關(guān)于鐵路沿線低壓電氣設(shè)備接地問題研究

溫建平

摘要：近年來，隨著公司管轄鐵路沿線低壓機(jī)電設(shè)備的增多，設(shè)備可靠安全運(yùn)行成為重要問題。設(shè)備的可靠接地是確保電氣設(shè)備和人員使用安全的關(guān)鍵。本文對(duì)鐵路沿線電氣設(shè)備供電方式、接地方式的選用以及應(yīng)當(dāng)注意的問題等作了研究分析。

關(guān)鍵詞：TN-C；接地方式；鐵路沿線；電氣設(shè)備

中圖分類號(hào)： TM862 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2016）02（c）-0000-00

引言

神華準(zhǔn)能房屋物業(yè)管理公司管轄著神華集團(tuán)兩條重要的鐵路大準(zhǔn)鐵路和準(zhǔn)池鐵路。隨著神華準(zhǔn)池鐵路的開通運(yùn)營(yíng)，鐵路沿線后勤服務(wù)設(shè)備大量增加，負(fù)責(zé)大準(zhǔn)鐵路31個(gè)站，準(zhǔn)池鐵路16個(gè)站的大小機(jī)電設(shè)備4300多臺(tái)/套機(jī)電設(shè)備管理運(yùn)行，設(shè)備分布點(diǎn)多線長(zhǎng)，低壓配電電源電壓不穩(wěn)定，且設(shè)備均處于偏遠(yuǎn)地區(qū)，雷雨季節(jié)有雷擊侵?jǐn)_，容易發(fā)生設(shè)備故障或燒毀，人員受到傷害，所有電氣設(shè)備有效可靠接地尤為重要。設(shè)備必須統(tǒng)一做可靠的接地保護(hù)，以確保設(shè)備和人員使用安全。

本文對(duì)鐵路沿線電氣設(shè)備供電方式、接地方式的選用以及應(yīng)當(dāng)注意的問題等作了探討分析以便給予沿線相關(guān)檢修人員進(jìn)行電氣設(shè)備接地分類指導(dǎo)幫助。

1.鐵路沿線房建設(shè)備供電方式

按照配電系統(tǒng)和電氣設(shè)備的接地組合情況，低壓配電系統(tǒng)一般分為三類，稱為TT系統(tǒng)、IT系統(tǒng)、TN系統(tǒng)。其中，根據(jù)電氣設(shè)備外露導(dǎo)電部分與系統(tǒng)連接的不同方式TN系統(tǒng)又分為TN-C系統(tǒng)、TN-S系統(tǒng)、TN-C-S系統(tǒng)三種形式?，F(xiàn)有準(zhǔn)能集團(tuán)管轄的大準(zhǔn)、準(zhǔn)池鐵路沿線低壓配電網(wǎng)中，輸電線路均采用三相四線制。目前各站區(qū)配電變壓器中性點(diǎn)直接接地，且所有電氣設(shè)備的外露可導(dǎo)電部分采用PEN（PE—保護(hù)線，N—中性線，PEN—三相四線系統(tǒng)的中性線（N）與保護(hù)線（PE）是合一時(shí)，稱PEN線）與變壓器中性點(diǎn)相連接，所以，全線既有低壓配電系統(tǒng)的接地形式均為TN-C系統(tǒng)。如下圖1-1所示：

2.鐵路沿線電氣設(shè)備接地方式的選用分析研究

大準(zhǔn)和準(zhǔn)池鐵路主要后勤服務(wù)電氣設(shè)備為鍋爐、水泵、風(fēng)機(jī)、脫硫除塵、污水處理等動(dòng)力設(shè)備，食堂廚具、洗衣設(shè)備等電器設(shè)備以及日常檢修固定或移動(dòng)設(shè)備等。設(shè)備均處于長(zhǎng)期不間斷運(yùn)行狀態(tài)，為了確保安全運(yùn)行。按照接地規(guī)范要求，變壓器、電機(jī)、電器、攜帶式或移動(dòng)式電器具等的金屬底座和外殼，互感器的二次繞組，室外配電裝置的金屬構(gòu)架以及靠近帶電部分的金屬圍欄和金屬門等金屬部位均應(yīng)予以接地。

電氣設(shè)備接地方式應(yīng)根據(jù)電氣設(shè)備的危險(xiǎn)性質(zhì)，場(chǎng)所的環(huán)境條件、用電設(shè)備的特點(diǎn)等因素合理選用。

