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安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801
【摘要】油氣站站場(chǎng)內(nèi)路燈接地方式多采用TT系統(tǒng),部分采用TN-S系統(tǒng),但無論TT系統(tǒng)還是TN-S系統(tǒng)均存在相應(yīng)問題,為解決相應(yīng)問題,本文建議油氣田站場(chǎng)內(nèi)路燈接地方式采用TN-S系統(tǒng)+局部TT系統(tǒng)。
【關(guān)鍵詞】接地方式;轉(zhuǎn)移故障電壓;剩余電流動(dòng)作保護(hù)器
0引言
適合于油氣田場(chǎng)景下路燈接地方式,本文將淺談一下單獨(dú)采用TN系統(tǒng)或TT系統(tǒng)存在的問題,并提出解決合理化建議。
1接地方式
低壓配電系統(tǒng),按其保護(hù)接地型式分為TN系統(tǒng)、TT系統(tǒng)和IT系統(tǒng)。*一個(gè)字母代表電源的帶電導(dǎo)體與大地的關(guān)系。T:電源的一點(diǎn)與大地直接連接;I:電源與大地隔離或電源的一點(diǎn)經(jīng)高阻抗與大地連接。*二個(gè)字母說明電氣裝置的外露導(dǎo)電部分與大地的關(guān)系。T:外露導(dǎo)電部分直接接大地;N:外露導(dǎo)電部分通過與接地的電源中性點(diǎn)的連接而連接。
TN系統(tǒng)根據(jù)N線和PT線的不同組合分為TN-C系統(tǒng)、TN-S系統(tǒng)和TN-C-S系統(tǒng)。TN-C系統(tǒng)中的N線與PE線合為一根PEN線;TN-S系統(tǒng)中N線與PE線分開;TN-C-S系統(tǒng)中前一部分為TN-C系統(tǒng),后面一部分為TN-C,另一部分為TN-S系統(tǒng)。
由于油氣田站場(chǎng)內(nèi)路燈接地系統(tǒng)采用TT或TN系統(tǒng),故本文不對(duì)IT系統(tǒng)進(jìn)行論述。
TN-S系統(tǒng)接地方式見圖1.1-1,TT系統(tǒng)接地方式見圖1.1-2。
2轉(zhuǎn)移故障電壓
在TN系統(tǒng)中,若任一相發(fā)生接大地故障,接地故障電流通過接地故障點(diǎn)、大地、配電變壓器的接地電阻返回到變壓器構(gòu)成回路,由于接地故障點(diǎn)電阻較大導(dǎo)致故障電流較小,不足以使保護(hù)電器動(dòng)作,故障電流就經(jīng)配電變壓器的接地電阻,使電源星型結(jié)點(diǎn)、中性線、PEN線、PE線以及電氣裝置的外露導(dǎo)電部分都將帶對(duì)地故障電壓。轉(zhuǎn)移故障電壓示意見圖1.2-1。
3同一剩余電流動(dòng)作保護(hù)電器所保護(hù)的設(shè)備應(yīng)共用接地
若同一剩余電流動(dòng)作保護(hù)電器內(nèi)所保護(hù)的各個(gè)設(shè)備采用單獨(dú)接地,其中一設(shè)備中性線發(fā)生接地故障,由于中性線對(duì)地電壓接近零伏,剩余電流動(dòng)作保護(hù)電器將不動(dòng)作,故障將持續(xù)存在;另一設(shè)備發(fā)生相線接地故障,故障電流Id的一部分Id1經(jīng)系統(tǒng)接地電阻返回電源,另一部分Id2則經(jīng)中性線返回電源,Id2抵消了剩余電流動(dòng)作保護(hù)電器內(nèi)部Id,剩余電流動(dòng)作保護(hù)電器存在拒動(dòng)的可能性。設(shè)備均將持續(xù)帶故障電壓而引發(fā)電機(jī)事故。
若同一剩余電流動(dòng)作保護(hù)電器內(nèi)所保護(hù)的各個(gè)設(shè)備采用共用接地,則Id全為金屬性通路,Id值甚大。RCD雖然拒動(dòng),但過電流保護(hù)電器可瞬時(shí)動(dòng)作,消除了電極危險(xiǎn)。
4接地方式的對(duì)比
TN-S系統(tǒng):油氣田站場(chǎng)內(nèi)路燈采用TN-S系統(tǒng),路燈存在因轉(zhuǎn)移故障電壓而使燈桿帶危險(xiǎn)對(duì)地電壓的安全隱患。
TT系統(tǒng):油氣田站場(chǎng)內(nèi)路燈采用TT系統(tǒng),根據(jù)《低壓配電設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50054-2011的相關(guān)規(guī)定,TT系統(tǒng)中,配電線路的間接接觸防護(hù)的保護(hù)電器應(yīng)采用剩余電流動(dòng)作保護(hù)電器或過電流保護(hù)電器。因TT系統(tǒng)內(nèi)發(fā)生接地故障時(shí),其故障回路內(nèi)除部分是金屬導(dǎo)體外,還串聯(lián)有電源側(cè)的系統(tǒng)接地和電氣裝置外漏墊墊部分的保護(hù)接地,其故障回路阻抗較TN系統(tǒng)的故障阻抗大,故障電流較小,為采用過電流防護(hù)電器設(shè)置很低接地電阻值的接地極是很困難的,故TT系統(tǒng)采用剩余電流動(dòng)作保護(hù)電器。
