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        廠區(qū)室外照明接地系統(tǒng)類型選擇研究

        2020-07-04 02:41:00肖澤豐
        機(jī)電信息 2020年5期
        關(guān)鍵詞:接地選型保護(hù)

        摘要:通過對(duì)廠區(qū)室外照明接線系統(tǒng)中TT系統(tǒng)和TN-S系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行對(duì)比,分析了建筑物內(nèi)接地系統(tǒng)對(duì)室外接地系統(tǒng)的影響,提出了廠區(qū)室外照明接地系統(tǒng)的選用方案,有助于實(shí)現(xiàn)廠區(qū)室外照明系統(tǒng)的安全、可靠運(yùn)行。

        關(guān)鍵詞:TT系統(tǒng);TN-S系統(tǒng);接地;保護(hù);選型

        0 ? ?引言

        當(dāng)前國內(nèi)用于廠區(qū)室外照明的接線系統(tǒng)主要有TT系統(tǒng)和TN-S系統(tǒng),其中TN-S系統(tǒng)的應(yīng)用更為普遍。為了積極響應(yīng)社會(huì)發(fā)展對(duì)室外照明提出的更加安全、可靠、穩(wěn)定的需求,研究廠區(qū)室外照明接線系統(tǒng)如何根據(jù)工程項(xiàng)目實(shí)際情況,合理選擇TT系統(tǒng)或TN-S系統(tǒng)顯得尤為重要。

        1 ? ?廠區(qū)室外照明采用TN-S系統(tǒng)情況分析

        室內(nèi)與室外同時(shí)采用TN接地系統(tǒng)示意圖如圖1所示,在國內(nèi)建筑物內(nèi)普遍采用TN-S系統(tǒng)或TN-C-S系統(tǒng),建筑內(nèi)一般做等電位聯(lián)結(jié),所有設(shè)備金屬外殼、金屬管道等都連接于總等電位箱,然后與PE線相連。所以在建筑物內(nèi)的人與用電設(shè)備的金屬外殼處于等點(diǎn)位狀態(tài),一般不會(huì)發(fā)生設(shè)備漏電的電擊事故。若室外照明也采用TN-S系統(tǒng)或TN-C-S系統(tǒng),室外照明的PE線與室內(nèi)變電所內(nèi)PE線連接,如圖1所示,設(shè)RB=4 Ω,室內(nèi)某設(shè)備發(fā)生故障,故障電流20 A,室外照明設(shè)備外殼與大地的電壓為Uf=IdRB=20×4=80 V>50 V,屬于危險(xiǎn)電壓,存在較大安全風(fēng)險(xiǎn)。

        因此,需要采取以下措施,防止故障電壓通過PE線蔓延至室外:(1)在室外照明出線位置增加隔離變壓器,詳細(xì)做法及原理見王厚余先生的《建筑物電氣裝置600問》第7.9問;(2)降低PE線出現(xiàn)故障電流的概率,其方法為室外照明配電箱直接由變電所低壓柜引出,室外照明配電PE直接引至變電所PE排;(3)及時(shí)切除PE線故障電流,其方法為將上一級(jí)過電流保護(hù)開關(guān)自動(dòng)切斷電源時(shí)間設(shè)置為0.4 s。

        2 ? ?廠區(qū)室外照明采用TT系統(tǒng)情況分析

        室內(nèi)TN接地系統(tǒng)與室外TT接地系統(tǒng)示意圖如圖2所示,室內(nèi)建筑物采用TN-S系統(tǒng)或TN-C-S系統(tǒng),室外照明采用TT系統(tǒng)。從圖2中可以看出,室內(nèi)外PE線無連接,室內(nèi)故障電壓不可能傳至室外電桿。當(dāng)室外照明發(fā)生接地故障時(shí),故障電流通過RA′、大地、RB后至變壓器,故障電流較小,無法通過斷路器的過流保護(hù)器進(jìn)行保護(hù)。所有TT系統(tǒng)一般采用RCD進(jìn)行保護(hù),由于RCD一般靈敏度高,可以有效切斷電源。考慮到室外電纜和設(shè)備本身存在一定的泄漏電流,所以室外照明RCD整定值一般設(shè)為100 mA。

        3 ? ?TT系統(tǒng)與TN-S系統(tǒng)優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)比分析

        TT接地系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn):(1)采用剩余電流保護(hù)器對(duì)室外照明回路進(jìn)行保護(hù),靈敏度高,可以有效切除故障。(2)與TN-S系統(tǒng)相比,TT系統(tǒng)沒有PE線,可避免PE線傳導(dǎo)故障電壓造成的間接觸電事故。(3)與TN-S系統(tǒng)相比,節(jié)約PE線,節(jié)約一定工程造價(jià)成本。

        TT接地系統(tǒng)缺點(diǎn):(1)在山區(qū)地下水位低、土壤電阻率高地段,室外照明直接利用基礎(chǔ)地腳螺栓作為接地極,接地電阻值無法滿足要求,需單獨(dú)對(duì)每個(gè)燈桿另設(shè)接地極,施工難度較大,成本較高。(2)TT接地系統(tǒng)電源系統(tǒng)接地與設(shè)備接地需分開,在某些情況下比較難做到,比如室外照明距建筑很近的情況。(3)TT接地系統(tǒng)比TN-S接地系統(tǒng)故障電流小,采用剩余電流保護(hù)器做接地保護(hù),靈敏度高,既是優(yōu)點(diǎn)又是缺點(diǎn),因?yàn)榻档土斯╇娍煽啃浴T谑彝庹彰髡G闆r下,泄漏電流較大,如果剩余電流整定過小,誤動(dòng)概率較大,所以IEC標(biāo)準(zhǔn)提出“TT系統(tǒng)接地電阻足夠小的情況下,切斷供電保護(hù)可用熔斷器”,不采用剩余電流保護(hù)器。