2.1鍋爐房、給水所、污水廠等重要生產(chǎn)場(chǎng)所內(nèi)動(dòng)力設(shè)備接地方式選用分析

在TN-C系統(tǒng)中的設(shè)備外殼經(jīng)低壓配電系統(tǒng)中的PEN線接地的方式稱為“保護(hù)接零”。目前鐵路沿線生產(chǎn)場(chǎng)所的水泵、風(fēng)機(jī)等設(shè)備及配電控制柜（箱）外殼均采用該種接地方式。當(dāng)系統(tǒng)中發(fā)生單相碰殼接地故障時(shí)，形成單相短路回路，因該回路內(nèi)部無(wú)任何接地電阻，短路電流很大，足以保證在最短時(shí)間內(nèi)使得熔絲熔斷、保護(hù)裝置或者自動(dòng)開關(guān)跳閘，從而切斷電源保障設(shè)備及人身安全。這種接地方式符合《民用建筑電氣設(shè)計(jì)規(guī)范》（JGJ16-2008）。

但一旦當(dāng)零線（PEN線）斷線而同時(shí)某設(shè)備發(fā)生單相碰殼時(shí)，斷點(diǎn)之后的保護(hù)接零設(shè)備外殼將會(huì)出現(xiàn)比較高的接觸電壓，容易發(fā)生人身觸電事故，如圖2-1（a）所示。

因此必須按照設(shè)計(jì)規(guī)范要求在TN-C系統(tǒng)中PEN線在進(jìn)入建筑物處再作重復(fù)接地，將零線上的一處或多處通過接地裝置與大地連接，當(dāng)PEN線相當(dāng)長(zhǎng)時(shí)，附近的地電位會(huì)產(chǎn)生位差，需要再設(shè)多處重復(fù)接地點(diǎn)，以減小產(chǎn)生位差的可能。

一般情況下，重復(fù)接地設(shè)置在電纜線路和架空線路在每個(gè)建筑物的進(jìn)線處；架空線路零干線和分支線的終端處；零干線上每間隔1Km處；對(duì)于距離接地點(diǎn)超過50m的配電線路。重復(fù)接地電阻應(yīng)不大于10Ω。

在保護(hù)零線發(fā)生斷路后，當(dāng)設(shè)備的絕緣損壞或相線碰殼時(shí)，零線重復(fù)接地還能降低漏電設(shè)備的對(duì)地電壓，減輕觸電事故發(fā)生的危險(xiǎn)性；同時(shí)零線重復(fù)接地還能夠縮短碰殼或接地短路持續(xù)時(shí)間，降低零線上的壓降損耗，改善架空線路的性能觸電防雷。設(shè)置重復(fù)接地后效果如上圖2-1（b）所示。設(shè)置重復(fù)接地的方式可有效的解決保護(hù)接零的弊端，保障設(shè)備使用安全。

2.2 公共建筑物內(nèi)的小型洗衣設(shè)備、車間固定設(shè)備等接地選用分析

鐵路沿線擁有大量的廚房設(shè)備、洗衣設(shè)備及車間固定設(shè)備。由于小型設(shè)備自身帶有漏電保護(hù)系統(tǒng)，當(dāng)發(fā)生碰殼漏電等現(xiàn)象時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)斷電保護(hù)，防止發(fā)生觸電傷人。不論在何種接地方式下，電氣設(shè)備的金屬外殼都必須做保護(hù)接地，并且設(shè)備外殼與電源進(jìn)線中PEN線或PE線連接。在TN-C系統(tǒng)中，當(dāng)輸電線路進(jìn)入建筑物內(nèi)時(shí)需要在進(jìn)戶線配電箱處將PEN線分為PE線和N線，從而實(shí)現(xiàn)TN-C向TN-S系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換，然后再將線路接入各用電設(shè)備或帶有接地插頭的插座。插座必須具備與PE線相連接的接地觸頭。通常廚房、洗衣房、車間設(shè)備的電源插頭為3個(gè)端子（頭），其中的PE端子作為接地觸頭。若在進(jìn)戶線處配電箱PEN線不進(jìn)行分離，當(dāng)設(shè)備電源插頭的接地插頭通過插座連接到PEN線上后，一旦PEN線斷開且設(shè)備發(fā)生接地故障后，人身接觸設(shè)備的外露導(dǎo)電部分就將受到相電壓的電擊危險(xiǎn)。

在某些特殊環(huán)境中，電氣設(shè)備必須采用專用的PE線進(jìn)行接地。若保護(hù)鋼管滿足電氣連續(xù)性的要求，可以當(dāng)作PE線，但不能當(dāng)作PEN線和N線。

2.3 易燃易爆作業(yè)場(chǎng)所電氣設(shè)備接地選用分析

在鐵路沿線共有大小食堂約20個(gè)。每個(gè)食堂均有甲醇燃料存放間，必須采取可靠的接地措施防止安全事故的發(fā)生。根據(jù)易燃易爆場(chǎng)所性質(zhì)不同，電氣設(shè)備設(shè)施各異取用接地方式。例如甲醇間有輸送甲醇燃料的管道，而且甲醇燃料需定期不間斷補(bǔ)充，人員在此操作過程中可能產(chǎn)生靜電，從而出現(xiàn)高電位及火花放電，有發(fā)生火災(zāi)危險(xiǎn)，危及人員及財(cái)產(chǎn)安全。為了避免靜電可采用以下三種接地措施：

