石油化工工业电气低压配电中的接地系统的探索

2022-09-11

电网的设计与建设直接影响着人们的生产、生活, 一些单位在进行低压配电系统的设计, 特别是接地系统的建设时, 接地设计不规范、接地的方式杂乱, 这给以后的电力运行工作带来很大的麻烦, 同时也会产生诸多的安全隐患, 特别是如石化企业这样存在高危风险的行业, 一旦发生漏电、雷击等事故, 后果不堪设想。

一、石油化工工业低压配电系统的接地系统的概述

低压配电系统的接地系统对电力运行具有重要的意义, 它工作状态的好坏直接关系着电气设备能否正常的运行和使用人员的生命安全。在石油化工工业建设中, 相应的供电系统中接地系统也要根据不同设备的效用不同做出不同的设计调整。大体来讲, 石油化工工业低压配电系统的接地系统设计, 分成系统接地与保护接地两大类。具体来讲, 系统接地是指将电源的某一点接地, 这主要为了保障系统的稳定运行, 比如在雷雨天气时, 地面的低压线路感应幅值会迅速提升, 瞬间电压变得很高, 地面绝缘因此会承受很强的电压冲击, 此时接地系统可以将这股冲击电压泄放到地面, 减小瞬间过电对电线的压力。大多建筑的配电系统都需要做系统接地, 通过系统接地能够大大降低故障电压, 使故障电压仅为PE线与接地的电阻承受的电压, 有效提升电路安全性。

二、石油化工工业建设中几种主要的接地系统

1. TN-C系统

中性线N和PE线在TN-C系统中是相连的, 二者共同构成保护接零。电流会以正常负荷流过PEN线, 此外还会存在一定的谐波电流流过, 这是在PEN线线上会发生相应的电压降, 这个现象会在电气设备的外壳和电线的金属管路显现。一般PEN线在同一供电范围的变压器下彼此是相通的, 如果发生事故, PEN线会将故障电压传导到其他设备上, 严重会引起灾害发生。所以TN-C系统比较适合于三相负荷能够维持稳定, 并且其中的谐波电流量很小的电力运行环境。但煤矿井下、石化工业等存在易燃易爆等危险品的生产环境则不适宜用这一系统。

2. TN-S系统

与TN-C系统不同, TN-S系统中的N线和PE线是彼此分开的, 通常负荷电流是不在PE线上流过的, 除非是在发生事故的时候, 才会有相应的电位在PE线上产生, 而一般情况下, 用电设备的外壳和PE线之间是不存在电位的。TN-S系统比较适用于民用用电设备和比较高端的科学仪器。通常经过TN-S系统的电流包含以下几种:

(1) 谐波电流

目前多数建筑的供电系统都是采用直流电路的电子设备, 在设备的运转过程中会在N线上产生一定的谐波电流, 尤其是三次谐波电流, 而在三相产生的三次谐波电流会在N线上逐次相叠, 这样产生的电流是非常可观的。这种叠加的谐波电流很容易造成电线短路。为防止这一现象发生一般都会在三相四线的线路上安放四根截面积相同的线路。

(2) 单相工作电流

在低压配电系统中N线上的电流强弱同相线是相同的, 电线使用情况对单相工作电流影响很大, 如果电流量过大, 很可能产生严重后果, 所以一定要注意。

(3) 三相不均衡电流

在单相负荷供电系统中, 出现三相不均衡的现象是比较常见的。并且随着电路运行时间的延长, 这种问题还会加剧, 采用TN-S系统能够有效的克服三相不均衡问题, 防止用电事故发生。

3. 等电位联结和重复接地

进行等电位联结就是将导电部分和配电箱一侧总接地母排上的总的接地端子板相连。其中导电部分包括:进线的配电箱、PEN线以及PEN线总母线排;电路通过的建筑公用设施管道;建筑内金属构件。

重复接地就是将变压器中性点接地, 在建筑的进户处, 实现电源中性线和地面的二次连接。采用这种连接方式主要就是为了降低人体与电压直接接触的危险, 提高安全标准。通过在TN系统内进行等电位联结, 能够使PE线、PEN线和建筑物的接地金属构件实现了自然的连接, 从而起到的重复接地的目的, 这种设计所受到的电阻要比一般重复接地小得多。

三、石油化工工业电气低压配电系统接地方式

目前很多大型的石化企业采用的大都是TN-S系统, 但是具体实施中所使用的接地方式也并不统一。电气低压配电系统中接地系统的连接方式有很多种, 包括单点接地、多点接地、浮地式等等, 根据电能的用途、安全指标的不同, 要采取不同的接地系统, 就石化行业而言, 目前主要采用的是多点接地和浮动式的接地措施。

多点接地就是将电子设备的每个接地点都连接到与之最近的设备金属底层上, 要尽量减少接地线的长度, 以减小电感。多点接地会发生公共抗阻耦合的问题, 此时需要通过减小地线阻抗来克服, 一般频率在10MHz以上的电路, 多采用这种接地方式。

浮地式就是电路的地和大地没有直接的导体相连。这样电路能够避免大地电性的影响, 通过浮地式可以增加强电地和弱电地之间的电阻, 这样就能有效的防止电路耦合性产生的电磁干扰。但是采用这种形式的电路很容易受到寄生电路的干扰, 从而使电路的地电位发生变化, 对此应该在浮地和公共地之间设置相应的阻值较大的泄放电阻, 将电路上叠堆的电荷释放掉。使用浮地式可以保障接地系统中产生的电磁干扰不至于影响到整个配电系统, 地电位的变更也不会干扰配电系统。但要注意电气设备的金属外壳应当做保护接地处理, 以防遭到雷击时设备的外壳和内部电路之间产生非常高的电压, 击穿绝缘间隙, 破坏电路。

石化行业产品大多是易燃易爆物, 其配电系统的接地系统应该谨慎设计, 选择适宜的接地系统连接, 严防雷击、电磁感应、短路等电路问题发生, 尽量避免人与带电体的直接接触, 确保生产和人员的安全。

结论

随着经济发展的需要, 现代建筑的内部结构越来越复杂, 相应的内部电路构成也日益精密, 低压配电中的接地系统是电路的重要保护结构, 应结合实际需要正确选择低压配电接地系统, 同时在设备和线路的选择与连接上也应严格要求, 保障电路的安全。

摘要：在石油化工工业建设、生产生活等方面电力发挥着不可替代的作用, 同时电力的使用也是一项对安全性要求比较高的工作。科学、标准的接地系统可以为电气设备提供安全保障, 国内外对电气低压配电当中的接地系统进行了长期的讨论和研究。本文结合石油化工工业的实际应用, 主要对现下电气设备应用的低压配电接地系统进行分析, 探讨安全、高效的接地系统设置方式。

关键词：石油化工低压配电,TN-C系统,多点接地