同一剩余電流動(dòng)作保護(hù)電器所保護(hù)的路燈需共用接地,故油氣田站場(chǎng)內(nèi)路燈需重新敷設(shè)接地裝置將所有路燈相連,由于油氣田站場(chǎng)內(nèi)路燈間距較大,共用接地裝置需重敷設(shè)熱鍍鋅扁鋼,對(duì)站場(chǎng)內(nèi)同一剩余電流動(dòng)作保護(hù)電器所保護(hù)的路燈進(jìn)行可靠連接,導(dǎo)致接地部分費(fèi)用較高,造成浪費(fèi)。
5接地方式的意見
本文建議油氣田站場(chǎng)內(nèi)路燈接地系統(tǒng)采用TN系統(tǒng)+局部TT系統(tǒng),保護(hù)電器采用帶剩余斷路器,在保障安全的前提下,提高路燈接地系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性。
TN系統(tǒng)+局部TT系統(tǒng),當(dāng)出現(xiàn)轉(zhuǎn)移故障電壓時(shí),局部TT系統(tǒng)能夠降低路燈金屬外殼對(duì)地電壓,保障人身安全;當(dāng)發(fā)生單相短路接地故障時(shí),剩余電流動(dòng)作保護(hù)器靈敏度高,可直接配合斷路器切斷電路,保護(hù)設(shè)備及人身安全;當(dāng)某一路燈中性線發(fā)生接地故障,另一路燈發(fā)生相線接地故障,斷路器可直接切斷電路,保護(hù)設(shè)備及人身安全。
6安科瑞ASJ系列產(chǎn)品介紹
安科瑞ASJ系列剩余電流動(dòng)作繼電器和多回路剩余電流監(jiān)測(cè)儀可與低壓斷路器或低壓接觸器等組成組合式剩余電流保護(hù)裝置,主要適用于交流50Hz,額定電壓400V及以下的TT和TN系統(tǒng)配電線路,用來對(duì)電氣線路進(jìn)行接地故障保護(hù),防止接地故障電流引起的設(shè)備損壞和電氣火災(zāi)事故,也可用來對(duì)人身觸電危險(xiǎn)提供間接接觸保護(hù)。
ASJ10/20系列剩余電流動(dòng)作繼電器
ASJ60系列剩余電流監(jiān)測(cè)儀
6.1功能介紹
ASJ10/20系列剩余電流動(dòng)作繼電器具有以下功能:A型或者AC型剩余電流測(cè)量,剩余電流越限報(bào)警指示,額定剩余動(dòng)作電流可設(shè)定,*限不驅(qū)動(dòng)時(shí)間可設(shè)定,兩組繼電器輸出,具有就地,遠(yuǎn)程“測(cè)試"、“復(fù)位"功能;
ASJ60系列剩余電流監(jiān)測(cè)儀具有以下功能:16路剩余電流監(jiān)測(cè),1路預(yù)警繼電器輸出,16路報(bào)警繼電器輸出,2路DI輸入,自動(dòng)重合閘功能,遠(yuǎn)程通訊功能,遠(yuǎn)程分合閘功能。
6.2技術(shù)指標(biāo)
ASJ10/20系列剩余電流動(dòng)作繼電器技術(shù)指標(biāo)
項(xiàng)目 | 指標(biāo) | ||||
AC型 | A型 | ||||
輔助電源 | 電壓 | AC110/220V(±10%) | AC/DC85~270V | ||
功耗 | <5W | <5W | |||
輸入 | 額定剩余動(dòng)作 電流I△n | 0.03、0.1、0.3、0.5(A) | 0.03、0.05、0.1、0.3、0.5、1、3、5、10、30(A) | ||
極限不驅(qū)動(dòng)時(shí)間△t | 0.1、0.5(s) | 0、0.06、0.1、0.2、0.3、0.5、0.8、1、4、10(s) | |||
額定剩余不動(dòng)作 電流I△no | 50%I△n | 50%I△n | |||
動(dòng)作特性 | AC正弦交流電流 | AC正弦交流電流、 脈動(dòng)直流電流 | |||
頻率 | 50Hz±5Hz | 50Hz±5Hz | |||
動(dòng)作誤差 | -20% ~ -10%I△n | -20% ~ -10%I△n | |||
輸出 | 輸出方式 | 一組常開、一組轉(zhuǎn)換 | 一組常閉或常開、一組轉(zhuǎn)換 | ||
觸點(diǎn)容量 | 5A 250VAC 5A 30VDC | AL1:8A 250VAC; 5A 30VDC AL2:6A 250VAC; 5A 30VDC | |||
復(fù)位方式 | 就地、遠(yuǎn)程 | 就地、遠(yuǎn)程、自動(dòng) | |||
環(huán)境 | 工作溫度 | 運(yùn)行溫度:-20℃ ~ +55℃,存儲(chǔ)溫度:-30℃ ~ +70℃ | |||
工作濕度 | ≤95%RH,不結(jié)露,無腐蝕性氣體場(chǎng)所 | ||||
