杜丹俠

太原市集中供熱工程規(guī)模較大,熱網(wǎng)覆蓋范圍較廣,熱力站的電氣設(shè)計(jì)中,安全措施是否恰當(dāng),關(guān)系到熱力站運(yùn)行人員的人身安全和廣大居民的采暖質(zhì)量。因此,熱力站的防雷和接地系統(tǒng)必需從工程設(shè)計(jì)階段就認(rèn)真加以考慮,采取切實(shí)可行的防雷及接地方案,選用質(zhì)量可靠的電氣設(shè)備,嚴(yán)格執(zhí)行國家的技術(shù)經(jīng)濟(jì)政策,真正做到:保障人身與設(shè)備安全、供電可靠、技術(shù)先進(jìn)和經(jīng)濟(jì)合理。

1 熱力站的防雷

雷電是不可避免的自然災(zāi)害,地球上任何時(shí)候都有雷電在活動(dòng)。而雷電會(huì)引起建筑物的損壞、人員傷亡,對(duì)電力、電訊等設(shè)備造成損壞。雷電的破壞作用歸納起來有兩種:1)直接擊在建筑物上產(chǎn)生熱效作用和電動(dòng)力作用;2)雷電流產(chǎn)生的靜電感應(yīng)作用和電磁感應(yīng)作用以及雷電波侵入作用。國際電工委員會(huì)編制的標(biāo)準(zhǔn)(IEC1024-1)將建筑物的防雷裝置分為兩大部分:外部防雷裝置和內(nèi)部防雷裝置。

建筑的外部防雷主要是指防直擊雷和防側(cè)擊雷,其作用是保護(hù)建筑物本身不遭受雷擊,主要由接閃器、引下線和接地裝置組成。接閃器(也叫接閃裝置)有三種形式:避雷針、避雷帶和避雷網(wǎng),它位于建筑物的頂部,其作用是引雷或叫截獲閃電,即把雷電流引下。引下線,上與接閃器連接,下與接地裝置連接,它的作用是把接閃器截獲的雷電流引至接地裝置。接地裝置位于地下一定深度之處,它的作用是使雷電流順利流散到大地中去。

內(nèi)部防雷接地裝置的作用是減少建筑物內(nèi)的雷電流和所產(chǎn)生的電磁效應(yīng)以及防止反擊、接觸電壓、跨步電壓等二次雷害。除外部防雷裝置外,所有為達(dá)到此目的所采用的設(shè)施、手段和措施均為內(nèi)部防雷裝置,它包括等電位聯(lián)結(jié)設(shè)施(物)、屏蔽設(shè)施、加裝的避雷器以及合理布線和良好接地等措施。

由于熱力站多為一、二層高的一般工業(yè)性建筑,按《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》中的分類,其防雷等級(jí)應(yīng)歸為第三類。

1)采用在女兒墻上安裝的避雷帶(φ 10 mm圓鋼)作為接閃器。并形成不大于20 m×20 m的避雷網(wǎng),避雷帶與引下線和防雷接地極相連,避雷帶在過伸縮縫處應(yīng)留足夠長度,不同標(biāo)高屋面的避雷帶之間用直徑為10 mm的鍍鋅圓鋼可靠焊接。

2)利用構(gòu)造柱中兩根φ 16以上主筋上下焊接連通作避雷引下線。間距不大于25 m,引下線應(yīng)對(duì)稱設(shè)置。要求引下線從上至下可靠焊接,其上端應(yīng)與接閃器相接,下端應(yīng)與接地極相接,各構(gòu)件間應(yīng)確保連接成電氣通路。要求接地電阻R≤1 Ω,當(dāng)實(shí)測(cè)電阻不滿足接地條件時(shí),應(yīng)補(bǔ)打接地極,接地極通常每組用扁鋼連接的兩根相距5 m的50 mm×5 mm角鋼制成,埋地深度大于0.6 m。有多根引下線時(shí),在引下線距地面1.5 m～1.8 m處,宜設(shè)置斷接卡。

3)把建筑物內(nèi)及附近的所有金屬物,如混凝土內(nèi)的鋼筋、自來水管、暖氣管及其他金屬管道、電力系統(tǒng)的零線等用電氣聯(lián)結(jié)的方法連接起來,使整座建筑物成為一個(gè)良好的等電位體。當(dāng)雷電來襲時(shí),由于建筑物內(nèi)部及其附近基本上做到等電位,因而不會(huì)發(fā)生建筑物內(nèi)部的設(shè)備被高電位反擊和人被雷擊的事故。

2 熱力站的接地

熱力站的供配電系統(tǒng)大多數(shù)采用了高供低計(jì)的供電方式,即電源進(jìn)線為高壓10 kV供電,經(jīng)D,yn11結(jié)線級(jí)別的三相配電變壓器后,到低壓配電系統(tǒng),低壓配電電壓采用220 V/380 V,帶電導(dǎo)體系統(tǒng)的形式采用單相二線制和三相四線制,大多數(shù)用電設(shè)備采用放射式配電。

