电力系统接地接零施工的问题探讨

2022-12-22

1 接地接零系统介绍

在电力系统中, 设置接地接零系统的目的主要有三个:过电压、过电流保护, 统一电压标准以及保证系统正常运行。 (1) 过电压、过电流保护:雷电, 线路大电流浪涌及受到高压系统影响都会使配电系统线路产生偶尔的过电压, 接地接零系统在此时可以提供一个导通的通路, 迅速的将产生的过电压导入大地, 从而保护设备和线路不受过电压的影响, 保证相关设备及人员的安全。 (2) 统一电压标准:在整个配电系统中, 可以把每一个变压器都看作是相对独立的电源, 如果在各个系统之间没有一个统一的参考电压, 就无法得知各个系统之间的相互关系, 也就无法在一个统一的系统下研究各种各样的实际问题; (3) 保证系统的正常运行:将系统的中性点经消弧线圈或是直接接地保证系统的中性点保证为参考电位, 维持三相平衡, 保障设备的正常运转。

接地系统是通过接地网的形式实现的, 公主港项目采用的是网格结构。由于电流离开接地体在地中扩散时, 在地面上会出现的电位梯度会使人体遭受接触电势和跨步电势的作用, 所以必须要控制整个接地网的电阻值, 以便减少电位梯度对地表上设备及人员的影响。本项目要控制的全场最终电阻值为小于0.5欧姆。

(图1所示为公主港接地网示意图) 。

2 接地接零系统分类

根据国际标准组织IEC-60364的规定, 接地接零系统分为三类:TN系统, TT系统及IT系统。其中第一个字母表示电源 (发电机或变压器) 接地点对地的关系:T表示直接接地, I表示不接地或通过高阻抗与大地相连。第二个字母表示大地与电气设备的金属外壳、支架等部分的关系, 其中T表示电气设备直接接地 (独立于本电源系统其他接地点) , N表示通过本电源系统接地点接地。

2.1 TN系统

在TN系统中, 通常是发电机或变压器的中性点与大地连接, 连接电气设备金属外壳的导线称为PE线 (保护接地线) , 连接中性点的导线或是单相系统中的回路线称为N线 (中性线) , TN系统分为三类:TN-S, T N-C, T N-C-S系统。

(1) TN-S系统:PE线及N线仅在电源侧相连 (如图2所示) 。目前单独使用独一变压器供电的或变配电所距施工现场较近的工地基本上都采用了TN-S系统, 与逐级漏电保护相配合, 确实起到了保障施工用电安全的作用。

(2) TN-C系统:PE线与N线合并为一条线来实现原来PE线及N线的功能 (如图3所示) 。它是利用中性点接地系统的中性线 (零线) 作为故障电流的回流导线, 当电气设备相线碰壳, 故障电流经零线回到中点, 由于短路电流大, 因此可采用过电流保护器切断电源。其作用是当接零的设备发生相与外壳接触时, 可以有效地降低零线对地电压。

(3) T N-C-S系统:P E线与N线部分合并 (如图4所示) 。PE线连接的设备外壳在正常运行时始终不会带电, 所以TN-C-S系统提高了操作人员及设备的安全性。施工现场一般当变台距现场较远或没有施工专用变压器时采取TN-C-S系统。

2.2 TT系统

在TT系统中, 电气设备的接地是独立接地, 而不是通过电源系统进行的接地。TT系统最大的优点就是可以有效的屏蔽来自外界中性线的高频和低频的噪音干扰, 这也是TT系统广泛的应用于通信及对通信要求较高场所的原因。同时TT系统也不会因为中性线破坏可能引起的危险 (如图5所示) 。

2.3 IT系统

在IT系统中, 电源系统不接地或是通过高阻抗接地, 并且一般都配有阻抗监测装置 (如图6所示) 。

3 接地系统及施工中应该注意的问题及建议

上面已介绍了接地接零系统的几种接地方式, 在本工程中设计使用的接地方式为TN系统, 它们有一个共同的特点, 即设备的工作零线N和外壳保护线PE是分开的。在工程中即要求N线和PE线在总开关前处才接在一起;对TN-S系统, 在总开关处都是分开的, 这样才能达到比较安全的要求, 这就要求在接地施工时要注意:

