NEC 2023 基础知识:确定设备接地导体的尺寸

时间:2023-12-22
  了解如何确定设备接地导体的尺寸。
  美国国家电气规范 (NEC) 第 250.122 节规定了设备接地导体的尺寸。表 250.122 显示了基于额定电流或电路过流保护装置设置的接地滚道和设备的导体尺寸。导体必须足够大以承载故障电流。
  国家电气规范第 250.122 节设备接地导体的尺寸
  第 250.122(A) 条概述
  线型设备接地导体(铜、铝或铜包铝)尺寸的规则如下:
  使用表 250.122 确定尺寸 – 根据额定电流或自动过流装置的设置,保护滚道或设备之前的电路。
  不需要使用比电路导体大的导体尺寸。
  安装电缆桥架、线槽和电缆铠装或护套,为故障电流建立低阻抗路径。

  仅当接头横截面积满足表 250.122 时,才将多芯电缆内的设备接地导体分开。

  图 1 显示了两个设备接地导体 (EGC),其尺寸根据滚道或设备前面的过流装置的额定电流或设置而定。每个 CB1 的 EGC1 大小和每个 CB2 的 EGC2 大小,在两种情况下均使用表 250.122。设备接地导体不需要大于相导体。
  图 1.根据电缆管道或设备前面过流设备的额定值或设置来确定设备接地导体的尺寸。图片由洛伦佐·马里提供
  示例 1: 确定受 250 A 自动过流保护装置保护的电路的设备接地导体的尺寸。
  解:输入表250.122。250A未列出。转至下一个较大尺寸 300 A,并选择尺寸 N° 4 AWG 铜或 N° 2 AWG 铝或铜包铝。
  第 250.122(B) 条增加规模
  增加不接地导体的尺寸有多种原因。如果是这样,请按比例增加线型设备接地导体的尺寸。
  当增加不接地导体尺寸的原因是:
  环境温度修正。
  调整滚道或电缆中超过三个载流导体。
  未安装在滚道中的单芯或多芯电缆的调整不能保持连续长度超过 600 毫米的间距。
  增加未接地导体的尺寸以校正电压降是该规则应用的一个很好的说明。
  示例 2: 确定受 250 A 自动过流装置保护的 350 kcmil THW 电路的铜设备接地导体的尺寸。根据表 310.16,尺寸为 N° 250 kcmil THW 的导体的载流量为 255 A。使用尺寸为 N° 350 kcmil 的导体的原因是为了校正电压降。
  解决方案:表 250.122 要求设备接地导体的尺寸为 N° 4 AWG,铜。该导体需要增加尺寸。
  根据第 9 章表 8,尺寸为 N° 4 AWG 的导体的横截面积为 41,740 圆密耳。
  增加系数等于所选的圆形密尔/所需的圆形密尔。
  350 kcmil/250 kcmil = 1.4
  41,740 x 1.4 = 58,436 圆密耳
  根据第 9 章表 8,该横截面积介于导体尺寸 N° 3 AWG 和 N° 2 AWG 之间。
  选择导线尺寸 N° 2 AWG。
  例外情况是允许合格人员调整设备接地导体的尺寸,以提供有效的接地故障电流路径。
  第 250.122(C) 条多重电路
  当多个电路共享同一滚道、沟渠、电缆或电缆桥架时,本部分允许使用单个设备接地导体。
  根据表 250.122 的尺寸,输入保护电路的过流器件。
  根据第 392.10(B)(1)(c) 节,安装在电缆桥架中的单个设备接地导体必须绝缘、覆盖或裸露,且尺寸至少为 N° 4 AWG。
  示例 3: 计算图 2 中单个设备接地导体的尺寸。

  解决方案: 过流设备额定值为 60 A。根据表 250.122,使用尺寸为 N° 10 AWG、铜或 N° 8 AWG 铝或铜包铝的导线。

  图 2.示例 3 的设置。使用的图像由 Lorenzo Mari 提供
  第 250.122(D) 节电机电路
  250.122(D)(1) 概述
  根据支路短路和接地故障保护装置额定值,根据表 250.122 确定设备接地导体的尺寸。

