大型游樂設(shè)施配電系統(tǒng)接地型式的探討

周強(qiáng)

摘 要：分析不同接地型式的配電系統(tǒng)應(yīng)用在大型游樂設(shè)施的利弊情況，確定適合大型游樂設(shè)施配電系統(tǒng)的接地型式。

關(guān)鍵詞：大型游樂設(shè)施；配電系統(tǒng)接地型式

Discussion on grounding type of Large Rides power distribution system

Zhou Qiang

Abstract： Analysis the cons of different grounding types of large ridesdistribution systems，determinesuitable forgroundingtype of large ridesdistribution system.

Keywords：largeridesdistribution systemgrounding types

概述

低壓配電系統(tǒng)的接地型式依據(jù)《交流電氣裝置的接地設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50065-2011可分為IT系統(tǒng)、TT系統(tǒng)和TN系統(tǒng)，而TN系統(tǒng)又可分為TN-S系統(tǒng)、TN-C-S系統(tǒng)、TN-C系統(tǒng)。筆者結(jié)合日常工作，發(fā)現(xiàn)已使用的大型游樂設(shè)施的接地型式有TT系統(tǒng)、 TN-S系統(tǒng)、TN-C-S系統(tǒng)和TN-C系統(tǒng)。本文通過對大型游樂設(shè)施配電系統(tǒng)應(yīng)用不同接地型式的利弊進(jìn)行分析和比較，提出符合我國目前大型游樂設(shè)施配電系統(tǒng)的接地型式，現(xiàn)將個(gè)人的點(diǎn)滴體會(huì)與大家交流，以供參考。

1.IT 接地系統(tǒng)的利弊分析

系統(tǒng)的電源不接地或通過阻抗接地，電氣設(shè)備的外殼可直接接地或通過保護(hù)線接至單獨(dú)接地體。如圖1。

優(yōu)點(diǎn)：運(yùn)用 IT 方式供電系統(tǒng)，由于電源中性點(diǎn)不接地，相對接地裝置基本沒有電壓。電氣設(shè)備的相線碰殼或設(shè)備絕緣損壞時(shí)，單相對地漏電流較小，不會(huì)破壞電源電壓的平衡，一定條件下比電源中性點(diǎn)接地的系統(tǒng)供電可靠； IT 方式供電系統(tǒng)在供電距離不是很長時(shí)，供電的可靠性高、安全性好。

缺點(diǎn)：如果供電距離很長時(shí)運(yùn)用 IT 方式供電，從圖1 可見，電氣設(shè)備的相線碰殼或設(shè)備絕緣損壞而漏電時(shí)，由于供電線路對大地的分布電容會(huì)產(chǎn)生電容電流，此電流經(jīng)大地可形成回路，電氣設(shè)備外露導(dǎo)電部分也會(huì)形成危險(xiǎn)的接觸電壓。

2.TT 接地系統(tǒng)的利弊分析

本系統(tǒng)是指，電力系統(tǒng)中性點(diǎn)直接接地，電氣設(shè)備外露導(dǎo)電部分與大地直接聯(lián)接，而與系統(tǒng)如何接地?zé)o關(guān)。專用保護(hù)線（PE線）和工作中性線（N線）分開，PE線與N線沒有電的聯(lián)系。正常運(yùn)行時(shí)，PE線沒有電流，N線可以有電流。在 TT 系統(tǒng)中負(fù)載的所有接地均稱為保護(hù)接地，如圖 2。

優(yōu)點(diǎn)：①TT系統(tǒng)由于接地裝置就在設(shè)備附近，因此PE線斷線的幾率小，且容易被發(fā)現(xiàn)。

②TT系統(tǒng)設(shè)備在正常運(yùn)行時(shí)外殼不帶電、故障時(shí)外殼高電位不會(huì)沿PE線傳遞至全系統(tǒng)。因此，TT系統(tǒng)在適用于對電壓敏感的數(shù)據(jù)處理設(shè)備及精密電子設(shè)備進(jìn)行供電；在爆炸與火災(zāi)危險(xiǎn)性場所等有優(yōu)勢。

③TT 系統(tǒng)適用于接地保護(hù)占很分散的地方。

缺點(diǎn)：①當(dāng)電氣設(shè)備的金屬外殼帶電（相線碰殼或設(shè)備絕緣損壞而漏電）時(shí)，由于有接地保護(hù)，可以大大減少觸電的危險(xiǎn)性。但是，低壓斷路器（自動(dòng)開關(guān)）不一定能跳閘，造成漏電設(shè)備的外殼對地電壓高于安全電壓，屬于危險(xiǎn)電壓。

②當(dāng)漏電電流比較小時(shí)，即使有熔斷器也不一定能熔斷，所以還需要漏電保護(hù)器作保護(hù)，困此 TT 系統(tǒng)難以推廣。

③TT 系統(tǒng)接地裝置耗用鋼材多，而且難以回收、費(fèi)工時(shí)、費(fèi)料。

3.TN接地系統(tǒng)的利弊分析

TN 方式供電系統(tǒng)是將電氣設(shè)備的外露導(dǎo)電部分與工作中性線相接的保護(hù)系統(tǒng)，稱作接零保護(hù)系統(tǒng)，用 TN 表示。它的特點(diǎn)如下：