        TN-S接地系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn):接地故障電流比TT系統(tǒng)大,更有利于斷路器或熔斷器的過流保護(hù)切斷故障電流。

        TN-S接地系統(tǒng)缺點(diǎn):(1)當(dāng)室外照明線路較長、負(fù)荷分散,短路電流就較小,不足以在規(guī)定時(shí)間內(nèi)切斷故障電流,導(dǎo)致故障點(diǎn)危險(xiǎn)電壓危及人身安全。(2)存在故障電壓隨PE傳導(dǎo),存在故障電壓蔓延的風(fēng)險(xiǎn)。

        4 ? ?TT系統(tǒng)與TN系統(tǒng)兼容性分析

        當(dāng)前部分設(shè)計(jì)人員對(duì)由同一變電所供電室內(nèi)建筑和室外照明,室內(nèi)建筑采用TN接地系統(tǒng)、室外照明采用TT接地系統(tǒng)存在不兼容的疑問,這是由于設(shè)計(jì)人員對(duì)國內(nèi)外規(guī)范IEC標(biāo)準(zhǔn)缺乏了解,沒有掌握兩者供電接地方式原理造成的。無論是從規(guī)范還是從原理方面分析,兩者都可以共用于同一變壓器。

        《民用建筑電氣設(shè)計(jì)規(guī)范》(JGJ 16—2008)12.2.7條提出“應(yīng)根據(jù)系統(tǒng)安全保護(hù)所具備的條件,并結(jié)合工程實(shí)際情況,確定系統(tǒng)接地形式。在同一低壓配電系統(tǒng)中,當(dāng)全部采用TN系統(tǒng)有困難時(shí),也可部分采用TT系統(tǒng)接地形式”。

        《民用建筑電氣設(shè)計(jì)規(guī)范》(JGJ 16—2008)10.9.3條提出“安裝于室外的景觀照明中距建筑外墻20 m以內(nèi)的設(shè)施,應(yīng)與室內(nèi)系統(tǒng)的接地形式一致,距建筑物外墻大于20 m宜采用TT接地形式。室外分支線路應(yīng)裝設(shè)剩余電流動(dòng)作保護(hù)器”。

        以上規(guī)范條文都說明,TT系統(tǒng)與TN系統(tǒng)是可以共用于同一變壓器。如圖2所示,由同一變壓器引出的供電,其中室內(nèi)供電采用TN系統(tǒng),室外照明采用TT接地系統(tǒng)。室外照明無總等點(diǎn)位聯(lián)結(jié),室外照明設(shè)備外殼與室內(nèi)PEN線沒有導(dǎo)通,不存在傳來室內(nèi)故障電壓的風(fēng)險(xiǎn)。室外照明的TT系統(tǒng)內(nèi)發(fā)生接地故障時(shí),故障電流通過RA′、大地、RB至變壓器中性點(diǎn),故障電流較小,不能用熔斷器和斷路器切斷電源。在照明配電出線處安裝漏電保護(hù)器,可以實(shí)現(xiàn)路燈接地故障的有效切除。這就實(shí)現(xiàn)了室內(nèi)供電和室外供電的獨(dú)立運(yùn)行,互不干擾,有效提高了室內(nèi)外供電的安全性。另外,室外照明一般都有燈桿基地,直接利用基礎(chǔ)螺栓作為接地極,一般可以滿足漏電保護(hù)器有效動(dòng)作要求,極大節(jié)約了接地成本。

        若室外照明采用TN系統(tǒng),室內(nèi)故障電壓通過PEN線傳遞至室外路燈,而室外路燈無總等點(diǎn)位聯(lián)結(jié),人接觸路燈金屬外殼的電壓Uf較高,一般大于50 V,存在安全風(fēng)險(xiǎn)。若室外照明采用TT系統(tǒng)則避免了室內(nèi)故障電壓通過PEN線傳遞至室外路燈外殼的風(fēng)險(xiǎn)。

        5 ? ?結(jié)語

        通過上述分析,TT系統(tǒng)和TN-S系統(tǒng)各有優(yōu)缺點(diǎn),廠區(qū)室外照明需根據(jù)項(xiàng)目的具體情況選用接地系統(tǒng)類型。

        TT系統(tǒng)和TN-S系統(tǒng)兩種均可選用的情況包括:室外照明供電距離較近,供電半徑一般不大于300 m,且供電范圍較集中,所有室外照明適合做共同接地體。鑒于“以人為本、安全第一”的原則,在兩者均可選用的情況下,筆者更建議廠區(qū)室外照明采用TT接地系統(tǒng)。

        建議采用TT系統(tǒng)的情況包括:(1)廠區(qū)土壤電阻率較低,接地良好。(2)室外照明供電距離較長,供電分散。

        建議采用TN-S系統(tǒng)的情況包括:(1)在土壤電阻率高的山區(qū)。(2)室外照明距建筑物較近,電源系統(tǒng)接地與設(shè)備接地很難分開。

        [參考文獻(xiàn)]

        [1] 王厚余.建筑物電氣裝置600問[M].北京:中國電力出版社,2013.

        [2] 低壓配電設(shè)計(jì)規(guī)范:GB 50054—2011[S].

        [3] 王厚余.TT系統(tǒng)接地和防電擊簡析[J].建筑電氣,2013(9):3-5.

        收稿日期:2020-02-06

        作者簡介:肖澤豐(1985—),男,湖北武漢人,工程師,主要從事電力電氣設(shè)計(jì)工作。

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