簡(jiǎn)論建筑物內(nèi)變配電所接地與等電位聯(lián)結(jié)

藍(lán)少青

（中國(guó)瑞林工程技術(shù)有限公司，江西南昌330031）

簡(jiǎn)論建筑物內(nèi)變配電所接地與等電位聯(lián)結(jié)

藍(lán)少青

（中國(guó)瑞林工程技術(shù)有限公司，江西南昌330031）

接地與等電位聯(lián)結(jié)是電氣安全的、配電系統(tǒng)可靠運(yùn)行的重要保障，這也正是IEC建筑電氣標(biāo)準(zhǔn)的兩個(gè)主要目的,而我國(guó)部分相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)卻在一定程度上與IEC標(biāo)準(zhǔn)相違背。

IEC建筑電氣標(biāo)準(zhǔn)；系統(tǒng)接地；等電位聯(lián)結(jié)

接地—以大地(或某一點(diǎn))的電位作為參考電位,使得電氣裝置和電氣系統(tǒng)安全和正常的運(yùn)行;等電位聯(lián)結(jié)—將設(shè)備的可導(dǎo)電部分之間用導(dǎo)線作電氣連接,使其電位相等或相近,能夠防止用電人員遭受電擊,避免電氣火災(zāi)和爆炸等電氣災(zāi)害。接地和等電位聯(lián)結(jié)互補(bǔ)互助,缺一不可。下面以某廠區(qū)一建筑物內(nèi)10/0.4 kV變配電所為例,簡(jiǎn)單談一下如何作接地及等電位聯(lián)結(jié)。

1 接地

該變配電所內(nèi)設(shè)有2臺(tái)油浸式電力變壓器,低壓母線段為單母線分段結(jié)線,2臺(tái)變壓器同時(shí)工作分列運(yùn)行,各帶一段母線。變配電系統(tǒng)的低壓配電單線系統(tǒng)示意如圖1。低壓配電系統(tǒng)的接地型式為T(mén)N-S系統(tǒng)。

圖1 變配電所低壓配電單線系統(tǒng)示意

接地一般分為兩大類(lèi)—系統(tǒng)接地及保護(hù)接地。系統(tǒng)接地也可稱工作接地,就該10/0.4 kV變配電所而言,系統(tǒng)接地即將10/0.4 kV變壓器低壓側(cè)的中性點(diǎn)(圖1中位置A)接地;而保護(hù)接地是將變壓器、低壓開(kāi)關(guān)柜等的外露可導(dǎo)電部分(分別為圖1中位置B、C)接地。

國(guó)家相關(guān)規(guī)范中未規(guī)定接地具體如何做,但查閱國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)圖集《接地裝置安裝》(03D501-4)第48頁(yè)可知,系統(tǒng)接地的方法是在變壓器室內(nèi)設(shè)有一接地端子板,變壓器的中性點(diǎn)由一根接地線與該接地端子板連接,該接地端子板再接至戶外接地裝置(可理解為人工接地體);保護(hù)接地的方法是變壓器外殼接地線接至變壓器室的接地干線,變壓器室的接地干線再與低壓配電室的接地干線連接。國(guó)標(biāo)圖集中的系統(tǒng)接地做法是否妥當(dāng)？筆者查閱了相關(guān)資料,并對(duì)照IEC建筑電氣標(biāo)準(zhǔn)(以下簡(jiǎn)稱IEC標(biāo)準(zhǔn))IEC 60364-1第49頁(yè),針對(duì)這種多供電電源(此處為2臺(tái)變壓器供電的雙供電電源)的供電系統(tǒng),標(biāo)準(zhǔn)中有明確的規(guī)定,如圖2所示。

圖2 多供電電源系統(tǒng)配電系統(tǒng)

1）No direct connection from either the transformer neutral point or the generator star point to earth is permitted.

2）The interconnection conductor between either the neutral points of the transformers or the generator star points shall be insulated.The function of this conductor is like a PEN;however,it shall not be connected to current-using equipment.

3）Only one connection between the interconnected neutral points of the sources and the PE shall be provided.This connection shall be located inside the main switchgear assembly.