2.1 熱力站保護(hù)接地的范圍

電力設(shè)備的下列金屬部分,除另有規(guī)定者外,均應(yīng)接地或接零:1)變壓器、電機(jī)、電器、攜帶式及移動(dòng)式用電器具等的底座或外殼。2)電力設(shè)備傳動(dòng)裝置。3)互感器的二次繞組。4)配電、控制、保護(hù)用的屏(柜、箱)與操作臺(tái)的金屬框架和底座。5)室內(nèi)外配電裝置的金屬構(gòu)架和鋼筋混凝土構(gòu)架,以及靠近帶電部分的金屬圍欄和金屬門。6)交直流電力電纜接線盒、終端盒和膨脹器的金屬外殼及電纜的金屬護(hù)層、可觸及的金屬保護(hù)管、穿線的鋼管等。7)裝有避雷線的電力線路桿塔。8)在非瀝青地區(qū)的居住區(qū)內(nèi),無避雷線小接地短路電流架空電力線路的金屬桿塔的鋼筋混凝土桿塔。9)裝在配電線路桿上的開關(guān)設(shè)備、電容器等電力設(shè)備。10)控制電纜的金屬護(hù)層。11)電纜橋架、支架和井架。12)封閉母線的外殼及其他裸露的金屬部分。

2.2 接地方式分析

接地方式共分為五種,具體如下:1)TN-S系統(tǒng)。又稱五線制系統(tǒng),即三根相線A,B,C,一根中性線N及一根保護(hù)線 PE,僅電力系統(tǒng)一點(diǎn)接地,用電設(shè)備的外露可導(dǎo)電部分接到PE線上。2)TN-C系統(tǒng)。又稱四線制系統(tǒng),與TN-S系統(tǒng)的差別是將N線與PE線合并成一根PEN線。3)TN-C-S系統(tǒng)。又稱四線半系統(tǒng),即在TN-C系統(tǒng)的末端將PEN線分為PE及N線。分開后即不允許再合并。4)TT系統(tǒng)。電力系統(tǒng)直接接地,用電設(shè)備的外露可導(dǎo)電部分采用各自的PE線接地。5)IT系統(tǒng)。電力系統(tǒng)不接地或經(jīng)過高阻抗接地,用電設(shè)備的外露可導(dǎo)電部分經(jīng)過各自的PE線接地。

熱力站接地系統(tǒng)的設(shè)計(jì)包括變配電裝置的接地、低壓用電設(shè)備的接地、照明裝置的接地、自控儀器儀表及計(jì)算機(jī)的接地。為了更好地提高供電質(zhì)量,增強(qiáng)供電系統(tǒng)的電磁適應(yīng)性,熱力站接地系統(tǒng)一般選用TN-S系統(tǒng)。

2.3 接地電阻阻值的確定

1)3 kV～10 kV配變電所高低共用接地裝置和低壓電力設(shè)備接地裝置的接地電阻最大允許值為4 Ω。使用同一接地裝置的并列運(yùn)行的發(fā)電機(jī)、變壓器等電力設(shè)備,當(dāng)其總?cè)萘坎怀^100 kVA時(shí),接地電阻允許不超過10 Ω。2)電子設(shè)備接地電阻值一般為4 Ω。如果與防雷接地系統(tǒng)共用接地體時(shí),其接地電阻為1 Ω。

2.4 電力設(shè)備接地的一般要求

根據(jù)《工業(yè)與民用電力裝置的接地設(shè)計(jì)規(guī)范》及《電力設(shè)備接地設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程》的有關(guān)規(guī)定,對(duì)熱力站的電力設(shè)備接地規(guī)定如下:1)為了保證人身和設(shè)備的安全,電力設(shè)備宜接地或接零。2)不同用途和不同電壓的電氣設(shè)備,除另有規(guī)定者外,應(yīng)使用一個(gè)總的接地體,接地電阻應(yīng)符合其中最小值的要求。3)如因條件限制,接地有困難時(shí),允許設(shè)置操作和維護(hù)電力設(shè)備用的絕緣臺(tái)。絕緣臺(tái)的周圍,應(yīng)盡量使操作人員沒有觸及外物的可能。4)在中性點(diǎn)直接接地的低壓電力網(wǎng)中,電力設(shè)備的外殼宜采用低壓接零保護(hù),即接零。由同一臺(tái)發(fā)電機(jī)、同一臺(tái)變壓器或同一段母線供電的低壓線路,不宜采用接零、接地兩種保護(hù)方式。5)在中性點(diǎn)直接接地的低壓電力網(wǎng)中,除另有規(guī)定者和移動(dòng)式設(shè)備外,零線應(yīng)在電源處接地。

[1] GB 50057-94,建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[2] 王時(shí)煦.建筑物防雷設(shè)計(jì)[M].北京:中國建筑工業(yè)出版社,1980:19-20.

[3] GBJ 65-83,工業(yè)與民用電力裝置的接地設(shè)計(jì)規(guī)范[S].