℃的电阻率温度系数的倒数，oC；Q。为导体材料在20℃的体积比热，J／(kg·℃)；0。为导体的初始温度，oC；0，为导体的最终温度，℃。1．2mC60092-352标准对接地线要求IEC60092-352标准对船舶电气设备中接地线导体截面积的要求见表1。表中，Q为船舶主电网电缆单芯

5、截面积，nlln2。表1皿C砷眇2．352对船舶设备接地线导体截面积的要求相关的载流导体铜接地导体最小船用电缆接地线的形式标称截面积,／mm2截面积／mm2软电缆或软电线中Q≤16Q的连续接地线Q／2，最小16Q>16固定敷设电缆中Q≤16Q的连续接地线q／2，最小16Q>16铜丝铠装／编织层Q≤2．51．O2．56Q／2。最小4Q≤2．5Q，最小1．5单独敷设的接地线2．5120Q=70从上述两方面可知，IEC标准对接地线导体截面积都有着明确或间接的要求，但是对影响接地效果的接

6、地线导体的电阻的要求并不明确。本文将通过人体触电模型及设备对地短路电流对船用电气设备接地导体的电阻的取值进行探讨。第3期卢军军，等：船用保护接地线电阻分析292建模分析2．1人体触电模型船舶电气设备的金属外壳短路带电是一种对操作人员的人身安全具有较大安全威胁的故障。船用大功率设备大都配置保护装置，当船用电气设备发生短路故障时保护装置自动切断电源。然而保护装置一般会设定一定的延时动作时间。假如此时工作人员触碰到带电的金属外壳，就有可能发生触电的危险。触电事故通常发生在手到脚之间，其人体触电模型如图1所示。假设图1中的故障电流为，l，接地线

7、导体的电阻为尺。，人体电阻为R：，接地线中通过电流为，。，人体中通过的电流为厶，则人体触电模型可以简化为图2所示的电路图。一，电源图1人体的触电模型图，．．—．～i。㈦2人体的触电电路I_冬_I根据图2由基尔霍夫定律可知，人体中通过电流用式(3)表示为：L：，。≠旨(3)L=，t万蠢(3)接地线导体电阻JR。可用式(4)表示为：R。=／2尚(4)式中：，。为故障电流，A；L为人体可通过的电流阈值，A；R。为接地电阻，Q；R：为人体电阻，随着电源电压的升高而降低，且与环境有关，可选1000Q。2．2人体可通过电流阈值根据GB／T13870

8、．1—2008可知，人体通过电流的可摆脱阈值为5mA，人体可承受的交流电流大小与电流的持续时间有关，其关系图如图3所示，表2为图3的解释。由图表可知，人体可通过电流大小与电流持续时间有关，时间越短，人体可承