4）Additional earthing of the PE in the installation may be provided[1].

將其翻譯為：1）不允許任一變壓器中性點(diǎn)或發(fā)電機(jī)的星型接點(diǎn)直接接地。2）變壓器中性點(diǎn)和發(fā)電機(jī)的星型接點(diǎn)之間的連接導(dǎo)體應(yīng)絕緣,這根連接導(dǎo)體的作用類(lèi)似PEN線,不允許將這根導(dǎo)體接入任何開(kāi)關(guān)設(shè)備。3）僅能在一處將變壓器的中性點(diǎn)連接導(dǎo)體接至PE線,這一連接處應(yīng)位于主開(kāi)關(guān)柜內(nèi)。4）配電設(shè)備內(nèi)的PE線可重復(fù)接地。

IEC標(biāo)準(zhǔn)中的做法好處在于能夠避免中性線電流通過(guò)不正規(guī)的并聯(lián)通路返回電源。這部分中性線電流被稱作雜散電流,它可能引起導(dǎo)電不良而打火、引燃可燃物、腐蝕地下基礎(chǔ)鋼筋或金屬管道、產(chǎn)生雜散磁場(chǎng)、干擾信息技術(shù)設(shè)備正常工作等等一些電氣災(zāi)害[2]。由此可知,國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)圖集《接地裝置安裝》（03D501-4）中針對(duì)變壓器中性點(diǎn)系統(tǒng)接地的做法是違背IEC標(biāo)準(zhǔn)的。

國(guó)家現(xiàn)行規(guī)范 《低壓配電設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB 50054-2011）[3]中第3.1.16條：“在電路中需防止電流流經(jīng)不期望的路徑時(shí),可選用具有斷開(kāi)中性極的開(kāi)關(guān)電器。”這一條文與上述的IEC 60364-1中的要求也正好相反,筆者更加傾向于IEC 60364-1的條文要求。因?yàn)樽儔浩髦行渣c(diǎn)套管引出的導(dǎo)體既通過(guò)中性線的三相不平衡電流,又通過(guò)低壓系統(tǒng)的正常對(duì)地泄露電流和故障時(shí)的接地故障電流,所以這根導(dǎo)體兼有中性線和PE線的作用,即PEN線。既然是PEN線,則不應(yīng)接入開(kāi)關(guān)觸頭。因此,變壓器的出線開(kāi)關(guān)及母聯(lián)開(kāi)關(guān)（圖1中的QF1、QF2和QF3）只能采用三極開(kāi)關(guān),而非四極開(kāi)關(guān),將圖1的單線系統(tǒng)以L1、L2、L3三相來(lái)表示,并加上系統(tǒng)接地和保護(hù)接地方式,則為圖3所示。

圖3 配電系統(tǒng)及接地示意

2 等電位聯(lián)結(jié)

等電位聯(lián)結(jié)箱可設(shè)置在低壓開(kāi)關(guān)柜旁,嵌墻安裝,將變壓器外露可導(dǎo)電部分(金屬外殼)、低壓開(kāi)關(guān)柜內(nèi)PE母排、電纜的金屬外皮、防雷裝置的引下線互相連接。低壓開(kāi)關(guān)柜外露可導(dǎo)電部分(金屬外殼)因與柜內(nèi)PE母排連接已實(shí)現(xiàn)等電位聯(lián)結(jié),不需要單獨(dú)接等電位聯(lián)結(jié)線。低壓配電室無(wú)其他無(wú)關(guān)的管道和線路,但在建筑物內(nèi)有給排水金屬管道(如有其他金屬管道,也應(yīng)做總等電位聯(lián)結(jié)),這些給排水金屬管道在進(jìn)建筑物處也應(yīng)用等電位聯(lián)結(jié)線接至等電位聯(lián)結(jié)箱。等電位聯(lián)結(jié)平面見(jiàn)圖4。