海拔高度 | ≤2000m | ||||
污染等級(jí) | 3級(jí) | ||||
安裝類別 | Ⅲ類 |
ASJ60系列剩余電流監(jiān)測(cè)儀技術(shù)指標(biāo)
項(xiàng)目 | 指標(biāo) | |
電源 | 電壓范圍 | AC/DC85V~265V |
*大功耗 | ≤10VA | |
輸入 | *大測(cè)量支路數(shù) | 16路 |
剩余電流測(cè)量范圍 | 1mA~30A | |
額定剩余動(dòng)作電流I△n | 1 mA ~30A連續(xù)可調(diào) | |
動(dòng)作特性 | AC正弦交流電流及脈動(dòng)直流電流 | |
頻率 | 50Hz±5Hz | |
動(dòng)作延時(shí) | 0~10s可設(shè) | |
開關(guān)量 | 2路無源干接點(diǎn)輸入 | |
輸出 | 輸出方式 | 1路水浸報(bào)警繼電器(常開) 16路剩余電流報(bào)警繼電器(常開) |
觸點(diǎn)容量 | AC 250V/3A DC 30V/3A | |
重合閘 | 次數(shù) | 0~99連續(xù)可設(shè) |
間隔時(shí)間 | 0~999秒連續(xù)可設(shè) | |
通訊 | 方式1 | RS485通訊,Modbus-RTU協(xié)議 |
方式2(可選) | 4G無線通訊 | |
環(huán)境要求 | 溫度 | 工作溫度:-10℃~55℃,存儲(chǔ)溫度:-30℃~70℃ |
濕度 | ≤95%,不結(jié)露 | |
海拔 | ≤2500m | |
平均工作時(shí)間 | ≥50000小時(shí) |
6.3選用說明
剩余電流動(dòng)作繼電器在應(yīng)用時(shí)應(yīng)注意低壓系統(tǒng)的接線型式。
系統(tǒng)形式 | 系統(tǒng)接線 | 說明 |
TT系統(tǒng) | 采用ASJ。因?yàn)楫?dāng)發(fā)生單相接地故障時(shí),故障電流很小,且較難估計(jì),達(dá)不到開關(guān)的動(dòng)作電流,外殼上將出現(xiàn)危險(xiǎn)電壓。 | |
TN-S系統(tǒng) | 可采用ASJ。更快速靈敏切斷故障,以提高安全可靠性,此時(shí)PE線不得穿過互感器,N線要穿互感器,且不得重復(fù)接地。 |
其余接線型式需要改造成以上兩種型式使用,防止出線誤動(dòng)作或者不動(dòng)作的情況。剩余電流互感器的選擇應(yīng)根據(jù)主回路的額定電流為參考選擇,
型號(hào) | 孔徑 | 主回路額定電流 | 變比 |
AKH-0.66L45 | 45mm | 80A | 1A:1mA |
AKH-0.66L80 | 80mm | 250A | 1A:1mA |
AKH-0.66L100 | 100mm | 400A | 1A:1mA |
AKH-0.66L150 | 150mm | 630A | 1A:1mA |
AKH-0.66L200 | 200mm | 1000A | 1A:1mA |
AKH-0.66L-260*100II | 265*104mm | 1000A | 1A:1mA |
實(shí)際應(yīng)如圖所示,互感器安裝在主回路或者支路上,通過測(cè)量剩余電流判斷是否驅(qū)動(dòng)斷路器動(dòng)作。
ASJ10/20剩余電流繼電器典型應(yīng)用
ASJ60剩余電流監(jiān)測(cè)儀典型應(yīng)用
6.4注意事項(xiàng)
當(dāng)采用剩余電流動(dòng)作保護(hù)器(RCD)作為電擊防護(hù)附加防護(hù)措施時(shí),應(yīng)符合下列規(guī)定:
額定剩余電流動(dòng)作值不應(yīng)大于30mA;
額定電流不超過32A的下列回路應(yīng)裝設(shè)剩余電流動(dòng)作保護(hù)器(RCD):
供一般人員使用的電源插座回路;
室內(nèi)移動(dòng)電氣設(shè)備;
人員可觸及的室外電氣設(shè)備。
剩余電流動(dòng)作保護(hù)器(RCD)不應(yīng)作為*一的保護(hù)措施;
采用剩余電流動(dòng)作保護(hù)器(RCD)時(shí)應(yīng)裝設(shè)保護(hù)接地導(dǎo)體(PE)。
參考文獻(xiàn):
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[3]路燈低壓供電系統(tǒng)保護(hù)接地方式分析,徐文雷《江蘇科技信息》2009年01期
[4]張小田.淺談?dòng)蜌馓镎緢?chǎng)內(nèi)路燈接地方式.
[5]安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用手冊(cè).2022.06版
作者簡(jiǎn)介:韓歡慶,安科瑞電氣股份有限公司,主要從事剩余電流動(dòng)作保護(hù)器的研發(fā)與應(yīng)用,