关于TT系统中最大允许值RA的疑问

jc8234

              

           关于TT系统中最大允许值RA的疑问

      最近读了电气工程师合作组(EEO)编写的《RCD低压电气标准安全规范手册》
关于TT系统中最大允许值RA值的计算有以下疑问：

           摘自 《RCD低压电气标准安全规范手册》

           摘自 任老《低压配电设计解析》

           摘自 任老手稿的计算方法
        任老书中按RA=220V/（5I△n）-4=220V/（5×0.3）-4=142Ω
文中提到在TT系统中，最大允许值按RA=50V/I△n=50/0.3=167Ω计算，
这两种计算方法是完全不同的，因为TT系统回路故障阻抗是很难确定的，
所以IEC中有预期接触电压来限制，在预期接触电压超过50V时能可靠切断故障回路，
确保安全，这也是GB16895.21公式RA×I△n≤50 的要求。
另外王老在600问中也提到了这点：

           摘自 王老《建筑物电气装置600问》
按王老的这个公式Id=50/RA≥Ia，再加上以下内容：

           摘自 任老《低压配电设计解析》

           摘自 GB16895.21-2020
       TT系统的故障回路阻抗包括变压器相线和接地故障点阻抗以及外露导电部分接地电阻RA和变压器中性点接地电阻RB。
故障回路阻抗大，故障电流小，且按照IEC技术文件的解释其故障阻抗包括难以估计的接触电阻。
因此，TT系统的故障回路阻抗和故障电流是难以估算的，它不能用TN系统公式ZsxIa≤Uo来验算保护的有效性，
而需用公式Ra×Ia≤50V来验算保护的有效性。从公式Ra×Ia≤50V可知，保护动作的条件是当外露导体对地电压达到
或超过50V时保护电器应动作，这时的故障电流应大于保护电器的动作电流，即：公式Ra×Ia≤50V，切断接地故障前，
TT系统外露导电部分呈现的电压往往超过50V，因此仍需按规定时间切断故障。当采用反时限特性过电流保护电器时，
应在不超过5s的时间内切断故障，但对于手握式和移动式设备应按接触电压来确定切断故障回路的时间，这实际上是难以做到的。
所以TT系统通常采用剩余电流动作保护。（摘自GB50054-2011 5.2.15条文说明）
       一般来说，只要求Id＞I△n，RCD就能保证动作，但是按GB/T 6829-2017的参数，无延时的RCD，当故障电流等于I△n时，
其最大分断时间标准值为0.3s,而按表GB/T 16895.21-2020表41.1,当Uo=220V时,TT系统的切断时间不应大于0.2s，若Id=5I△n时，
最大切断时间标准值为0.04s,又依据GB/T 16895.21-2020411.5.3注4得公式Id≥5I△n ，按王老600问公式（8.1）Id=50/RA≥Ia
Id=50/RA≥Ia    ①
Id≥5I△n           ②
    ①②两个公式联立，得
RA≤50/(5×I△n)
故TT系统中，RA最大允许值：RA≤50/(5×0.3)=33.3Ω，而非142或166.7Ω
以上是我个人观点，不知道对不对，还请各位专家、同行给予指导，谢谢！

jc8234

    如果按220V回路电压计算RA，可能会使故障回路电流比较小，会出现RCD无法感知的情况。
    比如说300mA  RCD ,如果设置RA为142欧，如果此时再加上故障点的阻抗，那么回路电流就会非常小，Rcd就可能感知不到。
而这时加到人身上的接触电压也会远超过50伏，甚至会到200伏左右，此时若RCD感知不到，这就会出现严重的电击事故!!!
以下是忽略故障点的阻抗情况下的的简单计算：

jc8234

        也有专家和同行认为TT系统使用RCD不一定是为了人身电击防护，用于接地故障防护的电压是按对地额定电压考虑。300mA的RCD,不一定是为了防电击，是为了防火等需要，只需考虑动作特性就可以，即按回路电压220V计算RA，按规定时间（TT系统 0.2S）切断故障回路就可以，或者说0.2秒这个窗口期很短，按回路电压220V计算RA，从经济技术上分析，RA最大允许值取142欧，这2两种观点，您怎么看吗？

jc8234

各位同行：您好

关于这个问题，我们要考虑两个方面的问题：
1.  5I△n 是根据GB/T 6829 RCD产品通用标准规定的非延时型RCD在40ms 内分断电流的极限值，I△n 是RCD可以动作的电流值， 其动作极限时间为300ms或加上规定延时时间之和，I△n 也是设计人员选用RCD或计算相关使用数据的优选参考值。这也是IEC 60364-4-41的初衷。
2.  故障防护是指在系统发生可出现超过安全接触电压的接地故障时，系统保护电器在固定时间内切断电流的保护，并非一定要在40ms 内分断故障电路，也不一定要考虑人身直接触电保护。因此不一定要选用30mA的非延时型RCD. 瞬动型30mA RCD通常用于末端的故障防护兼做人身直接接触两类电击防护。
对于TT接地型式，由于系统的接地电阻大且接地故障电流小，过电流保护电器不足以分断接地故障电流，因此RCD通常用于包括电击故障在内各类接地故障防护。因此根据IEC 60364-4-41要求，在TT系统的电源端各级过流保护电器均应安装RCD用于接地故障保护，根据 RA×I△n≤50V 作为RCD用于故障防护的设计依据没有问题。

