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李道本:对电源功能接地做法规定的理解

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李道本:对电源功能接地做法规定的理解

发布日期:2016-03-07 00:00 来源:http://www。beiyuankeji。com 点击:


1
问题的提出

GB / T 16895. 1 - 2008 / IEC 60364 - 1:2005《低压电气装置第1部分:基本原则、一般特性评估和定义》规定:


“312. 2. 1. 1 单电源系统

TN电源系统在电源处有一点直接接地,而装置的外露可导电部分是利用保护导体连接到那个接地点上的 ……


312. 2. 1. 2 多电源系统

注:图示的多电源系统为以满足电磁兼容性(EMC)要求为唯一目的的TN系统 ……


要点:


a)不应在变压器的中性点或发电机的星形点直接对地连接。


b)变压器的中性点或发电机的星形点之间相互连接的导体应是绝缘的,这种导体的功能类似于PEN;然而,不得将其与用电设备连接。


c)在诸电源中性点间相互连接的导体与PE导体之间,应只连接一次。这一连接应设置在总配电屏内。


d)对装置的PE导体可另外增设接地。”


图1是GB / T 16895. 1 - 2008对用电设备采用单独的保护导体和中性导体的多电源TN - C - S系统图示(原图31D)。




为此国内出现了功能一点接地的要求。显然多电源系统与单电源系统功能接地的要求不同,多电源系统是根据电磁兼容要求规定的,一些审图单位对两台变压器的单母线分段功能接地也要求按多电源系统功能接地的要求来执行,即在低压配电装置内一点接地做法引起业内不同看法。为了理清标准规定的要求及如何在设计中执行,本文谈一些看法供业内人士参考。


2
两台变压器的单母线分段接线与多电源的不同

从图1可以看出电源为2个,而GB / T 16895.10 - 2010 / IEC60364 - 4 - 44:2007《低压电气装置  第4 - 44部分:安全防护 电压骚扰和电磁骚扰防护》“444. 4. 6. 1 TN系统多电源供电”规定:


“TN系统多电源为装置供电的情况下,由于电磁兼容(EMC)原因,各电源的星形点应采用绝缘导体集中在同一点相互连接,见图44.R7B。


a)不应在变压器的中性点或发电机的星形点直接对地连接。


b)变压器的中性点或发电机的星形点之间相互连接的导体应是绝缘的,这种导体的功能类似于PEN,然而,不得将其与用电设备连接。为此需在其上或其旁设置警示牌来表示。


c)在诸电源中性点间相互连接的导体与PE导体之间,应只连接一次。连接应设置在总配电屏内。


d)对装置的PE导体可另外增设接地。”


图2为摘录GB / T 16895. 10 - 2010图44. R7B多电源系统示意。图中示出了n个电源,对于理解“多电源系统”更明确。




从图2可以看到是多电源系统,多个电源并列运行向用电负荷供电。主接线按照GB /T 50062 - 2008《电力装置的继电保护和自动装置设计规范》、GB 50054 - 2011《低压配电设计规范》、GB 50053 - 2013《20 kV及以下变电所设计规范》的规定还需有并列运行的控制部分、执行装置、保护装置、隔离装置,由于图2所示主回路省略了许多器件,造成对多电源系统的理解不同。


A类数据中心设置多台柴油发电机就是典型的多电源系统供电。各电厂向电网供电,各电厂发电机组视为一个电源,向公网供电就组成了高压多电源系统。


对多台配电变压器组成的单母线分段主接线,因母线分段设有分段开关。平时两段电源分列运行,即为单电源系统运行。当一电源故障或退出运行,二次线按照GB / T 50062 - 2008的备自投来设计。通过母联开关进行负荷转移,切换过程存在瞬间断电。


由于多电源系统是多个电源组成,并列运行,当一电源故障,通过二次线自动退出运行,负荷由剩余的电源供电,可做到不间断供电,即无缝衔接。


GB / T 50065 - 2011《交流电气装置的接地设计规范》第7。 1。 2条第2款中示出多电源TN - C - S系统图7。 1。 2 - 8与GB / T 16895。 1 - 2008图31D相同,接地要求一致。


3
国家建筑标准设计图集中变压器的单母线分段接线功能接地一点接地的例子

国家建筑标准设计图集03D501- 4《接地装置安装》中录入了一工程实例。


接地系统图如图3所示,6台干式配电变压器在同一间变电所布置,主接线为单母线分段;高压配电室、低压配电室、柴油机房设总接地端子,总接地母线为环形结构,电源功能接地和变压器外壳接地均与其连接;总接地端子两点接地并相互连接;TN系统的接地方式由用户通过连接片示意组成各种型式和是否设分段开关;配电柜PE(PEN)导体直接和接地总接地端子连接。


