冀 超（北京雙圓工程咨詢監(jiān)理有限公司， 北京 100080）

1 變配電室工程概況

某變配電室位于建筑地下室，是一座 10 kV 變配電室。高壓側(cè)分別采用兩路 10 kV 專(zhuān)用線路供電作為進(jìn)線電源，該變配電室經(jīng)兩臺(tái)變壓器變壓后輸出電壓 0.4 kV，變壓器容量為 2 000 kVA，其主接線形式為單母線分段。兩路電源同時(shí)供電，分列運(yùn)行，兩進(jìn)線斷路器與母聯(lián)斷路器設(shè)有電氣及機(jī)械連鎖，任何情況下只能合其中的兩個(gè)斷路器；母聯(lián)斷路器為 3 級(jí)斷路器且采用手動(dòng)方式投切。該變配電室作為該工程總變配電室，同時(shí)起到 10 kV 高壓分路的作用，為其余分變配電室提供 10 kV 電源。

2 原設(shè)計(jì)圖紙接地系統(tǒng)

在該變配電室施工前，作為本工程電氣專(zhuān)業(yè)監(jiān)理，筆者在審核施工圖紙時(shí)注意到本變配電室內(nèi)的設(shè)計(jì)接地形式為 TN-C-S 系統(tǒng)，原設(shè)計(jì)圖紙要求每臺(tái)變壓器低壓出線側(cè)的 PEN 母線在相應(yīng)低壓進(jìn)線柜側(cè)做接地連接，并且分別接至變配電室總等電位。

圖 1 原設(shè)計(jì)接地系統(tǒng)圖

如圖 1 所示，變壓器 1 與變壓器 2 電源母線之間設(shè)計(jì)采用 3 級(jí)聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)，正常工作狀態(tài)下聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)處于斷開(kāi)狀態(tài)，每臺(tái)變壓器只帶各自負(fù)荷進(jìn)行工作，當(dāng)一臺(tái)變壓器出現(xiàn)故障后，聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)閉合，另一臺(tái)變壓器承擔(dān)全部負(fù)荷。系統(tǒng)中的 PEN 母排、PE 母排是連通的。此系統(tǒng)圖中，變壓器 1 及變壓器 2 下端的低壓進(jìn)線柜內(nèi)的 PEN 母排均與 PE 母排進(jìn)行了短接，并且與變配電室總等電位進(jìn)行連接，相當(dāng)于接地連接。在正常工作狀態(tài)下，用電設(shè)備的 N 線工作電流應(yīng)包含零序諧波電流（一些非線性負(fù)載導(dǎo)致）與三相不平衡電流，PE 線只流過(guò)少量的泄漏電流。若接地系統(tǒng)采用上圖做法，在確保自變壓器低壓側(cè)中性點(diǎn)引出的 PEN 線絕緣良好的前提下，變壓器 1 所帶負(fù)荷的下級(jí)配電箱及用電設(shè)備工作產(chǎn)生的 N 線電流，以正常路徑按照?qǐng)D示箭頭，經(jīng)下級(jí)配電箱 N 線—主母線 PEN 母排—A點(diǎn)—進(jìn)線柜 1 PEN 母排—變壓器 1 中性點(diǎn)。這是期望路徑，但并非是 N 線電流返回變壓器 1 中性點(diǎn)的唯一路徑。N 線電流同時(shí)會(huì)流向 PEN 母排右邊經(jīng)過(guò) C 點(diǎn)—D 點(diǎn)—PE 母排—B 點(diǎn)—A 點(diǎn)—進(jìn)線柜 1 PEN 母排—變壓器 1 中性點(diǎn)。另外，筆者認(rèn)為還會(huì)有少量的 N 線電流會(huì)經(jīng)變配電室總等電位回到變壓器 1 中性點(diǎn)。同理，變壓器 2 的中性線電流也會(huì)通過(guò)此種方式返回變壓器 2 的中性點(diǎn)。

若按照此種接地方式施工，將會(huì)導(dǎo)致 N 線電流不是通過(guò)唯一路徑返回變壓器中性點(diǎn)，而是在 PEN 線和 PE 線之間形成一條閉合回路，使得部分 N 線電流流入 PE 線而形成雜散電流。雜散電流可能會(huì)引起以下電氣危害：①雜散電流可感應(yīng)產(chǎn)生雜散電磁場(chǎng)，干擾敏感信息設(shè)備的正常工作；②雜散電流可能因不正規(guī)通路的導(dǎo)電不良而打火，點(diǎn)燃可燃物；③雜散電流如果以大地為通路返回電源，可能會(huì)形成電池，因電化學(xué)而腐蝕接地極、地下基礎(chǔ)鋼筋或金屬管道等。長(zhǎng)期存在雜散電流，其危害是非常明顯的。其中，最明顯的不良后果是影響變配電室內(nèi)全面檢測(cè)接地故障的火災(zāi)漏電報(bào)警系統(tǒng)的動(dòng)作有效性，變配電室因采用微機(jī)控制而失效，等等。尤其是在有大量信息系統(tǒng)的建筑物內(nèi)，雜散電流流入建筑等電位后產(chǎn)生的雜散電磁場(chǎng)會(huì)給某些敏感信息設(shè)備帶來(lái)更大的危害。綜上所述，監(jiān)理在審圖后對(duì)原設(shè)計(jì)的接地做法提出否定意見(jiàn)。