  回想一下,设备接地导体不需要大于为设备供电的电路导体。

  示例 4: 确定鼠笼式 7 hp、三相、208 V 电机的铜线型设备接地导体的尺寸。
  解决方案:
  根据表 430.250,满载电流 = 24.2 A
  根据第 430.22 节,导体载流量 = 24.2 A x 1.25 = 30.25 A
  从表 310.16 的 75°C 列中,尺寸为 N° 10 AWG 的铜导体的载流量为 35 A
  根据表 430.52(C)(1),反时限断路器 = 24.2 A x 250% = 60.5 A
  下一个标准设备 = 70 A
  根据表 250.122,EGC = 尺寸 N° 8 AWG,铜
  设备接地导体不需要大于电路导体或 10 AWG
  250.122(D)(2) 瞬时跳闸断路器和电机短路保护器
  当过流设备是瞬时跳闸断路器或电机短路保护器时,请根据第 250.122(A) 节确定设备接地导体的规格。
  使用根据第 450.52(C)(1) 节为分支电路、短路和接地故障保护选择的双元件延时熔断器的允许额定值。
  第 450.52(C)(1) 条要求使用表 450.52(C)(1)。如果该值与标准安培额定值或设置不匹配,则使用较高的标准额定值。
  示例 5: 为 40 hp、3 相、460 V 鼠笼电机设计铜线型设备接地导体的尺寸。
  解决方案:
  根据表 430.250,满载电流 = 52 A

  根据第 430.22 节,导体载流量 = 52 A x 1.25 = 65 A

  从表 310.16 的 75°C 列中,尺寸为 N° 6 AWG 的铜导体的载流量为 65 A
  根据表 430.52(C)(1),双元件延时熔断器 = 52 A x 175% = 91 A
  下一个标准设备 = 100 A
  根据表 250.122,EGC = 尺寸 N° 8 AWG,铜
  第 250.122(F) 条并联导体
  按照第 250.122(F)(1) 或 (F)(2) 节将设备接地导体安装在并联导体电路中。
  250.122(F)(1) 滚道、辅助排水沟或电缆桥架中的平行导体
  (a) 如果电路导体并联连接在单个滚道、辅助沟槽或电缆桥架中,则可以安装单线型设备接地导体(尺寸符合第 250.122 节)。
  示例 6: 为 2,000 A 馈线确定铜线型设备接地导体的尺寸,该馈线在单个电缆桥架中每相包含七组平行的 350 kcmil 铜导体。
  解决方案:
  输入表 250.122,电流为 2,000 A,读取铜导体尺寸为 250 kcmil。

  (b) 如果电路导体并联安装在多个滚道中,请在每个滚道中安装并连接平行线型设备接地导体(尺寸符合第 250.122 节)。

  图 3 显示了两个并联连接的设备接地导体,每个滚道一根。
  图 3.两个滚道中的并行设备接地导体。图片由洛伦佐·马里提供
  根据第 392.10(B)(1)(c) 节,安装在电缆桥架中的单线型设备接地导体必须是绝缘的、覆盖的或裸露的,且尺寸为 N° 4 AWG 或更大。
  设备接地导体可以是金属线槽或辅助沟槽(根据第 250.118 节),或电缆桥架(根据第 392.60(B) 节)。
  250.122(F)(2) 多芯电缆
  根据第 250.122 节确定每根多芯电缆中设备接地导体的尺寸,第 250.122(F)(2)(c) 节中针对电缆槽或电缆桥架安装的规定除外。
  如果电路导体并联,则在每根电缆中并联设备接地导体。
  允许使用符合第 250.122 节尺寸的单个设备接地导体,以及与并联在同一滚道、辅助沟槽或电缆桥架中的多芯电缆集成的设备接地导体。将所有设备接地导体连接在一起。
  根据第 392.10(B)(1)(c) 节,安装在电缆桥架中的单线型设备接地导体必须是绝缘的、覆盖的或裸露的,且尺寸为 N° 4 AWG 或更大。设备接地导体可以是金属线槽或辅助沟槽(根据第 250.118 节),或电缆桥架(根据第 392.60(B) 节)。
  第 250.122(G) 条馈线分接头
  根据分接头前电源侧的过流设备安培额定值,根据表 250.122 确定馈线分接头的设备接地导体规格。
  设备接地导体不需要大于分接导体。
  示例 7:为图 4 所示的馈线抽头设计铜线型设备接地导体的尺寸。

  解决方案:输入表 250.122,电流为 400 A,并读取导体尺寸 N° 3 AWG,铜。

  图 4.示例 7 的设置。使用的图像由 Lorenzo Mari 提供
  设备接地导体选型要点
  第 250.122 节包含设备接地导体尺寸的规则。
  表 250.122 显示了接地滚道和设备的导体尺寸。
  设备接地导体不需要大于分接导体。
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