变电所系统接地实施方法分析

吴群峰

摘 要：正确设置变电所变压器中性点的接地，防止杂散电流引起的电气火灾、地下金属部分被腐蚀、对信息技术设备造成干扰等后果。分析了多电源10/0.4 kV变电所系统接地中的变压器中性点直接就地接地法和一点接地法两种方法，比较了这两种方法的优劣，说明了一点接地法在预防杂散电流问题方面比变压器中性点直接就地接地法更加可靠，提出了使用一点接地法要注意的问题。

关键词：系统接地；多电源TN；杂散电流；一点接地

中图分类号：TM862 文献标识码：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.07.159

随着我国经济的不断增长，我国的电力企业也得到了十分良好的发展机会。但是在我国一些变电所发展的过程中，仍存在着许多的问题，中性点不直接接地的运行方式是一些变电所接地系统中的主要特征。如果有问题发生，较长的电网输电线路会出现间歇性的过压电，影响了输电设备的绝缘性能。因此，如何保证变电所安全、稳定运行成为了人们关心的问题。下面就此进行讨论分析。

1 杂散电流

中性线电流除通过本回路的中性线返回电源，还通过其他并联通路返回电源，这部分中性线电流被称作杂散电流。

杂散电流可能引起下述电气灾害：①可感应产生杂散电磁场，干扰重要敏感信息技术设备的正常工作；②可能因不正规通路导电不良而打火，引燃可燃物起火；③如果以大地为通路返回电源，可能形成电池，因电化学反应腐蚀接地极、地下基础钢筋或金属管道等金属部分。

GB/T 16895.1—2008、IEC 60364-1—2005、GB/T 50065—2011中的一点接地规定正是基于消除多电源TN系统杂散电流，以满足电磁兼容性要求，而GB 50303—2002对此未作考虑。下面就对两种做法作一比较。

2 变压器中性点直接就地接地

长期以来，对于含多电源的10/0.4 kV变电所系统接地，我国的做法为变压器中性点直接就地接地法，即按照《建筑电气工程施工质量验收规范》（GB 50303—2002）第5.1.2条规定执行。

当两台变压器的主进开关为3P、联络开关为4P以及主进开关、联络开关均为4P时，杂散电流是否存在呢？分析过程同上，限于篇幅原因，此处不一一绘图，仅列表1来说明中性点直接接地时，双变压器开关级数与杂散电流的关系。从防范杂散电流的角度来看，主进、联络开关均为4P的效果是最好的，主进开关为3P、联络开关为4P的效果次之，主进、联络开关均为3P的效果是最差的。

但是主进开关用4P有以下几个问题：①N母排装设开关，增加“断零”危险；②4P开关浪费；③中性点这段出线是PEN线，主进用4P违反了“PEN线不得断开”的强制性条文。尽管如此，个别地区审图仍要求采用4P开关。

实施中性点直接就地接地后，低压屏内带电导体除相母线外，另外的母线标注为N母排，此时，联络开关用4P值得推荐，因为单台变压器带两组低压屏的运行状态较少，而两台变压器分列运行时，此种方式有效减少了杂散电流。因此，《低压配电设计规范》（GB 50054—2011）中3.1.16条规定，在电路中需防止电流流经不期望的路径时，可选用具有断开中性极的开关电器；《民用建筑电气设计规范》（JGJ 16—2008）中第7.5.3条规定，TN-C-S、TN-S系统中的电源转换开关应切断相导体和中性导体的四级开关。

减少杂散电流和采用3P开关是一对矛盾体——采用3P开关，必然会产生杂散电流；而减少杂散电流，需要采用4P开关。解决矛盾的办法就是IEC标准规定的一点接地方法。

3 一点接地

引言中已提到《低压电气装置第1部分：基本原则、一般特性评估和定义》（GB/T 16895.1—2008/IEC 60364-1—2005）、《交流电气装置的接地设计规范》（GB/T 50065—2011）关于一点接地的文字规定。各处标注的含义如下：①不允许电源中性点直接就地接地。②两电源中性点间的连接线必须加绝缘体。这根线的作用类同PEN线，但不得从这根连接线的回路上连接用电设备。③只能在此处将此连接线和PE线相连接而实现系统接地，此连接点可在多台变压器的变电所低压配电盘内，也可在电气装置电源进线的总配电箱内。④电气装置内的PE线可多次重复接地。