（1）導(dǎo)體接地：將聚集靜電的設(shè)備金屬外殼可靠接地或金屬管道接頭處設(shè)置跨接線，以保證設(shè)備運(yùn)行的整體安全性。

（2）鋪設(shè)導(dǎo)電性地板：在設(shè)備所在場(chǎng)所絕緣地板上噴刷導(dǎo)電性涂料，進(jìn)入時(shí)穿導(dǎo)電鞋襪。

（3）接地導(dǎo)體屏蔽：用具有屏蔽特性的接地導(dǎo)體靠近帶靜電體位置以增大帶靜電體對(duì)地電容，從而降低帶電體靜電電位，減輕靜電放電的危險(xiǎn)。

2.4 手持或移動(dòng)式電氣設(shè)備接地接地選用分析

手持和移動(dòng)式電氣設(shè)備因?yàn)楸旧硎切枰?jīng)常性移動(dòng)的，因此該類設(shè)備的接地線必須要采用多股軟銅線，截面要不少于15mm?才能既保證接地線的機(jī)械強(qiáng)度又能方便設(shè)備的移動(dòng)。接地線和手持或移動(dòng)式電氣設(shè)備的連接時(shí)要采用專用夾具或者螺栓連接，防止出現(xiàn)接觸不良的情況發(fā)生。

3.低壓電氣設(shè)備接地須注意的問題

3.1在同一配電系統(tǒng)中保護(hù)接地和保護(hù)接零不能混用

如下圖2-2所示，在同一個(gè)低壓配電系統(tǒng)中，設(shè)備A采用保護(hù)接零，設(shè)備B采用保護(hù)接地。

在運(yùn)行中當(dāng)設(shè)備B發(fā)生碰殼時(shí)，電流通過Rd和R形成回路，電流相對(duì)較小，線路可能并不會(huì)斷開，但此故障將長(zhǎng)時(shí)間持續(xù)存在，接觸B設(shè)備的人員有觸電危險(xiǎn)。由于零線對(duì)地電壓升高，最高可達(dá)到110V【U0=（U/（Rd+R0））*R0，其中，U取220V，Rd、R0均取10Ω】，將會(huì)導(dǎo)致所有與接零設(shè)備接觸的人員均有觸電危險(xiǎn)。由此看來，同一配電系統(tǒng)中不允許保護(hù)接地和保護(hù)接零兩種接地方式混用。

3.2 鐵路沿線電氣設(shè)備接地要與建（構(gòu)）筑物的防雷接地統(tǒng)籌考慮

由于鐵路沿線設(shè)備均分布在偏遠(yuǎn)地區(qū)，有的站區(qū)設(shè)在四周地勢(shì)開闊的地帶，極易受到雷電災(zāi)害的侵襲，為防止雷電壓的反擊作用，防雷接地裝置與建（構(gòu)）筑物、電氣設(shè)備及其系統(tǒng)之間最好能保持足夠的距離，但在工程中往往存在許多困難而無(wú)法做到。由于各種建（構(gòu)）筑物中有許多引入管線，這些管線分布范圍很廣，尤其在利用鋼筋混凝土建（構(gòu)）筑物的結(jié)構(gòu)鋼筋作為暗敷防雷網(wǎng)時(shí)，建（構(gòu)）筑物管線與電氣設(shè)備的外殼、電氣設(shè)備的接地?zé)o法與防雷系統(tǒng)真正分開。在這種情況下，為限制雷擊時(shí)電氣設(shè)備和建筑物接地點(diǎn)電位的增高，必須將電氣設(shè)備的接地與鍋爐煙囪、水塔等建（構(gòu)）筑物的防雷接地同時(shí)統(tǒng)籌考慮，即應(yīng)采用共用接地，將變壓器中性點(diǎn)以及各種電氣設(shè)備的工作接地和保護(hù)接地與防雷接地共同連接成統(tǒng)一的接地系統(tǒng)，從而減少雷電電壓的危害。共用接地電阻值一般要求限制在1Ω以下。

4.結(jié)語(yǔ)

通過上述對(duì)鐵路沿線電氣設(shè)備接地方式及應(yīng)該特別注意問題的分析研究，分門別類的指出并掌握各類電氣設(shè)備接地方式，方便今后更加深入的指導(dǎo)沿線電氣設(shè)備接地具體實(shí)踐應(yīng)用，從而達(dá)到保證沿線電氣設(shè)備的可靠運(yùn)行及操作人員人身安全的目的。

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