圖4 等電位聯(lián)結(jié)平面

圖4中設(shè)置了一只等電位聯(lián)結(jié)箱,這只等電位聯(lián)結(jié)箱能否省去？能否沿變配電所四周預(yù)埋一圈扁鋼,將等電位聯(lián)結(jié)線都接至扁鋼上？答案是不可以。原因有2點(diǎn)：1）為了安全及聯(lián)結(jié)的可靠性,等電位聯(lián)結(jié)端子排應(yīng)安裝在一個(gè)單獨(dú)的箱內(nèi),箱門(mén)應(yīng)用鑰匙或類(lèi)似的工具才能開(kāi)啟,以防無(wú)關(guān)人員觸動(dòng);2）等電位聯(lián)結(jié)必須定期卸開(kāi)連接端子檢測(cè),因此等電位聯(lián)結(jié)箱是必不可少的。除此之外,等電位聯(lián)結(jié)還有一個(gè)額外優(yōu)勢(shì)—通常情況下,接地電阻會(huì)很小。等電位聯(lián)結(jié)將低壓開(kāi)關(guān)柜柜內(nèi)PE線、防雷引下線、金屬管道（全部或部分埋入地下）連接起來(lái),而防雷引下線與接地系統(tǒng)連接,水泥能夠?qū)щ?金屬管道通過(guò)水泥或土壤也實(shí)現(xiàn)了接地,這些都是量大面廣的自然接地體,能夠起良好的接地作用,因此常常不必另打人工接地體。人工接地體埋在土壤中易經(jīng)電化學(xué)反應(yīng)而腐蝕,反而會(huì)增加維護(hù)成本。

3 結(jié)論

建筑物內(nèi)的含有多供電電源的變配電所的接地應(yīng)慎重,變壓器中性點(diǎn)的系統(tǒng)接地應(yīng)在低壓開(kāi)關(guān)柜內(nèi)的一點(diǎn)實(shí)現(xiàn),而不能在變壓器室內(nèi)直接接地。等電位聯(lián)結(jié)既能降低電氣設(shè)備外露可導(dǎo)電部分之間的電位差,避免人身遭受電擊傷害,又能節(jié)省接地材料,省去維護(hù)成本,在其他方面還能減少信息設(shè)備的干擾程序,保證電氣系統(tǒng)和設(shè)備的正常工作。因此,等電位聯(lián)結(jié)應(yīng)被重視。可以看出,我國(guó)部分規(guī)范或標(biāo)準(zhǔn)與IEC標(biāo)準(zhǔn)仍有一定的差距,而隨著越來(lái)越多國(guó)際工程的承接,更為安全、準(zhǔn)確、嚴(yán)格的設(shè)計(jì)規(guī)范及標(biāo)準(zhǔn)也應(yīng)被采用,我國(guó)規(guī)范與標(biāo)準(zhǔn)仍有很多值得深入探討與研究之處,而IEC標(biāo)準(zhǔn)作為國(guó)際上通用的電氣標(biāo)準(zhǔn),其以人為本的理念、將人身安全放在第一位的出發(fā)點(diǎn)是值得人們學(xué)習(xí)的,我國(guó)部分與IEC標(biāo)準(zhǔn)相違背的規(guī)范或標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)該與IEC標(biāo)準(zhǔn)接軌。

［1］ IEC 60364-1,Part 1:Fundamental principles,assessment of general characteristics,definitions［S］.

［2］ 王厚余.建筑物電氣裝置600問(wèn)［M］.北京:中國(guó)電力出版社,2013.

［3］ GB 50054-2011,低壓配電設(shè)計(jì)規(guī)范［S］.

Discussion on Substation Grounding and Equipotential Bonding in Building

LAN Shaoqing
(China Nerin Engineering Co.,Ltd.,Nanchang,Jiangxi 330031,China)

Grounding and equipotential bonding are important guarantee on safe electricity and reliable distribution system operation,which are two main objectives of IEC architectural and electrical standard,however,the part of relative national standards always go against IEC standard to some extent.

IEC architectural and electrical standard;system grounding;equipotential bonding

TM08

B

1004-4345（2015）01-0037-02

2014-05-12

藍(lán)少青(1986—),男,工程師,主要從事電氣設(shè)計(jì)工作。