在这两本规范中，多电源TN系统没有TN-S系统，规范对此系统的表述为“对用电设备采用单独的PE和N的多电源TN-C-S系统”。也就是说，对于楼内设有变电站的建筑物来说，其整体是TN-S系统，但变电所这个小系统是TN-C-S系统。

“一点接地”并不是指PE保护接地线的接地，而是指从变压器或发电机中性点引出的PEN线的接地，即从电源中性点引出的PEN线只能在低压配电柜或总配电屏处与PE线一点接地。在同一建筑物内，不得再在其他处接地。这是对于电源处的系统接地所作的规定。当从此系统引出TN-C和TN-C-S系统时，在电气装置外的低压配电线路上，只要有可能，就需将PEN线做重复接地，因为PEN线内有中性线电流产生的电压降导致PEN线的对地电位，重复接地可降低这一电位。而对于PE线而言，无论是哪一种接地系统，也不论是在电气装置内或外，只要有可能，将PE线多次重复接地，以降低电气装置外露导电部分的电位总是有好处的。

4 实施一点接地应注意的问题

从以上分析可看出，一点接地既能防范杂散电流，又不必为此使用4P开关，好处显而易见。但是目前全盘否定中性点直接就地接地的做法不太现实，从设计角度看有以下两点原因：①很多设计者还没有意识到杂散电流的危害，毕竟多年来一直采用多点接地似乎也没有造成很明显的危害，况且作为实际存在的杂散电流，无测量出的定量值和计算方法，让人感觉杂散电流仅停留在理论阶段。②在新的强制性国家标准和国家标准图集实施之前，现有规范间存在矛盾，供电部门也不认可变压器中性点在低压屏内一点接地的实施方法，使得设计者执行起来难度很大。好在《建筑电气工程施工质量验收规范（征求意见稿）》中删除了“接地装置引出的接地干线与变压器的低压侧中性点直接连接”的规定，改为“变压器中性点的接地连接型式及接地电阻值必须符合设计要求。”这为我们设计院执行并推广“一点接地”提供了可能。目前过渡阶段可先在数据中心、爆炸危险场所等杂散电流对其影响较大的场所采用一点接地法，并逐步实现所有多电源系统的一点接地。

实施一点接地应注意的问题主要有：①变电所实施一点接地，低压屏内带电回路导体名称分别为L1、L2、L3、PEN，不带电回路导体名称为PE。因此低压配电屏的主进和联络开关切不可使用4P开关。②对于多电源系统的一点接地，不是每台电源都需在其各自的低压屏内一点接地，而是多电源作为整体，在任一台电源的低压屏内将PEN线与PE线一点连接。③此系统可引出除IT系统外的TN-C、TN-S、TN-C-S和TT系统。引出TN-C-S系统时需注意，TN-C-S系统使用剩余电流动作保护器时，PEN导体不得接在其负荷侧，保护导体与PEN导体的连接应在剩余电流动作保护器电源侧进行。

5 结束语

综上所述，杂散电流会造成技术设备无法正常工作、火灾和地下金属被腐蚀等严重的问题，使用一点接地法可以较好地防止出现这类问题，并能解决一些运行的矛盾。我们在使用一点接地法时要注意相关的问题，切实保证电力系统处在良好的运行状态，这样才能创造更好的经济和社会效益。

参考文献

[1]凌智敏.多电源TN 系统的N 线在哪里一点接地[J].建筑电气，2013，32（5）：3-11.

[2]王厚余.低压电气装置的设计安装和检验[M].第三版.北京：中国电力出版社，2012.

〔编辑：王霞〕

Abstract： The correct setting substation transformer neutral point grounding to prevent electrical fires caused by stray currents， underground metal parts are corrosion， IT equipment and other consequences caused by interference. Analysis of multiple power 10 / 0.4 kV transformer substation grounding system neutral grounding method and direct in situ ground that the two methods， comparison of the advantages and disadvantages of the two methods， illustrates the point grounding method in preventing Miscellaneous aspects of stray current problem directly in situ ground method is more reliable than the transformer neutral point grounding method is proposed to use a little attention problems.

Key words： system ground； multiple power TN； stray current； point grounding