简论建筑物内变配电所接地与等电位联结

蓝少青

（中国瑞林工程技术有限公司，江西南昌330031）

简论建筑物内变配电所接地与等电位联结

蓝少青

（中国瑞林工程技术有限公司，江西南昌330031）

接地与等电位联结是电气安全的、配电系统可靠运行的重要保障，这也正是IEC建筑电气标准的两个主要目的,而我国部分相关标准却在一定程度上与IEC标准相违背。

IEC建筑电气标准；系统接地；等电位联结

接地—以大地(或某一点)的电位作为参考电位,使得电气装置和电气系统安全和正常的运行;等电位联结—将设备的可导电部分之间用导线作电气连接,使其电位相等或相近,能够防止用电人员遭受电击,避免电气火灾和爆炸等电气灾害。接地和等电位联结互补互助,缺一不可。下面以某厂区一建筑物内10/0.4 kV变配电所为例,简单谈一下如何作接地及等电位联结。

1 接地

该变配电所内设有2台油浸式电力变压器,低压母线段为单母线分段结线,2台变压器同时工作分列运行,各带一段母线。变配电系统的低压配电单线系统示意如图1。低压配电系统的接地型式为TN-S系统。

图1 变配电所低压配电单线系统示意

接地一般分为两大类—系统接地及保护接地。系统接地也可称工作接地,就该10/0.4 kV变配电所而言,系统接地即将10/0.4 kV变压器低压侧的中性点(图1中位置A)接地;而保护接地是将变压器、低压开关柜等的外露可导电部分(分别为图1中位置B、C)接地。

国家相关规范中未规定接地具体如何做,但查阅国家标准图集《接地装置安装》(03D501-4)第48页可知,系统接地的方法是在变压器室内设有一接地端子板,变压器的中性点由一根接地线与该接地端子板连接,该接地端子板再接至户外接地装置(可理解为人工接地体);保护接地的方法是变压器外壳接地线接至变压器室的接地干线,变压器室的接地干线再与低压配电室的接地干线连接。国标图集中的系统接地做法是否妥当？笔者查阅了相关资料,并对照IEC建筑电气标准(以下简称IEC标准)IEC 60364-1第49页,针对这种多供电电源(此处为2台变压器供电的双供电电源)的供电系统,标准中有明确的规定,如图2所示。

图2 多供电电源系统配电系统

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].

将其翻译为：1）不允许任一变压器中性点或发电机的星型接点直接接地。2）变压器中性点和发电机的星型接点之间的连接导体应绝缘,这根连接导体的作用类似PEN线,不允许将这根导体接入任何开关设备。3）仅能在一处将变压器的中性点连接导体接至PE线,这一连接处应位于主开关柜内。4）配电设备内的PE线可重复接地。

IEC标准中的做法好处在于能够避免中性线电流通过不正规的并联通路返回电源。这部分中性线电流被称作杂散电流,它可能引起导电不良而打火、引燃可燃物、腐蚀地下基础钢筋或金属管道、产生杂散磁场、干扰信息技术设备正常工作等等一些电气灾害[2]。由此可知,国家标准图集《接地装置安装》（03D501-4）中针对变压器中性点系统接地的做法是违背IEC标准的。

国家现行规范 《低压配电设计规范》（GB 50054-2011）[3]中第3.1.16条：“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。”这一条文与上述的IEC 60364-1中的要求也正好相反,笔者更加倾向于IEC 60364-1的条文要求。因为变压器中性点套管引出的导体既通过中性线的三相不平衡电流,又通过低压系统的正常对地泄露电流和故障时的接地故障电流,所以这根导体兼有中性线和PE线的作用,即PEN线。既然是PEN线,则不应接入开关触头。因此,变压器的出线开关及母联开关（图1中的QF1、QF2和QF3）只能采用三极开关,而非四极开关,将图1的单线系统以L1、L2、L3三相来表示,并加上系统接地和保护接地方式,则为图3所示。

图3 配电系统及接地示意

2 等电位联结

等电位联结箱可设置在低压开关柜旁,嵌墙安装,将变压器外露可导电部分(金属外壳)、低压开关柜内PE母排、电缆的金属外皮、防雷装置的引下线互相连接。低压开关柜外露可导电部分(金属外壳)因与柜内PE母排连接已实现等电位联结,不需要单独接等电位联结线。低压配电室无其他无关的管道和线路,但在建筑物内有给排水金属管道(如有其他金属管道,也应做总等电位联结),这些给排水金属管道在进建筑物处也应用等电位联结线接至等电位联结箱。等电位联结平面见图4。

图4 等电位联结平面

图4中设置了一只等电位联结箱,这只等电位联结箱能否省去？能否沿变配电所四周预埋一圈扁钢,将等电位联结线都接至扁钢上？答案是不可以。原因有2点：1）为了安全及联结的可靠性,等电位联结端子排应安装在一个单独的箱内,箱门应用钥匙或类似的工具才能开启,以防无关人员触动;2）等电位联结必须定期卸开连接端子检测,因此等电位联结箱是必不可少的。除此之外,等电位联结还有一个额外优势—通常情况下,接地电阻会很小。等电位联结将低压开关柜柜内PE线、防雷引下线、金属管道（全部或部分埋入地下）连接起来,而防雷引下线与接地系统连接,水泥能够导电,金属管道通过水泥或土壤也实现了接地,这些都是量大面广的自然接地体,能够起良好的接地作用,因此常常不必另打人工接地体。人工接地体埋在土壤中易经电化学反应而腐蚀,反而会增加维护成本。

3 结论

建筑物内的含有多供电电源的变配电所的接地应慎重,变压器中性点的系统接地应在低压开关柜内的一点实现,而不能在变压器室内直接接地。等电位联结既能降低电气设备外露可导电部分之间的电位差,避免人身遭受电击伤害,又能节省接地材料,省去维护成本,在其他方面还能减少信息设备的干扰程序,保证电气系统和设备的正常工作。因此,等电位联结应被重视。可以看出,我国部分规范或标准与IEC标准仍有一定的差距,而随着越来越多国际工程的承接,更为安全、准确、严格的设计规范及标准也应被采用,我国规范与标准仍有很多值得深入探讨与研究之处,而IEC标准作为国际上通用的电气标准,其以人为本的理念、将人身安全放在第一位的出发点是值得人们学习的,我国部分与IEC标准相违背的规范或标准应该与IEC标准接轨。

［1］ IEC 60364-1,Part 1:Fundamental principles,assessment of general characteristics,definitions［S］.

［2］ 王厚余.建筑物电气装置600问［M］.北京:中国电力出版社,2013.

［3］ GB 50054-2011,低压配电设计规范［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

蓝少青(1986—),男,工程师,主要从事电气设计工作。