對電源功能接地做法規(guī)定的理解
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李道本
(北京土木建筑學(xué)會電氣設(shè)計委員會，北京市 100036)
摘 要：多電源系統(tǒng)與單電源系統(tǒng)功能接地的要求不同，多電源系統(tǒng)是根據(jù)電磁兼容要求規(guī)定的，一些審圖單位對兩臺變壓器的單母線分段功能接地也按多電源系統(tǒng)功能接地的要求來執(zhí)行，即在低壓配電裝置內(nèi)一點(diǎn)接地引起業(yè)內(nèi)不同看法。為了理清標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的要求及如何在設(shè)計中執(zhí)行，通過對多電源系統(tǒng)功能接地的相關(guān)規(guī)定的理解，并以國家建筑標(biāo)準(zhǔn)圖集采用的工程實(shí)例及單電源在配電裝置內(nèi)引出接地示例分析，提出未必在單母線接線中強(qiáng)制采用等看法。
關(guān)鍵詞：多電源系統(tǒng)：單電源系統(tǒng)：單母線分段接線；總接地端子；總接地母線；一點(diǎn)接地；功能接地：電磁兼容中圖分類號：TU852
doi:10. 3969 /j. issn. 1003 - 8493. 2016. 02. 001
1 問題的提出
GB／T 16895.1- 2008／IEC 60364 -1:2005《低壓電氣裝置第1部分：基本原則、一般特性評估和定義》規(guī)定：
“312.2.1.1單電源系統(tǒng)
TN電源系統(tǒng)在電源處有一點(diǎn)直接接地，而裝置的外露可導(dǎo)電部分是利用保護(hù)導(dǎo)體連接到那個接地點(diǎn)上的……
312.2.1.2多電源系統(tǒng)
注：圖示的多電源系統(tǒng)為以滿足電磁兼容性(EMC)要求為唯一目的的TN系統(tǒng)……
要點(diǎn)：
a)不應(yīng)在變壓器的中性點(diǎn)或發(fā)電機(jī)的星形點(diǎn)直接對地連接。
b)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)是絕緣的，這種導(dǎo)體的功能類似于PEN；然而，不得將其與用電設(shè)備連接。
c)在諸電源中性點(diǎn)間相互連接的導(dǎo)體與PE導(dǎo)體之間，應(yīng)只連接一次。這一連接應(yīng)設(shè)置在總配電屏內(nèi)。
d)對裝置的PE導(dǎo)體可另外增設(shè)接地。”
圖1是GB/T 16895.1- 2008對用電設(shè)備采用單獨(dú)的保護(hù)導(dǎo)體和中性導(dǎo)體的多電源TN-C-S系統(tǒng)圖示（原圖31D）。
為此國內(nèi)出現(xiàn)了功能一點(diǎn)接地的要求。顯然多電源系統(tǒng)與單電源系統(tǒng)功能接地的要求不同，多電源系統(tǒng)是根據(jù)電磁兼容要求規(guī)定的，一些審圖單位對兩臺變壓器的單母線分段功能接地也要求按多電源系統(tǒng)功能接地的要求來執(zhí)行，即在低壓配電裝置內(nèi)一點(diǎn)接地做法引起業(yè)內(nèi)不同看法。為了理清標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的要求及如何在設(shè)計中執(zhí)行，本文談一些看法供業(yè)內(nèi)人士參考。
2 兩臺變壓器的單母線分段接線與多電源的不同
從圖1可以看出電源為2個，而GB／T 16895.10 - 2010／IEC 60364 -4- 44: 2007《低壓電
氣裝置第4 - 44部分：安全防護(hù) 電壓騷擾和電磁騷擾防護(hù)》“444.4.6.1 TN系統(tǒng)多電源供
電”規(guī)定：
“TN系統(tǒng)多電源為裝置供電的情況下，由于電磁兼容(EMC)原因，各電源的星形點(diǎn)應(yīng)采用絕緣導(dǎo)體集中在同一點(diǎn)相互連接，見圖44. R7B。
a)不應(yīng)在變壓器的中性點(diǎn)或發(fā)電機(jī)的星形點(diǎn)直接對地連接。
b)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)是絕緣的，這種導(dǎo)體的功能類似于PEN，然而，不得將其與用電設(shè)備連接。為此需在其上或其旁設(shè)置警示牌來表示。