以上是我对于标准的理解， 请参考 不妥之处我们再讨论。
谢谢
胡宏宇

以上是胡总的给的回复

mayong

你这种问法很全面，学习一下

wangguichao66

这个有点复杂，
国标和IEC16895标准本来就不同步，
RCD的动作时间标准要求值各个版本在变化，
TT系统要求的保护动作时间不同标准也在变化，
所以要搞清楚这个问题，得知道上述几篇文章依据的是国标还是16895、并且要知道哪个版本。

要精确计算的话，找来最新版的RCD标准（2024版已发布还未实施）动作时间不超过0.2s（2017版对应的是2*I△n）对应的动作电流值自己算一下。
实际应用的时候按照作者推荐的接地电阻值取值就行了。

jc8234

wangguichao66 发表于 2024-11-24 21:05
这个有点复杂，
国标和IEC16895标准本来就不同步，
RCD的动作时间标准要求值各个版本在变化，

动作时间TT系统0.2S,这个没疑问，重点是按200V还是按50V计算最大允许电阻Ra ?  任老30mA用50V计算的，300mA用220V计算的！

wangguichao66

按照低规和IEC规范要求，应该按照50v计算，
个人理解问题的核心是按220v计算实际上是按短路故障计算（忽略了绝缘电阻）RCD动作值，
50v是按照绝缘电阻降低导致的故障电流逐步变化计算的（故障回路中还有绝缘电阻），
短路情况下只要设备侧接地电阻大于电源侧，无论如何计算都是没法满足50v要求的，改用切断电流时间的要求了。

dqaq

       Ra×Ia≤50V是电击防护安全性判据之一。该判据统合了两种电击防护的技术路径——1、降低漏电设备外壳预期接触电压到安全电压50V以下；2、故障电流驱动保护电器动作。保护电器可以是RCD，也可以是熔断器或低断。
       所以，这个判据是按边界条件考虑的，属于充分非必要条件，与实际漏电时外壳电压是不是50V没任何关系。
       还有另一个判据，只考虑自动切断电源这一个技术路径，即Zs×Ia≤220V，也属于充分非必要条件。这里Zs=RA+RB，与TN系统的同一形式公式形同，但参量不同。
       220V和50V的不同，就是这样来的。两个判据得出的结论不同，也不奇怪。满足任何一个都算正确。
       类似的情况，比如建筑物外部防雷，网格式接闪器保护范围，滚球法和网格尺寸法得出的保护范围很可能是不一样的，但只要满足其中之一就可以。

klyfang

600问8.2条，看到这里，没看懂这个怎么计算出来的啦

关于未知

楼主查看了大量的文章和规范，钻研精神很钦佩。

utlamta

我的理解，要么是故障回路阻抗很大，故障电流较小，通过RCD来保护，动作值按I△n考虑，动作时间稍长（按GB/T 6829-2017表1为0.3s），确保预接触电压不超过50V，即按照Ra×Ia≤50V来计算。或者故障回路阻抗很小，故障电流较大，通过过流保护器来切断故障回路，此时切断回路的不一定是RCD，但都要满足TT系统的最长切断时间要求(U0=220v，≤0.2s)，若此时是RCD动作的话，这个故障电流值要≥5I△n ，最长切断时间是0.04S（按GB/T 6829-2017表1为0.04s）。这两个不是需要同时满足，满足其一即可。

jc8234

dqaq 发表于 2024-11-25 17:43
Ra×Ia≤50V是电击防护安全性判据之一。该判据统合了两种电击防护的技术路径——1、降低漏电设备外 ...

按照你的理解，按220V、50V都是正确的，结果不同，不重要？

dqaq

jc8234 发表于 2024-11-30 14:11
按照你的理解，按220V、50V都是正确的，结果不同，不重要？

       在Ia已确定的条件下：
       按220V算，结果与电源侧结构参量RB、负荷侧结构参量RA、运行参量相电压U0都有关。如果这些因素你都能掌控，可以更好地协调这些因素，以达到各方面的平衡，包括电击防护和绝缘配合等。
       按50V算，结果只与负荷侧RA这一结构参量唯一相关。当你不知道或不能保证变压器中性点接地电阻RB大小时，或者不能保证运行电压的偏差范围时，只能靠这个判据的结果。
       结果不同不重要，是因为前提条件都不一样，而不是因为我主观上的武断。以刻舟求剑的的思路对待这种差异话，会转不出这个圈的。

dqaq

贴份资料，比较清楚地解释了RAxIa<=50V这个判据的技术逻辑，为什么叫作统合了两种电击防护的技术路径的判据，而非单一的自动切断电源的判据。如果你验算出某个RA值下RCD不动作，很可能此时外壳预期接触电压已经小于50V了，切不切断电源都没关系。所以它与ZsXIa<=220V 只判断切断电源是不一样的。