3 電力施工單位提出的接地做法

在對(duì)原設(shè)計(jì)接地做法提出否定意見(jiàn)后，電力施工單位提出了他們的施工做法，認(rèn)為：按照以往施工經(jīng)驗(yàn)，采用 TN-S 接地系統(tǒng)不僅可靠，而且不需要考慮 PEN 線多次接地的問(wèn)題。他們希望將變配電室內(nèi)的多電源接地方式由 TNC-S 系統(tǒng)改為 TN-S 系統(tǒng)，分別從 2 臺(tái)變壓器低壓側(cè)中性點(diǎn)直接引出接地導(dǎo)體連接至總等電位箱內(nèi)銅排做接地連接，再?gòu)目偟入娢幌鋬?nèi)接地銅排處引出 PE 線接至 PE 母排（見(jiàn)圖 2）。

圖 2 電力施工單位提出的接地做法

此種做法使得變配電室內(nèi)接地方式變?yōu)?TN-S 系統(tǒng)。我們知道，對(duì)于單一電源供電系統(tǒng)，采用 TN-S 接地系統(tǒng)或 TN-C-S 接地系統(tǒng)供電都是可以正常工作的；而對(duì)于多電源系統(tǒng)，經(jīng)過(guò)分析，筆者認(rèn)為，此種接地做法同樣不可取。從表面上看，N 線與 PE 線自變壓器中性點(diǎn)處就分開(kāi)，且不存在 PEN 線，也就不會(huì)出現(xiàn)雜散電流的可能性。但是，事實(shí)上并非如此，分析圖 2 可以看出，變壓器 1 所帶負(fù)荷的下級(jí)配電箱及用電設(shè)備在正常工作狀態(tài)下產(chǎn)生的 N 線電流經(jīng)過(guò)正常路徑 A 點(diǎn)回到變壓器 1 的中性點(diǎn)，同時(shí)也會(huì)有一部分 N 線電流通過(guò)非正常路徑 C 點(diǎn)經(jīng)過(guò)變壓器 2 的 N 母排回到總等電位銅排，再通過(guò)總等電位流回到變壓器 1 的中性點(diǎn)，導(dǎo)致了 N 線電流返回路徑不唯一，因此也會(huì)產(chǎn)生雜散電流。不僅如此，在正常工作時(shí)部分 N 線電流會(huì)流過(guò)總等電位箱內(nèi)銅排，若等電位箱內(nèi)銅排與自變壓器中性點(diǎn)引來(lái)的接地導(dǎo)體出現(xiàn)虛接的情況，有可能導(dǎo)致總等電位處電勢(shì)升高，存在一定的危險(xiǎn)性，極易造成人身觸電或起火事故。據(jù)筆者了解，目前大部分電力施工單位采用此種接地做法施工，在多電源系統(tǒng)單母線分段接線、母聯(lián)開(kāi)關(guān)未采用 4 級(jí)開(kāi)關(guān)斷開(kāi) N 線的情況下，就會(huì)導(dǎo)致上述問(wèn)題出現(xiàn)。

以上兩種接地方式與已作廢的 GB 50303—2002《建筑電氣工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》中強(qiáng)制條文規(guī)定的變壓器中性點(diǎn)應(yīng)直接接地的說(shuō)法等同，做法均存在片面性。按原規(guī)范做法，單電源接地系統(tǒng)采用這種連接方式并不存在問(wèn)題，但如果按多電源系統(tǒng)仍然采用變壓器中性點(diǎn)直接接地的做法，就會(huì)在變配電系統(tǒng)內(nèi)出現(xiàn)“多點(diǎn)接地”，從而出現(xiàn)雜散電流。雜散電流會(huì)通過(guò)多臺(tái)變壓器的接地點(diǎn)之間形成額外返回通路，這也是多電源供電系統(tǒng)不適用“多點(diǎn)接地”的根本原因。因此，最新版 GB 50303—2015《建筑電氣工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》中 4.1.2 條已經(jīng)調(diào)整為變壓器中性點(diǎn)的接地連接方式及接地電阻值應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求。做出此種調(diào)整的原因是針對(duì)多電源供電系統(tǒng)，若是因采用變壓器中性點(diǎn)直接接地的方式而導(dǎo)致方法不當(dāng)，則中性線電流可能會(huì)通過(guò)不期望的路徑流通而引起火災(zāi)、腐蝕或電磁干擾等情況。綜上所述，電力施工單位提出的接地做法同樣不可行。