c)在諸電源中性點(diǎn)間相互連接的導(dǎo)體與PE導(dǎo)體之間，應(yīng)只連接一次。連接應(yīng)設(shè)置在總配電屏內(nèi)。
d)對裝置的PE導(dǎo)體可另外增設(shè)接地。”
圖2為摘錄GB／T 16895.10- 2010圖44. R7B多電源系統(tǒng)示 意。圖中示出了n個電源，對于理解“多電源系統(tǒng)”更明確。
從圖2可以看到是多電源系統(tǒng)，多個電源并列運(yùn)行向用電負(fù)荷供電。主接線按照GB／T 50062 - 2008《電力裝置的繼電保護(hù)和自動裝置設(shè)計規(guī)范》、GB50054 - 2011《低壓配電設(shè)計規(guī)范》、GB 50053 - 2013《20 kV及以下變電所設(shè)計規(guī)范》的規(guī)定還需有并列運(yùn)行的控制部分、執(zhí)行裝置、保護(hù)裝置、隔離裝置，由于圖2所示主回路省略了許多器件，造成對多電源系統(tǒng)的理解不同。
A類數(shù)據(jù)中心設(shè)置多臺柴油發(fā)電機(jī)就是典型的多電源系統(tǒng)供電。各電廠向電網(wǎng)供電，各電廠發(fā)電機(jī)組視為一個電源，向公網(wǎng)供電就組成了高壓多電源系統(tǒng)。
對多臺配電變壓器組成的單母線分段主接線，因母線分段設(shè)有分段開關(guān)。平時兩段電源分列運(yùn)行，即為單電源系統(tǒng)運(yùn)行。當(dāng)一電源故障或退出運(yùn)行，二次線按照GB／T 50062 - 2008的備自投來設(shè)計。通過母聯(lián)開關(guān)進(jìn)行負(fù)荷轉(zhuǎn)移，切換過程存在瞬間斷電。
由于多電源系統(tǒng)是多個電源組成，并列運(yùn)行，當(dāng)一電源故障，通過二次線自動退出運(yùn)行，負(fù)荷由剩余的電源供電，可做到不間斷供電，即無縫銜接。
GB／T 50065 - 2011《交流電氣裝置的接地設(shè)計規(guī)范》第7.1.2條第2款中示出多電源TN -C-S系統(tǒng)圖7.1.2 -8與GB／T 16895.1- 2008圖31D相同，接地要求一致。
3 國家建筑標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計圖集中變壓器的單母線分段接線功能接地一點(diǎn)接地的例子
國家建筑標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計圖集03D501 -4《接地裝置安裝》中錄入了一工程實(shí)例。接地系統(tǒng)圖如圖3所示，6臺干式配電變壓器在同一間變電所布置，主接線為單母線分段；高壓配電室、低壓配電室、柴油機(jī)房設(shè)總接地端子，總接地母線為環(huán)形結(jié)構(gòu)，電源功能接地和變壓器外殼接地均與其連接；總接地端子兩點(diǎn)接地并相互連接：TN系統(tǒng)的接地方式由用戶通過連接片
示意組成各種型式和是否設(shè)分段開關(guān)；配電柜PE(PEN)導(dǎo)體直接和接地總接地端子連接。圖中示出保護(hù)接地導(dǎo)體和中性導(dǎo)體功能接地是一點(diǎn)連接。對總接地母線、總接地端子、相互連接導(dǎo)體截面的選擇作出了說明。圖中按IEC 60364 -5 - 54: 2011《Low-voltage electrical installations - Part 5- 54: Selectionand erection of electrical equipment - Earthingarrangements and protective conductors》注出總接地母線、總接地端子。
從圖中可以看到變壓器外殼接地和中性線接地與 接地母線的連接導(dǎo)體均為VV -1×240。中性導(dǎo)體和PE導(dǎo)體是一點(diǎn)連接。解決了變壓器外殼接地需滿足 熱穩(wěn)定校驗(yàn)選取最小截面的規(guī)定。
該示例既滿足單電源系統(tǒng)在電源處應(yīng)有一點(diǎn)直接接地的規(guī)定，同樣不會出現(xiàn)電磁兼容的問題。 4 TN單電源系統(tǒng)功能接地在配電裝置引出 接地 已通過審查的國家標(biāo)準(zhǔn)GB 16895.3 - 201×／IEC 60364 -5 - 54: 2011《低壓電氣裝置 第5- 54部分：電氣設(shè)備的選擇和安裝 接地配置和保護(hù)導(dǎo)體》中有如下規(guī)定：