1）當(dāng)電氣設(shè)備的相線碰殼或設(shè)備絕緣損壞而漏電時(shí)，實(shí)際上就是單相對地短路故障，理想狀態(tài)下電源側(cè)熔斷器會(huì)熔斷，低壓斷路器會(huì)立即跳閘使故障設(shè)備斷電，產(chǎn)生危險(xiǎn)接觸電壓的時(shí)間較短，比較安全。

2） TN 系統(tǒng)節(jié)省材料、工時(shí)，應(yīng)用廣泛。

①TN-C 方式供電系統(tǒng)

本系統(tǒng)中，保護(hù)線與中性線合二為一，稱為PEN線。如圖 3。

優(yōu)點(diǎn)：TN-C方案易于實(shí)現(xiàn)，節(jié)省了一根導(dǎo)線，且保護(hù)電器可節(jié)省一極，降低設(shè)備的初期投資費(fèi)用；發(fā)生接地短路故障時(shí)，故障電流大，可采用一過流保護(hù)電器瞬時(shí)切斷電源，保證人員生命和財(cái)產(chǎn)安全。

缺點(diǎn)：線路中有單相負(fù)荷，或三相負(fù)荷不平衡，及電網(wǎng)中有諧波電流時(shí)，由于PEN中有電流，電氣設(shè)備的外殼和線路金屬套管間有壓降，對敏感性電子設(shè)備不利；PEN線中的電流在有爆炸危險(xiǎn)的環(huán)境中會(huì)引起爆炸；PEN線斷線或相線對地短路時(shí)，會(huì)呈現(xiàn)相當(dāng)高的對地故障電壓，可能擴(kuò)大事故范圍；TN-C系統(tǒng)電源處上使用漏電保護(hù)器時(shí)，接地點(diǎn)后工作中性線不得重復(fù)接地，否則無法可靠供電。

②TN-S 方式供電系統(tǒng)

本系統(tǒng)中，保護(hù)線（PE）和中性線（N）嚴(yán)格分開，稱作 TN-S 供電系統(tǒng)。如圖4。

優(yōu)點(diǎn)：正常時(shí)即使工作中性線上有不平衡電流，專用保護(hù)線上也不會(huì)有電流。適用于數(shù)據(jù)處理和精密電子儀器設(shè)備，也可用于爆炸危險(xiǎn)場合；民用建筑中，家用電器大都有單獨(dú)接地觸點(diǎn)的插頭，采用TN-S系統(tǒng)，既方便，又安全；如果回路阻抗太高或者電源短路容量較小，需采用剩余電流保護(hù)裝置對人身安全和設(shè)備進(jìn)行保護(hù)，防止火災(zāi)危險(xiǎn)；TN-S 系統(tǒng)供電干線上也可以安裝漏電保護(hù)器，前提是工作中性線N線不得有重復(fù)接地。專用保護(hù)線PE 線可重復(fù)接地，但不可接入漏電開關(guān)。

缺點(diǎn)：由于增加了中性線，初期投資較高；？TN-S系統(tǒng)相對地短路時(shí)，對地故障電壓較高。

③TN-C-S 方式供電系統(tǒng)

本系統(tǒng)是指，如果前部分是 TN-C方式供電，但為考慮安全供電，二級配電箱出口處，分別引出 PE 線及N線，即在系統(tǒng)后部分二級配電箱后采用 TN-S 方式供電，這種系統(tǒng)總稱為 TN-C-S 供電系統(tǒng)。如圖5。endprint

優(yōu)點(diǎn)：（1） TN-C-S 系統(tǒng)可以降低電動(dòng)機(jī)外殼對地的電壓，然而又不能完全消除這個(gè)電壓，這個(gè)電壓的大小取決于負(fù)載不平衡的情況及線路的長度。要求負(fù)載不平衡電流不能太大，而且在 PE 線上應(yīng)作重復(fù)接地。

（2）PE 線在任何情況下都不能進(jìn)入漏電保護(hù)器，因?yàn)榫€路末端的漏電保護(hù)器動(dòng)作會(huì)使前級漏電保護(hù)器跳閘造成大范圍停電。

