淺談赤道幾內亞馬拉博城網工程供電接地系統

淺談赤道幾內亞馬拉博城網工程供電接地系統

崔家瑋 / 李喆 (中國建筑設計院有限公司，北京 100044)

摘要介紹了赤幾馬拉博城網工程的供電接地系統，分析了TN-C-S系統與TT系統在特殊環境中的結合應用，并對PEN線是否重復接地進行了討論，供相關設計參考。

關鍵詞供電接地系統 TN-C-S系統 TT系統重復接地

AbstractThe grounded system of power supply in electric network in the city of Malabo, Equatorial Guinea is described, the combined application of TN-C-S system and TT system in specific environment is analyzed, and the problem that whether multiple grounding for PEN line is needed is discussed for the reference of concerning design.

Keywordsgrounded system of power supply, TN-C-S system, TT system multi-ple grounding

1項目概況

赤道幾內亞共和國地處非洲西部，由于該國城市規劃較為落后，相應的市政條件也不夠完善，因此對赤道幾內亞首都馬拉博市進行了城市電力改造。經過幾年的建設和發展，現已形成了一個以66kV變電站為電樞紐、以20kV箱式變壓器深入負荷中心的輸、配電網絡。城市內共有216座20/0.4kV箱式變電站以及數千臺0.4kV配電箱，箱式變電站及配電箱均采用戶外型，20kV及以下配電線路均采用埋地電纜穿管敷設方式。就目前已施工完成區域的使用情況來看，居民用電較為可靠，滿足當地用電要求。

近些年來，由于各國的經濟快速發展，民用及工業用電負荷日益增加，可靠而安全的供電接地系統尤為關鍵。本文對赤道幾內亞馬拉博城網工程低壓供電及接地系統做一下淺顯分析。

2低壓供配電接地系統

低壓供配電接地系統包括TN系統、TT系統和IT系統。

1)TN系統：電力系統有一點直接接地，電氣裝置的外露可導電部分通過保護線與該接地點相連接。根據中性導體(N)和保護導體(PE)的配置方式，TN系統可分為如下三類：

(1)TN-C系統：整個系統的N、PE線是合一的。

(2)TN-C-S系統：系統中有一部分線路的N、PE線是合一的。

(3)TN-S系統：整個系統的N、PE線是分開的。

2)TT系統：電力系統有一點直接接地，電氣裝置的外露可導電部分通過保護線接至與電力系統接地點無關的接地極。

3)IT系統：電力系統與大地間不直接連接，電氣裝置的外露可導電部分通過保護接地線與接地極連接[1]。

在TN系統中，配電變壓器中性點應直接接地。所有電氣設備的外露可導電部分應采用保護導體(PE)或保護接地中性導體(PEN)與配電變壓器中性點相連接。TN-C-S系統中，PEN線不僅起到工作接地的作用，還有保護接地的作用。由于三相不平衡及線路故障產生的危險電壓，PEN線并不能保證地電位，所以PEN線是嚴禁斷開的。

3馬拉博城網工程低壓供電接地系統

馬拉博城網低壓供電工程中，供電接地系統采用TN-C-S系統，供電路徑是由箱式變壓器低壓出線側出線至配電箱，再由配電箱出線至用戶電表，最后由電表出線至用戶進線端。箱式變壓器至電表電纜均采用四芯電纜，即PEN共線，在電表處重復接地之后PE和N線才分開敷設。整個供電接地系統中，配電箱處PEN母排及電纜鎧皮重復接地，供電接地系統示意見圖1。配電箱施工做法見圖2、3。

圖1　供電接地系統示意圖

圖2　配電箱安裝圖(一)

圖3　配電箱安裝圖(二)

對于馬拉博城市低壓供電工程，箱式變壓器至配電箱以及配電箱至用電終端的距離往往都不是唯一的。由于環境不同且供電距離較長，PEN線受到損害的概率也比較大，對地過電壓的危害較為嚴重。加之之前的居民用電管理比較混亂，私自接電現象比較嚴重，經常是將斷路器開關隨意接入配電箱內。更有甚者直接將相線接至配電箱母排上，中性線接在配電箱的接地扁鋼上，沒有斷路器開關保護，這樣不僅影響管理，而且帶來了安全隱患。如圖4所示，電源線路發生接地故障，故障電流Id在接地電阻上產生的故障電壓Uf=IdRb。此電壓Uf可沿PEN線傳導至配電箱設備外殼，設備外殼與大地之間產生的Uf可引起電擊事故。往往用戶直接從配電箱接電，線路是正常的，但當線路出現故障時，會因為觸碰電氣設備外殼引發觸電事故，而最后發現電氣設備線路絕緣沒有任何問題，這就是PEN線傳導故障電壓導致的。而經過重復接地的建筑物內則不會發生這種狀況，這就是屋外供電TN-C系統的缺點。

為解決此問題，在配電箱處單獨做了一次與電力系統接地點無關的接地極，即PEN重復接地，從而TN-C-S系統中又局部含有TT系統的供電接地方式，見圖5。

基于上述問題及該國國情，本工程采取TN-C-S系統以及局部TT系統，此接地形式有如下優點。

1)TN-C-S供電接地系統與TN-S系統相比較，PEN共線，減少了一根PE線；與TT系統相比較，TT系統需要采用剩余漏電動作保護器作接地故障保

圖4　故障電壓示意圖(一)

圖5　故障電壓示意圖(二)

護，而TN系統利用保護線路過電流兼作接地故障保護。根據該國的經濟實力，可以節約一部分成本。

2)由于此供電接地系統設備均是戶外型，TN系統需依賴等電位聯結來達到防電擊措施，然而任一處發生接地故障，都可能促使故障電壓沿著PE線傳導至其他處而引發危害。因此，在配電箱處將PEN線作重復接地，可以起到防止PE線出現故障從而影響系統的安全、可靠，也間接地加強自身設備因違規接電而帶來的意外傷害。

3)低壓配電箱處的重復接地，也間接地使配電箱處中性線的電位與變壓器中性點的接地電位大體相同，從而提高了供電質量。

4結束語

供電接地系統決定了供電的可靠性和安全性，但由于供電所在環境的約束，往往達不到使用安全要求。合理使用多種供電接地系統的接地形式，可以達到安全可靠的效果。而現階段至今后幾年，海外城網供電項目仍有很多，并且大多數在較為落后的國家。因此，本文可為電氣設計人員在設計相關類似項目時提供參考。

參考文獻

[1]中國航空工業規劃設計研究院.供配電系統設計規范(GB 50052-2009)[S].北京：中國計劃出版社，2010.

Shielding and Grounding of Cable

Li Xiangyong / Li Qian

Lightning Protection Design in Swire Cold Chain Logistics for Ningbo Project

Zhang Bole