关于铁路沿线低压电气设备接地问题研究

温建平

摘要：近年来，随着公司管辖铁路沿线低压机电设备的增多，设备可靠安全运行成为重要问题。设备的可靠接地是确保电气设备和人员使用安全的关键。本文对铁路沿线电气设备供电方式、接地方式的选用以及应当注意的问题等作了研究分析。

关键词：TN-C；接地方式；铁路沿线；电气设备

中图分类号： TM862 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2016）02（c）-0000-00

引言

神华准能房屋物业管理公司管辖着神华集团两条重要的铁路大准铁路和准池铁路。随着神华准池铁路的开通运营，铁路沿线后勤服务设备大量增加，负责大准铁路31个站，准池铁路16个站的大小机电设备4300多台/套机电设备管理运行，设备分布点多线长，低压配电电源电压不稳定，且设备均处于偏远地区，雷雨季节有雷击侵扰，容易发生设备故障或烧毁，人员受到伤害，所有电气设备有效可靠接地尤为重要。设备必须统一做可靠的接地保护，以确保设备和人员使用安全。

本文对铁路沿线电气设备供电方式、接地方式的选用以及应当注意的问题等作了探讨分析以便给予沿线相关检修人员进行电气设备接地分类指导帮助。

1.铁路沿线房建设备供电方式

按照配电系统和电气设备的接地组合情况，低压配电系统一般分为三类，称为TT系统、IT系统、TN系统。其中，根据电气设备外露导电部分与系统连接的不同方式TN系统又分为TN-C系统、TN-S系统、TN-C-S系统三种形式。现有准能集团管辖的大准、准池铁路沿线低压配电网中，输电线路均采用三相四线制。目前各站区配电变压器中性点直接接地，且所有电气设备的外露可导电部分采用PEN（PE—保护线，N—中性线，PEN—三相四线系统的中性线（N）与保护线（PE）是合一时，称PEN线）与变压器中性点相连接，所以，全线既有低压配电系统的接地形式均为TN-C系统。如下图1-1所示：

2.铁路沿线电气设备接地方式的选用分析研究

大准和准池铁路主要后勤服务电气设备为锅炉、水泵、风机、脱硫除尘、污水处理等动力设备，食堂厨具、洗衣设备等电器设备以及日常检修固定或移动设备等。设备均处于长期不间断运行状态，为了确保安全运行。按照接地规范要求，变压器、电机、电器、携带式或移动式电器具等的金属底座和外壳，互感器的二次绕组，室外配电装置的金属构架以及靠近带电部分的金属围栏和金属门等金属部位均应予以接地。

电气设备接地方式应根据电气设备的危险性质，场所的环境条件、用电设备的特点等因素合理选用。

2.1锅炉房、给水所、污水厂等重要生产场所内动力设备接地方式选用分析

在TN-C系统中的设备外壳经低压配电系统中的PEN线接地的方式称为“保护接零”。目前铁路沿线生产场所的水泵、风机等设备及配电控制柜（箱）外壳均采用该种接地方式。当系统中发生单相碰壳接地故障时，形成单相短路回路，因该回路内部无任何接地电阻，短路电流很大，足以保证在最短时间内使得熔丝熔断、保护装置或者自动开关跳闸，从而切断电源保障设备及人身安全。这种接地方式符合《民用建筑电气设计规范》（JGJ16-2008）。

但一旦当零线（PEN线）断线而同时某设备发生单相碰壳时，断点之后的保护接零设备外壳将会出现比较高的接触电压，容易发生人身触电事故，如图2-1（a）所示。

因此必须按照设计规范要求在TN-C系统中PEN线在进入建筑物处再作重复接地，将零线上的一处或多处通过接地装置与大地连接，当PEN线相当长时，附近的地电位会产生位差，需要再设多处重复接地点，以减小产生位差的可能。

一般情况下，重复接地设置在电缆线路和架空线路在每个建筑物的进线处；架空线路零干线和分支线的终端处；零干线上每间隔1Km处；对于距离接地点超过50m的配电线路。重复接地电阻应不大于10Ω。

在保护零线发生断路后，当设备的绝缘损坏或相线碰壳时，零线重复接地还能降低漏电设备的对地电压，减轻触电事故发生的危险性；同时零线重复接地还能够缩短碰壳或接地短路持续时间，降低零线上的压降损耗，改善架空线路的性能触电防雷。设置重复接地后效果如上图2-1（b）所示。设置重复接地的方式可有效的解决保护接零的弊端，保障设备使用安全。