“543.4.3如果從裝置的任一點(diǎn)起，中性導(dǎo)體 ／中間導(dǎo)體／線導(dǎo)體和保護(hù)功能導(dǎo)體分別采用單獨(dú)的導(dǎo)體，則不允許將該中性導(dǎo)體／中間導(dǎo)體／線導(dǎo)體再連接到裝置的任何其它的接地部分。然而，允許由PEN、PEL或PEM導(dǎo)體分接出的中性導(dǎo)體／中間點(diǎn)導(dǎo)體／線導(dǎo)體和保護(hù)接地導(dǎo)體超過一根以上。
如果在裝置的某處將中性點(diǎn)導(dǎo)體、中點(diǎn)導(dǎo)體、線導(dǎo)體和保護(hù)接地導(dǎo)體分開，則在該處后，中性導(dǎo)體、中點(diǎn)導(dǎo)體、線導(dǎo)體不得再連接，PEN、PEL或PEM導(dǎo)體應(yīng)連接到保護(hù)接地導(dǎo)體的端子或母排上(見圖54. 1a)．除非有專為PEN、PEL或PEM導(dǎo)體連接的專用端子或母排（圖54. 1b和圖54. 1c給出示例）。
注：在以直流SELV供電的電氣系統(tǒng)內(nèi)，例如電信系統(tǒng)，沒有PEL或PEM導(dǎo)體。”
圖4—圖6分別是GB 16895.3- 201×／IEC60364 -5 - 54: 2011中PEN、PEL或PEM導(dǎo)體連接到保護(hù)接地導(dǎo)體的端子或母排上示例（原圖54. 1a）和專為PEN、PEL或PEM導(dǎo)體連接的專用端子或母排接地示例1（原圖54. 1b）、示例2（原圖54. 1c）。從圖4—圖6可以看出，圖4是國內(nèi)TN -S系統(tǒng)的最普遍做法，圖5是TN系統(tǒng)的做法，圖6是國內(nèi)TN-C-S系統(tǒng)的做法。圖5允許由PEN導(dǎo)體分接出的中性導(dǎo)體和保護(hù)接地導(dǎo)體超過一根以上，即在配電裝置可接出TN -S系統(tǒng)的三相四線制電源，也可接出TN -C系統(tǒng)的三相四線制電源。圖5的做法適用于針對火災(zāi)危險場所、爆炸危險場所、電磁兼容、對地泄漏電流大等而言的TN -S系統(tǒng)。
所示示例圖均為功能接地在配電裝置處直接接地。國內(nèi)習(xí)慣做法是配電變壓器就近接地，往往不通過低壓配電裝置接地。
5討論
a．從上文第3章分析，單母線分段接線也滿足電磁兼容要求，功能接地不一定要在配電裝置內(nèi)一點(diǎn)接地。
b．單母線分段接線與多電源系統(tǒng)不同，沒必要要求按多電源系統(tǒng)設(shè)計接地系統(tǒng)，可按單電源系統(tǒng)設(shè)計。
c．從GB/T 16895.1- 2008第312.2.1.2條對多電源系統(tǒng)“注：圖示的多電源系統(tǒng)為以滿足電磁兼容性(EMC)要求為唯一目的的TN系統(tǒng)。”可以看出滿足電磁兼容要求未必必須采取。關(guān)鍵能否滿足電磁兼容的要求。
目前微機(jī)綜保、數(shù)字儀表廣泛應(yīng)用，其一般采用金屬殼體并接地；建筑結(jié)構(gòu)內(nèi)的鋼筋有屏蔽功能，GB／T 50065 - 2011的第7.2.5條、第7.2.6條規(guī)定了建筑物內(nèi)低壓電氣裝置采用含建筑物鋼筋的保護(hù)總等電位聯(lián)結(jié)系統(tǒng)，低壓系統(tǒng)電源中性點(diǎn)可與變壓器保護(hù)接地共用接地裝置：變配電裝置的金屬箱體要求接地：電纜布線系統(tǒng)可以采取屏蔽措施等。采用相應(yīng)的措施，往往能夠滿足變電站設(shè)備電磁兼容的需求，只要接地滿足設(shè)備需要即可。
d．從上文第4章的介紹可以看出單電源系統(tǒng)的功能接地均引出一點(diǎn)接地，與保護(hù)接地做到一點(diǎn)連接做法無可厚非，但不應(yīng)是強(qiáng)求規(guī)定。
e． “單電源系統(tǒng)”“TN電源系統(tǒng)在電源處應(yīng)有一點(diǎn)直接接地”，對于附設(shè)式變壓器室的變壓器在室內(nèi)直接接地是可行的，但要注意變壓器外殼接地問題。
f. 對于多電源的TN系統(tǒng)應(yīng)按照GB /T 50065- 2011的第7.1.2條第2款中的規(guī)定執(zhí)行。
6 結(jié)語
本文根據(jù)筆者對標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范規(guī)定的理解，談了個人的觀點(diǎn)，僅供大家參考。
