市政工程設計接地與等電位聯(lián)結(jié)

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摘要:介紹了接地系統(tǒng)的分類，主要論述了接地和等電位聯(lián)結(jié)在市政工程設計中的功能作用以及對電氣安全的影響，并闡述了對道路照明工程接地電阻要求的理解，可為電氣設計人員提供參考。

關鍵詞:電氣安全;接地系統(tǒng);道路照明;接地電阻

引言

目前，電氣設計人員都很重視接地對電氣系統(tǒng)安全性的重要作用。接地有兩個含義:一是指電氣回路帶電導體或電氣裝置外露導電部分與大地的連接，以大地為參考電位，對接地電阻有要求;另一個是指設備需接地部分與代替大地的某導體相連接，以導體電位為參考電位，要求等電位聯(lián)結(jié)系統(tǒng)內(nèi)的低阻抗。因此，電氣設計人員要關注接地系統(tǒng)選擇和接地電阻值的確定。

1低壓配電系統(tǒng)接地

低壓配電系統(tǒng)接地分為系統(tǒng)接地和保護接地。系統(tǒng)接地是指系統(tǒng)內(nèi)電源端帶電導體的接地，通常指變壓器、發(fā)電機等繞組星形接點的接地;保護接地是指負荷端電氣裝置外露導電部分的接地，通常指電氣裝置內(nèi)電氣設備金屬外殼、布線金屬管槽等外露導電部分的接地［1-2］。

2接地系統(tǒng)的分類

對于低壓交流系統(tǒng)，接地系統(tǒng)分TN、TT和IT3種類型。TN系統(tǒng)又分為TN-S、TN-C和TN-C-S系統(tǒng)，目前采用TN-S和TN-C-S較多。從電氣安全角度出發(fā)，TN-C-S系統(tǒng)電源進線處PEN線必須先接PE母排，然后通過一根專用連接線接至中性線母排。

3接地與等電位聯(lián)結(jié)在市政工程設計實際應用中的討論

3．1場站項目中接地

圖集14D504中對TN接地系統(tǒng)3種型式TN-C、TN-C-S和TN-S的接地做法有詳細的圖文說明。一些設計院的設計圖紙只簡單給出采用某種接地型式的文字說明，并沒有對具體的接地做法詳細闡述。值得關注的是，許多場站類項目對于多電源(暫按2臺變壓器考慮)和單電源的接地做法相同。對于多電源供電系統(tǒng)，仍錯誤地將變壓器中性點就近直接接地，這樣形成多點接地，即不符合圖集14D504的要求，更違背國家標準GB/T50065—2011中第7．1．2條的相關要求，給多電源供電系統(tǒng)中引入雜散電流，可能會導致電氣火災、地下金屬管道腐蝕、信息技術設備受干擾等不良后果。TN系統(tǒng)變壓器就近多點接地如圖1所示。部分工程師的另一種做法，即為了避免上述雜散電流，將變壓器低壓側(cè)出線開關和母聯(lián)開關改用四級開關，雖然能切斷中性線電流的并聯(lián)通路，但是四極開關可能存在中性線中斷的風險。市政工程中涉及最多的屬水廠工程，全廠共用變壓器，中性線一旦中斷，廠內(nèi)單相設備將面臨燒毀的風險，進而引起更嚴重的火災風險。因此，不建議采用四級開關解決以上可能出現(xiàn)的雜散電流和中性線中斷風險，最有效的方式是采用一點接地。TN系統(tǒng)配電盤內(nèi)一點接地如圖2所示，這樣既消除雜散電流也能避免中性線中斷風險，且滿足規(guī)范、圖集的要求［3］。目前對于接地電阻的要求，各設計院圖紙中均要求建筑物接地電阻不大于1Ω，但沒有找到相關依據(jù)，在國家標準GB/T50065—2011和圖集14D504中均有4Ω描述。對于場站類項目，等電位聯(lián)結(jié)系統(tǒng)要充分利用自然接地體，可以滿足接地電阻為4Ω，對于整個系統(tǒng)沒有必要強調(diào)接地電阻為1Ω。