4 改進(jìn)方案

在對(duì)原設(shè)計(jì)及電力施工單位提出的接地做法均提出否定意見(jiàn)的情況下，項(xiàng)目負(fù)責(zé)人組織相關(guān)電氣專(zhuān)業(yè)人員召開(kāi)專(zhuān)題會(huì)議，筆者在會(huì)上提出將接地做法作如下改進(jìn)。

圖 3 最終確定的接地做法系統(tǒng)圖

在進(jìn)線柜 1 中，變壓器 1 中性點(diǎn)引來(lái)的 PEN 母排與 PE 母排短接后直接接至變配電室總等電位進(jìn)行接地連接。在進(jìn)線柜 2 內(nèi)，不將 PEN 母排與 PE 母排再次短接，并且 PE 母排不再次進(jìn)行接地連接，以保證系統(tǒng) PEN 母排與 PE 母排及總等電位僅連接 1 次，實(shí)現(xiàn)供電系統(tǒng)的“一點(diǎn)接地”。此時(shí)，對(duì)變壓器 1 所帶負(fù)荷的下級(jí)配電箱及用電設(shè)備正常工作時(shí)的 N 線電流進(jìn)行分析，其從用電設(shè)備 N 線—主母線 PEN 母排—A 點(diǎn)—進(jìn)線柜 1 內(nèi) PEN 母排—變壓器 1 中性點(diǎn)，僅存在此唯一路徑。同理，變壓器 2 所帶下級(jí)用電設(shè)備的中性線電流也僅通過(guò)此路徑經(jīng) C 點(diǎn)返回變壓器 2 的中性點(diǎn)。需要特別注意的是，必須確保 PEN 線對(duì)外絕緣，在與 PE 線短接之后不允許與 PE 線再次連接。采用這樣的接地做法可以保證N線電流僅有返回相應(yīng)電源中性點(diǎn)的唯一路徑，PE 線不會(huì)流過(guò) N 線電流，因而不會(huì)產(chǎn)生雜散電流。當(dāng)然，為了安全起見(jiàn)，下級(jí)配電處的 PE 線因不承載工作電流，可多次進(jìn)行保護(hù)接地連接而不會(huì)產(chǎn)生雜散電流（僅有少量泄露電流，可忽略不計(jì)）。此方案最終得到認(rèn)可并得到實(shí)施。

5 總 結(jié)

經(jīng)過(guò)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、分析問(wèn)題、查閱資料、提出新方案到最終實(shí)施這一系列過(guò)程后，目前本工程變配電室已竣工驗(yàn)收合格并正常投入運(yùn)行。經(jīng)過(guò)多次測(cè)量，各項(xiàng)電氣參數(shù)均正常，使用功能均能滿足設(shè)計(jì)要求，并有效避免了產(chǎn)生雜散電流的問(wèn)題。然而，有些項(xiàng)目由于設(shè)計(jì)或施工人員未對(duì)此項(xiàng)內(nèi)容給予足夠重視，導(dǎo)致出現(xiàn)多電源系統(tǒng)接地做法不規(guī)范的情況。當(dāng)產(chǎn)生雜散電流后，可能在短時(shí)間內(nèi)無(wú)法察覺(jué)其危害，對(duì)其產(chǎn)生的干擾電壓也需要通過(guò)較為精密的儀器才能測(cè)出，但長(zhǎng)此以往，其危害不容小覷。因此，筆者以自己親身經(jīng)歷的項(xiàng)目進(jìn)行案例分析，以此強(qiáng)調(diào)變配電室內(nèi)“一點(diǎn)接地”對(duì)避免出現(xiàn)雜散電流的重要性。經(jīng)過(guò)查閱相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，引用 GB/T 50065—2011《交流電氣裝置的接地設(shè)計(jì)規(guī)范》中對(duì)多電源系統(tǒng)接地做法的相關(guān)要求，筆者得出以下結(jié)論：對(duì)于具有多電源的 TN 系統(tǒng)，應(yīng)避免工作電流流過(guò)不期望的路徑；對(duì)用電設(shè)備采用單獨(dú)的 PE 和 N 的多電源 TN-C-S 系統(tǒng)，在僅有兩相負(fù)荷和三相負(fù)荷的情況下，在相導(dǎo)體之間無(wú)需配出 N，PE 宜多處接地。對(duì)于具有多電源的 TN 系統(tǒng)，應(yīng)符合下列要求：

（1）不應(yīng)在變壓器的中性點(diǎn)或發(fā)電機(jī)的星形點(diǎn)直接對(duì)地連接；

（2）變壓器的中性點(diǎn)或發(fā)電機(jī)的星形點(diǎn)之間相互連接的導(dǎo)體應(yīng)絕緣，且不得將其與用電設(shè)備連接；

（3）電源中性點(diǎn)間相互連接的導(dǎo)體與 PE 之間，應(yīng)只一點(diǎn)連接，并應(yīng)設(shè)置在總配電屏內(nèi)；

（4）對(duì)裝置的 PE 可另外增設(shè)接地。