(1) 做好图纸会审工作。由于国外分包商的特殊性, 应该在施工之前做好充分的准备工作, 其中最重要的就是图纸会审工作, 这是接地施工能否顺利实施的关键。图纸会审可以将一些接地施工中可能碰到的问题消灭在萌芽的状态。

(2) 应严格区别施工中的PE线与N线, 不可混接。由于施工人员技术水平不高或是责任心不强, 有时会将PE线和N线混接, 致使PE线流过工作电流, 当负荷较大或接地电阻较大时, PE线中产生的压降也较大, 整个建筑物用电设备的金属外壳会同样带上危险电压, 造成人员伤害或是设备的损坏。所以, 首先一定要保证PE线与接地极可靠连接;其次, PE线应严格按规范采用黄绿相间的塑料铜芯线以防混接。

(3) 做好PE干线的等电位联结。应该注意建筑物每层强电竖井内预埋接地钢板与竖井内的PE干线相连, 同时与柱内或剪力墙内作为引下线的两根主筋做电气连通作为PE干线的等电位连接。

(4) 不能把弱电系统的接地与强电系统的接地互相联接。因为弱电系统的接地网并非实际的等电位, 在不同的网点会出现电位差。当有大的接地电流注人地网时, 各网点就存在较大的电位差。如果强弱电系统的接地点互相联接, 强电系统地网的电位差就会影响弱电系统, 使弱电系统出现干扰, 影响弱电系统如音响、计算机信息网络的正常运行。所以, 对强弱电系统的接地网应各自独立设置接地井。

(5) 电缆桥架应该严格按照规范要求进行施工接地。由于电缆桥架不仅仅是动力电缆的支撑件还是控制电缆的支撑件, 其上布满了各种型号的电缆, 有时候不同型号及作用的电缆还有可能会排布到一起。这就给桥架的接地提出了比较高的要求。在国标GB50168-2006, 4.2.9中明确规定:“金属电缆支架全长均应有良好的接地”, 以保证电缆桥架及其上电缆的运行安全。

(6) 要重视各专业与接地接零系统施工的协调配合。电厂施工中, 系统多而复杂、专业齐全, 包括土建、电气、热控、汽机等专业, 尤其是与土建专业的配合问题, 由于土建施工较早, 后期电气接地接零系统施工会有许多土建施工阶段要提前预埋的埋件, 这就要求电气专业的工程师与土建密切配合, 在图纸会审, 技术交底及审查分包商施工方案的时候进行把控, 把前面的工作做好。同时也要加强接地电阻的测试记录以及接地系统的验收工作, 确保全面和可靠地接地。

4 结语

本项目是印尼国家电力部根据爪哇岛的电力需求情况而建设的电站项目, 由于印尼施工分包商与国内施工队伍施工习惯, 遵循的施工标准等存在很大的不同, 这就使得施工安全, 尤其是用电安全的管理问题成为施工管理过程中首先要考虑的问题。

接地接零系统施工在电气施工过程中是非常重要的一环, 不但对施工过程中的安全至关重要, 也是今后电厂运行的重要保证。然而在实际施工中, 由于国外施工队伍施工习惯的差异, 总是会出现这样或那样的错误接线方式。在接地施工管理过程中, 主动与施工方进行沟通, 明确施工流程及相关注意事项, 按照接地接零系统接线原理进行分析, 保证了施工的正常顺利进行。

总之, 电厂接地接零施工是一项系统工程, 覆盖面广, 与各专业系统交叉点多, 在设计和施工中应认真、细致、全面地加以综合考虑, 以确保建筑物和人身安全。

摘要：在实施国外项目的过程中, 由于施工工艺的差异, 使得施工安全, 尤其是电气施工安全显得尤为重要。针对目前这种情况, 本文介绍了接地制式的分类, 以及接地施工过程中应该注意的问题, 并根据接地接零施工中经常出现一些不安全的做法, 提出了建议。

关键词：电气施工,接地,接零