保護接地導體選擇是電氣設(shè)計過程必不可少的環(huán)節(jié)，電流表在本文從PE導體截面積選擇的原則、PE導體截面積熱應(yīng)力要求、固定連接PE導體截面積要求等七個方面完整介紹保護接地導體(PE導體)截面積選擇。

1、保護接地導體(PE導體)截面積選擇的原則
①PE導體截面積應(yīng)能滿足配電系統(tǒng)故障(接地故障)防護關(guān)于自動切斷電源的條件，在昌暉儀表網(wǎng)其他文章已做了詳細論述。
②能承受保護電器切斷時間內(nèi)的預(yù)期故障電流引起的機械應(yīng)力和熱應(yīng)力。熱應(yīng)力將在第2條中提出具體規(guī)定，對于硬母線應(yīng)校驗機械應(yīng)力。
③應(yīng)使PE導體在運行中不斷線：由于涉及故障時人身財產(chǎn)安全，且PE導體斷線不為使用者、維護者所知曉，為此限定其最小截而積值和連接可靠性是必要的。

2、PE導體的截面積按熱應(yīng)力要求應(yīng)符合以下條件之一。
①當切斷故障時間不超過5s時，PE導體截面積應(yīng)符合公式的要求，公式中：S_PE為PE導體的截面積，mm²；I_d為通過保護電器的預(yù)期故障電流(交流方均根值)，A；t為保護電器自動切斷故障電流的動作時間，s；K為由PE導體、相導體的材質(zhì)和絕緣材料的初始及最終溫度決定的系數(shù)。

注意：公式和公式在電線、電纜的熱穩(wěn)定(熱應(yīng)力)的機理是相同的，但參數(shù)有所差異：公式是校驗相導體截面積S，而公式是校驗 PE導體截面積SPE；公式是適用于短路電流(I)，但也用于接地故障；公式的K值的初始溫度是按在工作狀態(tài)下的溫度(見表1)，而公式則應(yīng)根據(jù)PE導體是否在電纜內(nèi)或在同一外護物內(nèi)而定。

表1 導體的K值



當切斷故障時間t＜0.1s時，應(yīng)符合公式的要求，公式中：t為保護電器的允通能量值，A²s。

②PE導體截面積SPE可按相導體截面積S的一定比例確定，應(yīng)符合表2的規(guī)定。

表2  按相導體截面積S的一定比例確定PE導體最小截面積S_PE



注：當PE導體和相導體材質(zhì)不同時，K₁為相導數(shù)的系數(shù)，K₂為PE導體的系數(shù)。

3、TT系統(tǒng)由于故障電流較小，PE導體截面積(S_PE)不必超過：銅25mm²，鋁35mm²。

4、為了降低斷線的危險，PE導體不與相導體處于同一電纜內(nèi)或同一外護物內(nèi)時，其截面積S_PE不應(yīng)小于：
①有機械損傷防護(如在導管內(nèi)、線槽內(nèi))：銅2.5mm²，鋁16mm²；
②無機械損傷防護：銅4mm²，鋁16mm²。

5、固定連接的用電設(shè)備的PE導體，預(yù)期電流超過10mA時，其截面積應(yīng)按下列條件之一確定：
①銅導體不小于10mm²，或鋁導體不小于16mm²；
②當小于上述第①項截面積時，應(yīng)增設(shè)第二根相同截面積的PE導體，并連接到用電設(shè)備的單獨接地端子；
③銅質(zhì)PE導體和銅質(zhì)相導體在同一多芯電纜中，電纜中所有銅導體截面積的總和不小于10mm²；
④PE導體敷設(shè)在金屬導管內(nèi)，并與金屬導管并接，PE導體采用銅材，截面積不小于2.5mm²。
注：應(yīng)指出上述PE導體預(yù)期電流超過10mA，常常是過大的容性泄漏電流所致，也可采取措施降低這種電流；可采取具有分隔繞組的變壓器縮小供電范圍的措施，以限制流過PE導體的電流(非故障條件下)。

6、穿線的金屬導管、電纜的金屬護套層的連接線截面積。
①配電線路采用電纜，或敷設(shè)在金屬導管、線槽的絕緣線，設(shè)計有專用線芯作為PE導體，和相導體共處同一電纜內(nèi)，或?qū)Ч堋⒕€槽內(nèi)，這是最合理、最常用的做法。
這種情況下，敷線的金屬導管、線槽，電纜的金屬護套層(包括屏蔽層、鎧裝層、同心導體等)都應(yīng)該連接到PE端子或連接到等電位聯(lián)結(jié)端子或母排；通常按照等電位聯(lián)結(jié)導體和接地導體的截面積，選用6-16mm²的銅線，這樣的做法是不全面的。
②金屬導管、電纜金屬護套的兩端與該線路兩端的配電箱、開關(guān)箱的PE母排或端子相連接，實際上，金屬管或護套已經(jīng)同專設(shè)的PE導體并聯(lián)，成為PE導體的組成部分；發(fā)生接地故障時，必將分流一部分甚至于大部分故障電流；顯然，金屬導管或金屬護套同PE母排或端子的連接線，應(yīng)按該回路PE導體要求選擇截面積。

7、PE導體截面積選擇方法的合理性分析。
①在本文第2條PE導體截面積選擇的兩種方法，是國家標準和IEC標準規(guī)定的。顯然，按公式計算是科學的、合理的，符合規(guī)定時間內(nèi)切斷故障電流的熱穩(wěn)定要求；但是計算量大，費時費事，實際工程設(shè)計中都是按第二種方法，即查表1選擇。查表法十分簡單但不夠嚴謹，明顯不太合理，因為PE導體截面積和相導體截面積并不是這樣一種簡單固定的比例關(guān)系。
②我國電氣專家任元會經(jīng)歷幾年研究，論證了按表1查得的PE導體截面積偏大，甚至太大，造成大量導體材料和電線、電纜的浪費；電氣研究了一套方法，按公式和式公式進行科學計算，編制出幾張表格，方便設(shè)計師使用，文章《電氣專家任元會談PE導體截面積選擇的創(chuàng)新》專題論證這種創(chuàng)新方法和結(jié)果。