2.2 公共建筑物内的小型洗衣设备、车间固定设备等接地选用分析

铁路沿线拥有大量的厨房设备、洗衣设备及车间固定设备。由于小型设备自身带有漏电保护系统，当发生碰壳漏电等现象时，系统自动断电保护，防止发生触电伤人。不论在何种接地方式下，电气设备的金属外壳都必须做保护接地，并且设备外壳与电源进线中PEN线或PE线连接。在TN-C系统中，当输电线路进入建筑物内时需要在进户线配电箱处将PEN线分为PE线和N线，从而实现TN-C向TN-S系统的转换，然后再将线路接入各用电设备或带有接地插头的插座。插座必须具备与PE线相连接的接地触头。通常厨房、洗衣房、车间设备的电源插头为3个端子（头），其中的PE端子作为接地触头。若在进户线处配电箱PEN线不进行分离，当设备电源插头的接地插头通过插座连接到PEN线上后，一旦PEN线断开且设备发生接地故障后，人身接触设备的外露导电部分就将受到相电压的电击危险。

在某些特殊环境中，电气设备必须采用专用的PE线进行接地。若保护钢管满足电气连续性的要求，可以当作PE线，但不能当作PEN线和N线。

2.3 易燃易爆作业场所电气设备接地选用分析

在铁路沿线共有大小食堂约20个。每个食堂均有甲醇燃料存放间，必须采取可靠的接地措施防止安全事故的发生。根据易燃易爆场所性质不同，电气设备设施各异取用接地方式。例如甲醇间有输送甲醇燃料的管道，而且甲醇燃料需定期不间断补充，人员在此操作过程中可能产生静电，从而出现高电位及火花放电，有发生火灾危险，危及人员及财产安全。为了避免静电可采用以下三种接地措施：

（1）导体接地：将聚集静电的设备金属外壳可靠接地或金属管道接头处设置跨接线，以保证设备运行的整体安全性。

（2）铺设导电性地板：在设备所在场所绝缘地板上喷刷导电性涂料，进入时穿导电鞋袜。

（3）接地导体屏蔽：用具有屏蔽特性的接地导体靠近带静电体位置以增大带静电体对地电容，从而降低带电体静电电位，减轻静电放电的危险。

2.4 手持或移动式电气设备接地接地选用分析

手持和移动式电气设备因为本身是需要经常性移动的，因此该类设备的接地线必须要采用多股软铜线，截面要不少于15mm?才能既保证接地线的机械强度又能方便设备的移动。接地线和手持或移动式电气设备的连接时要采用专用夹具或者螺栓连接，防止出现接触不良的情况发生。

3.低压电气设备接地须注意的问题

3.1在同一配电系统中保护接地和保护接零不能混用

如下图2-2所示，在同一个低压配电系统中，设备A采用保护接零，设备B采用保护接地。

在运行中当设备B发生碰壳时，电流通过Rd和R形成回路，电流相对较小，线路可能并不会断开，但此故障将长时间持续存在，接触B设备的人员有触电危险。由于零线对地电压升高，最高可达到110V【U0=（U/（Rd+R0））*R0，其中，U取220V，Rd、R0均取10Ω】，将会导致所有与接零设备接触的人员均有触电危险。由此看来，同一配电系统中不允许保护接地和保护接零两种接地方式混用。

3.2 铁路沿线电气设备接地要与建（构）筑物的防雷接地统筹考虑

由于铁路沿线设备均分布在偏远地区，有的站区设在四周地势开阔的地带，极易受到雷电灾害的侵袭，为防止雷电压的反击作用，防雷接地装置与建（构）筑物、电气设备及其系统之间最好能保持足够的距离，但在工程中往往存在许多困难而无法做到。由于各种建（构）筑物中有许多引入管线，这些管线分布范围很广，尤其在利用钢筋混凝土建（构）筑物的结构钢筋作为暗敷防雷网时，建（构）筑物管线与电气设备的外壳、电气设备的接地无法与防雷系统真正分开。在这种情况下，为限制雷击时电气设备和建筑物接地点电位的增高，必须将电气设备的接地与锅炉烟囱、水塔等建（构）筑物的防雷接地同时统筹考虑，即应采用共用接地，将变压器中性点以及各种电气设备的工作接地和保护接地与防雷接地共同连接成统一的接地系统，从而减少雷电电压的危害。共用接地电阻值一般要求限制在1Ω以下。

4.结语

通过上述对铁路沿线电气设备接地方式及应该特别注意问题的分析研究，分门别类的指出并掌握各类电气设备接地方式，方便今后更加深入的指导沿线电气设备接地具体实践应用，从而达到保证沿线电气设备的可靠运行及操作人员人身安全的目的。

参考文献

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[2] 陈建贵 郭冬雪.电力系统中电气设备接地技术分析[J].电子技术与软件工程， 2016（07）.

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