簡論建筑物內變配電所接地與等電位聯結

藍少青

（中國瑞林工程技術有限公司，江西南昌330031）

簡論建筑物內變配電所接地與等電位聯結

藍少青

（中國瑞林工程技術有限公司，江西南昌330031）

接地與等電位聯結是電氣安全的、配電系統可靠運行的重要保障，這也正是IEC建筑電氣標準的兩個主要目的,而我國部分相關標準卻在一定程度上與IEC標準相違背。

IEC建筑電氣標準；系統接地；等電位聯結

接地—以大地(或某一點)的電位作為參考電位,使得電氣裝置和電氣系統安全和正常的運行;等電位聯結—將設備的可導電部分之間用導線作電氣連接,使其電位相等或相近,能夠防止用電人員遭受電擊,避免電氣火災和爆炸等電氣災害。接地和等電位聯結互補互助,缺一不可。下面以某廠區一建筑物內10/0.4 kV變配電所為例,簡單談一下如何作接地及等電位聯結。

1 接地

該變配電所內設有2臺油浸式電力變壓器,低壓母線段為單母線分段結線,2臺變壓器同時工作分列運行,各帶一段母線。變配電系統的低壓配電單線系統示意如圖1。低壓配電系統的接地型式為TN-S系統。

圖1 變配電所低壓配電單線系統示意

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

國家相關規范中未規定接地具體如何做,但查閱國家標準圖集《接地裝置安裝》(03D501-4)第48頁可知,系統接地的方法是在變壓器室內設有一接地端子板,變壓器的中性點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。國標圖集中的系統接地做法是否妥當？筆者查閱了相關資料,并對照IEC建筑電氣標準(以下簡稱IEC標準)IEC 60364-1第49頁,針對這種多供電電源(此處為2臺變壓器供電的雙供電電源)的供電系統,標準中有明確的規定,如圖2所示。

圖2 多供電電源系統配電系統

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或發電機的星型接點直接接地。2）變壓器中性點和發電機的星型接點之間的連接導體應絕緣,這根連接導體的作用類似PEN線,不允許將這根導體接入任何開關設備。3）僅能在一處將變壓器的中性點連接導體接至PE線,這一連接處應位于主開關柜內。4）配電設備內的PE線可重復接地。

IEC標準中的做法好處在于能夠避免中性線電流通過不正規的并聯通路返回電源。這部分中性線電流被稱作雜散電流,它可能引起導電不良而打火、引燃可燃物、腐蝕地下基礎鋼筋或金屬管道、產生雜散磁場、干擾信息技術設備正常工作等等一些電氣災害[2]。由此可知,國家標準圖集《接地裝置安裝》（03D501-4）中針對變壓器中性點系統接地的做法是違背IEC標準的。

國家現行規范 《低壓配電設計規范》（GB 50054-2011）[3]中第3.1.16條：“在電路中需防止電流流經不期望的路徑時,可選用具有斷開中性極的開關電器。”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。因為變壓器中性點套管引出的導體既通過中性線的三相不平衡電流,又通過低壓系統的正常對地泄露電流和故障時的接地故障電流,所以這根導體兼有中性線和PE線的作用,即PEN線。既然是PEN線,則不應接入開關觸頭。因此,變壓器的出線開關及母聯開關（圖1中的QF1、QF2和QF3）只能采用三極開關,而非四極開關,將圖1的單線系統以L1、L2、L3三相來表示,并加上系統接地和保護接地方式,則為圖3所示。

圖3 配電系統及接地示意

2 等電位聯結

等電位聯結箱可設置在低壓開關柜旁,嵌墻安裝,將變壓器外露可導電部分(金屬外殼)、低壓開關柜內PE母排、電纜的金屬外皮、防雷裝置的引下線互相連接。低壓開關柜外露可導電部分(金屬外殼)因與柜內PE母排連接已實現等電位聯結,不需要單獨接等電位聯結線。低壓配電室無其他無關的管道和線路,但在建筑物內有給排水金屬管道(如有其他金屬管道,也應做總等電位聯結),這些給排水金屬管道在進建筑物處也應用等電位聯結線接至等電位聯結箱。等電位聯結平面見圖4。

圖4 等電位聯結平面

圖4中設置了一只等電位聯結箱,這只等電位聯結箱能否省去？能否沿變配電所四周預埋一圈扁鋼,將等電位聯結線都接至扁鋼上？答案是不可以。原因有2點：1）為了安全及聯結的可靠性,等電位聯結端子排應安裝在一個單獨的箱內,箱門應用鑰匙或類似的工具才能開啟,以防無關人員觸動;2）等電位聯結必須定期卸開連接端子檢測,因此等電位聯結箱是必不可少的。除此之外,等電位聯結還有一個額外優勢—通常情況下,接地電阻會很小。等電位聯結將低壓開關柜柜內PE線、防雷引下線、金屬管道（全部或部分埋入地下）連接起來,而防雷引下線與接地系統連接,水泥能夠導電,金屬管道通過水泥或土壤也實現了接地,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電化學反應而腐蝕,反而會增加維護成本。

3 結論

建筑物內的含有多供電電源的變配電所的接地應慎重,變壓器中性點的系統接地應在低壓開關柜內的一點實現,而不能在變壓器室內直接接地。等電位聯結既能降低電氣設備外露可導電部分之間的電位差,避免人身遭受電擊傷害,又能節省接地材料,省去維護成本,在其他方面還能減少信息設備的干擾程序,保證電氣系統和設備的正常工作。因此,等電位聯結應被重視。可以看出,我國部分規范或標準與IEC標準仍有一定的差距,而隨著越來越多國際工程的承接,更為安全、準確、嚴格的設計規范及標準也應被采用,我國規范與標準仍有很多值得深入探討與研究之處,而IEC標準作為國際上通用的電氣標準,其以人為本的理念、將人身安全放在第一位的出發點是值得人們學習的,我國部分與IEC標準相違背的規范或標準應該與IEC標準接軌。

［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［M］.北京:中國電力出版社,2013.

［3］ GB 50054-2011,低壓配電設計規范［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

藍少青(1986—),男,工程師,主要從事電氣設計工作。