图中示出保护接地导体和中性导体功能接地是一点连接。对总接地母线、总接地端子、相互连接导体截面的选择作出了说明。图中按IEC 60364 - 5 - 54:2011《Low-voltage electrical installations — Part 5 - 54:Selection and erection of electricalequipment — Earthingarrangements and protective conductors》注出总接地母线、总接地端子。




从图中可以看到变压器外壳接地和中性线接地与接地母线的连接导体均为VV - 1 × 240。中性导体和PE导体是一点连接。解决了变压器外壳接地需满足热稳定校验选取最小截面的规定。


北源科技有限公司该示例既满足单电源系统在电源处应有一点直接接地的规定,同样不会出现电磁兼容的问题。


4
TN单电源系统功能接地在配电装置引出接地

已通过审查的国家标准GB16895. 3 - 201 × / IEC 60364- 5 - 54:2011《低压电气装置 第5 - 54部分:电气设备的选择和安装 接地配置和保护导体》中有如下规定:


“543。 4。 3 如果从装置的任一点起,中性导体 / 中间导体 / 线导体和保护功能导体分别采用单独的导体,则不允许将该中性导体 / 中间导体 / 线导体再连接到装置的任何其它的接地部分。然而,允许由PEN、PEL或PEM导体分接出的中性导体 / 中间点导体 / 线导体和保护接地导体超过一根以上。


如果在装置的某处将中性点导体、中点导体、线导体和保护接地导体分开,则在该处后,中性导体、中点导体、线导体不得再连接,PEN、PEL或PEM导体应连接到保护接地导体的端子或母排上(见图54。 1a),除非有专为PEN、PEL或PEM导体连接的专用端子或母排(图54。1b和图54。 1c给出示例)。


注:在以直流SELV供电的电气系统内,例如电信系统,没有PEL或PEM导体。”


图4 ~ 图6分别是GB 16895。 3 - 201 × / IEC 60364 - 5 - 54:2011中PEN、PEL或PEM导体连接到保护接地导体的端子或母排上示例(原图54。 1a)和专为PEN、PEL或PEM导体连接的专用端子或母排接地示例1(原图54。 1b)、示例2(原图54。 1c)。






从图4 ~ 图6可以看出,图4是国内TN - S系统的最普遍做法,图5是TN系统的做法,图6是国内TN - C - S系统的做法。图5允许由PEN导体分接出的中性导体和保护接地导体超过一根以上,即在配电装置可接出TN - S系统的三相四线制电源,也可接出TN - C系统的三相四线制电源。图5的做法适用于针对火灾危险场所、爆炸危险场所、电磁兼容、对地泄漏电流大等而言的TN - S系统。


所示示例图均为功能接地在配电装置处直接接地。国内习惯做法是配电变压器就近接地,往往不通过低压配电装置接地。


5
讨论

a. 从上文第3章分析,单母线分段接线也满足电磁兼容要求,功能接地不一定要在配电装置内一点接地。


b. 单母线分段接线与多电源系统不同,没必要要求按多电源系统设计接地系统,可按单电源系统设计。


c. 从GB / T 16895. 1 - 2008第312. 2. 1. 2条对多电源系统“注:图示的多电源系统为以满足电磁兼容性(EMC)要求为唯一目的的TN系统。”可以看出满足电磁兼容要求未必必须采取。关键能否满足电磁兼容的要求。


目前微机综保、数字仪表广泛应用,其一般采用金属壳体并接地;建筑结构内的钢筋有屏蔽功能,GB / T 50065 - 2011的第7。 2。 5条、第7。 2。 6条规定了建筑物内低压电气装置采用含建筑物钢筋的保护总等电位联结系统,低压系统电源中性点可与变压器保护接地共用接地装置;变配电装置的金属箱体要求接地;电缆布线系统可以采取屏蔽措施等。采用相应的措施,往往能够满足变电站设备电磁兼容的需求,只要接地满足设备需要即可。


d. 从上文第4章的介绍可以看出单电源系统的功能接地均引出一点接地,与保护接地做到一点连接做法无可厚非,但不应是强求规定。


e. “单电源系统”“TN电源系统在电源处应有一点直接接地”,对于附设式变压器室的变压器在室内直接接地是可行的,但要注意变压器外壳接地问题。


f.  对于多电源的TN系统应按照GB / T 50065 - 2011的第7. 1. 2条第2款中的规定执行。


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