3．2道路照明工程中接地

CJJ45—2015中規(guī)定“道路照明配電系統(tǒng)的接地形式應采用TT系統(tǒng)或TN-S系統(tǒng)”。標準JGJ163—2008中規(guī)定“配電線路的保護應符合現(xiàn)行國家標準GB50054的要求，當采用TN-S接地系統(tǒng)時，宜采用剩余電流保護器作接地故障保護;當采用TT接地系統(tǒng)時，應采用剩余電流保護器作接地故障保護”。一些地方部門強烈要求道路照明接地采用TN-S系統(tǒng)，原因是當?shù)卦O計院是這么做的，而且多一根線比較安全。但多一根線既增加了投資，且安全性上也不如TT系統(tǒng)可靠。TN-S系統(tǒng)加上等電位聯(lián)結(jié)才能起到更好的安全防護，而道路照明很難做到等電位;如果沒有等電位，需要滿足RB≤0．13RE，才能實現(xiàn)有效的安全防護。但以上條件太難滿足(RE是隨機值，難以對RB值規(guī)定一安全限制)。文獻［1］已對道路照明接地系統(tǒng)進行了詳細說明，但道路照明行業(yè)經(jīng)過多年的發(fā)展，一些問題仍然沒有得到實質(zhì)性的解決，這還需要電氣設計人員發(fā)揮積極作用。CJJ89—2012中對道路照明接地電阻值有明確要求，涉及兩個數(shù)字“4Ω和10Ω”。根據(jù)GB50054—2011第5．2．15條規(guī)定:TT系統(tǒng)間接接觸防護滿足RAIa≤50V;由于道路照明處于室外環(huán)境，遇到雨天又屬于潮濕環(huán)境，因此安全電壓應取25V而非50V，系統(tǒng)裝置內(nèi)裝設的RCD作接地故障防護，斷電時間≤0．2s。按照室外照明RCD裝置動作電流300mA考慮，RA≤83．3Ω即可滿足要求。規(guī)范要求4Ω或者10Ω已經(jīng)滿足上述要求，但有些專家要求室外照明接地電阻≤1Ω，對于場站項目還能夠?qū)崿F(xiàn)，對于室外照明項目沒有意義。對于道路照明采用TT系統(tǒng)時，建議沿照明電纜敷設通長鍍鋅扁鋼，并與每座路燈基礎內(nèi)的鋼筋可靠連接，以滿足TT系統(tǒng)內(nèi)RCD保護范圍內(nèi)應共用一個地和GB50065—2011中第7．2．8條的要求;同時也可以避免路燈其一發(fā)生N線接地故障后另一路燈發(fā)生相線接地故障而引起的RCD拒動，讓系統(tǒng)更安全。

3．3等電位聯(lián)結(jié)作用

等電位聯(lián)結(jié)是保證電氣安全的措施之一，即用導體把電氣裝置的外露可導電部分與裝置外可導電部分相連，使其電位相等。這也說明等電位聯(lián)結(jié)不是回路導體，起傳遞電位的作用，其截面積選擇應滿足GB50065—2011第8．3條的要求。等電位聯(lián)結(jié)具體作用有:防間接接觸的觸電危險;防大氣過電壓造成的危害;防因電位差造成電氣火花而引起的火災及爆炸危險;防止外界引入建筑物內(nèi)的高電位危險等。因此，場站項目中等電位聯(lián)結(jié)不容忽視。從上述分析可知，等電位與接地不同，因此有人提出建筑物接地后還做等電位聯(lián)結(jié)沒有必要的觀念完全是錯誤的。等電位聯(lián)結(jié)不一定非要與接地系統(tǒng)連接，GB50054—2011第5．2．1條中有“設置不接地的等電位聯(lián)結(jié)”規(guī)定。如果條件許可，通過接地系統(tǒng)連接可以加強接地的等電位聯(lián)結(jié)效果，美觀且節(jié)省材料。

4結(jié)語

介紹了市政工程設計中的接地與等電位聯(lián)結(jié)，提出電氣設計人員要關注接地系統(tǒng)選擇和接地電阻值的確定，以減少電氣事故，提升電氣安全。

參考文獻

［1］任元會，道路照明配電系統(tǒng)接地方式和線路保護的探討［J］．建筑電氣，2007，26(7):4-7．

［2］王厚余．低壓電氣裝置的設計安裝和檢驗［M］．2版．北京:電力出版社，2007．

［3］王厚余．建筑物電氣裝置600問［M］．北京:電力出版社，2013．

作者：楊振榮 邱哲 董建明 單位：中國市政工程華北設計研究總院有限公司榆林分公司