（3）對 PE 線除了在總箱處必須和 N 線相接以外，其他各分箱處均不得把 N 線和 PE 線相聯(lián)， PE 線上不許安裝開關(guān)和熔斷器。

缺點(diǎn)：三相負(fù)載嚴(yán)重不平衡時(shí)，后部PE線上電氣設(shè)備的外殼會(huì)有接觸電壓產(chǎn)生。

4.大型游樂設(shè)施低壓配電系統(tǒng)接地型式選用分析

從上述各低壓配電系統(tǒng)接地型式的分析情況來看，因IT 方式供電系統(tǒng)和TT 供電系統(tǒng)，在供電低壓線路上使用時(shí)，當(dāng)線路發(fā)生故障，用電設(shè)備會(huì)產(chǎn)生危險(xiǎn)電壓，對人身的安全有危險(xiǎn)性，又大型游樂設(shè)施是與人員接觸頻繁的機(jī)電設(shè)備，所以不建議使用。又TN-C系統(tǒng)有線路中有單相負(fù)荷，或三相負(fù)荷不平衡，及電網(wǎng)中有諧波電流時(shí)，對敏感性電子設(shè)備不利的缺陷，而大型游樂設(shè)施多數(shù)有敏感性電子設(shè)備，同樣不建議使用。而TN-S 系統(tǒng)能夠滿足大型游樂設(shè)施的安全和使用要求。除非三相負(fù)荷嚴(yán)重不平衡情況，TN-C- S系統(tǒng)也能夠滿足大型游樂設(shè)施的安全和使用要求。

5.游樂設(shè)施相關(guān)法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)中存在的問題

1）《游樂設(shè)施監(jiān)督檢驗(yàn)規(guī)程（試行）》（以下簡稱“檢驗(yàn)規(guī)程”）第7.1條規(guī)定“低壓供電系統(tǒng)的接地形式應(yīng)采用TN-S系統(tǒng)?！薄?.2 “電氣設(shè)備金屬外殼等必須可靠接地，低壓配電系統(tǒng)保護(hù)接地電阻應(yīng)不大于10Ω。”。

2）《游樂設(shè)施安全規(guī)范》（GB8408-2008 ）（以下簡稱“GB8408”）第6.6.1規(guī)定“低壓配電系統(tǒng)的接地型式應(yīng)采用TN-S系統(tǒng)或TN-C-S系統(tǒng)?！?。第6.6.2 規(guī)定“電氣設(shè)備中正常情況下不帶電的金屬外殼、金屬管槽、電纜金屬保護(hù)層、互感器二次回路等必須與電源線的地線（PE）可靠連接，低壓配電系統(tǒng)保護(hù)重復(fù)接地電阻應(yīng)不大于10Ω。接地裝置的設(shè)計(jì)和施工應(yīng)符合GBJ65、GB50169的規(guī)定?！?/p>

3）《游樂設(shè)施安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程（試行）》（以下簡稱“監(jiān)察規(guī)程”）第十三條（二） 規(guī)定“游樂設(shè)施的低壓配電系統(tǒng)的接地型式應(yīng)采用TN-S系統(tǒng)；電氣設(shè)備金屬外殼及不帶電金屬結(jié)

構(gòu)等必須可靠接地；低壓配電系統(tǒng)的保護(hù)重復(fù)接地電阻不大于10Ω；接地裝置的設(shè)計(jì)和施工應(yīng)符合《工業(yè)與民用電力裝置的接地設(shè)計(jì)規(guī)范》（GBJ65）、《電氣裝置安裝工程接地裝置施工及驗(yàn)收規(guī)范》（GB50169）的規(guī)定；帶電回路與地之間的絕緣電阻應(yīng)不小于1MΩ”。

通過對上述標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)程進(jìn)行比較和分析，不難發(fā)現(xiàn)以下問題。

“檢驗(yàn)規(guī)程”、“GB8408”和“監(jiān)察規(guī)程”對低壓供電系統(tǒng)的接地型式要求不一致，制造和安裝單位按照“GB8408”的要求，設(shè)計(jì)和安裝采用TN-C-S低壓供電系統(tǒng)的接地型式，而檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)和監(jiān)察機(jī)構(gòu)按照“檢驗(yàn)規(guī)程”和“監(jiān)察規(guī)程”進(jìn)行檢驗(yàn)和監(jiān)察，只有“TN-S系統(tǒng)”才符合要求。

由《電氣安全名詞術(shù)語》（GB 4776-84）和《交流電氣裝置的接地設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50065-2011）知“TN-S系統(tǒng)”和“TN-C-S系統(tǒng)”的接地形式應(yīng)為“工作接地”和“重復(fù)接地”，而無“保護(hù)接地”和“保護(hù)重復(fù)接地”的提法，讓相關(guān)工作人員無所適從。

結(jié)語

通過本文的分析，對于大型游樂設(shè)施采用何種接地保護(hù)系統(tǒng)是可以根據(jù)現(xiàn)場的供電條件、電氣裝置的特性和運(yùn)行條件因素進(jìn)行選擇。從設(shè)備安全角度和安全檢驗(yàn)角度因素考慮，可優(yōu)先選用TN-S 系統(tǒng)，在三相負(fù)荷無嚴(yán)重不平衡的情況下，可以選用TN-C- S系統(tǒng)。

參考文獻(xiàn)

[1]《游樂設(shè)施安全規(guī)范》（GB8408-2008）

[2]《交流電氣裝置的接地設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50065-2011）

[3]《電氣安全名詞術(shù)語》（GB 4776-84）

[4]《游樂設(shè)施監(jiān)督檢驗(yàn)規(guī)程（試行）》

[5]《游樂設(shè)施安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程（試行）》endprint