易允恒
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(wú)論TT系統(tǒng)還是TN-S系統(tǒng)均存在相應(yīng)問(wèn)題，為解決相應(yīng)問(wèn)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(wèn)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T(mén)N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(shuō)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(guò)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T(mén)N-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線完全分開(kāi)；TN-C-S系統(tǒng)中前一部分為T(mén)N-C系統(tǒng)，后面一部分為T(mén)N-C，另一部分為T(mén)N-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(jiàn)圖1.1-1，TT系統(tǒng)接地方式見(jiàn)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(guò)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(jiàn)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(guò)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(guò)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(guò)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(jiàn)
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(lái)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(lái)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)
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項(xiàng)目 |
指標(biāo) |
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AC型 |
A型 |
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輔助電源 |
電壓 |
AC110/220V（±10%） |
AC/DC85~270V |
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功耗 |
<5W |
<5W |
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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) |
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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) |
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額定剩余不動(dòng)作 電流I△no |
50%I△n |
50%I△n |
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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 |
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頻率 |
50Hz±5Hz |
50Hz±5Hz |
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動(dòng)作誤差 |
-20% ~ -10%I△n |
-20% ~ -10%I△n |
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輸出 |
輸出方式 |
一組常開(kāi)、一組轉(zhuǎn)換 |
一組常閉或常開(kāi)、一組轉(zhuǎn)換 |
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觸點(diǎn)容量 |
5A 250VAC 5A 30VDC |
AL1:8A 250VAC; 5A 30VDC AL2:6A 250VAC; 5A 30VDC |
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復(fù)位方式 |
就地、遠(yuǎn)程 |
就地、遠(yuǎn)程、自動(dòng) |
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環(huán)境 |
工作溫度 |
運(yùn)行溫度：-20℃ ~ +55℃，存儲(chǔ)溫度：-30℃ ~ +70℃ |
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工作濕度 |
≤95%RH，不結(jié)露，無(wú)腐蝕性氣體場(chǎng)所 |
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海拔高度 |
≤2000m |
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污染等級(jí) |
3級(jí) |
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安裝類(lèi)別 |
Ⅲ類(lèi) |
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ASJ60系列剩余電流監(jiān)測(cè)儀技術(shù)指標(biāo)
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項(xiàng)目 |
指標(biāo) |
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電源 |
電壓范圍 |
AC/DC85V~265V |
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*大功耗 |
≤10VA |
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輸入 |
*大測(cè)量支路數(shù) |
16路 |
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剩余電流測(cè)量范圍 |
1mA~30A |
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額定剩余動(dòng)作電流I△n |
1 mA ~30A連續(xù)可調(diào) |
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動(dòng)作特性 |
AC正弦交流電流及脈動(dòng)直流電流 |
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頻率 |
50Hz±5Hz |
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動(dòng)作延時(shí) |
0~10s可設(shè) |
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開(kāi)關(guān)量 |
2路無(wú)源干接點(diǎn)輸入 |
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輸出 |
輸出方式 |
1路水浸報(bào)警繼電器（常開(kāi)） 16路剩余電流報(bào)警繼電器（常開(kāi)） |
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觸點(diǎn)容量 |
AC 250V/3A DC 30V/3A |
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重合閘 |
次數(shù) |
0~99連續(xù)可設(shè) |
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間隔時(shí)間 |
0~999秒連續(xù)可設(shè) |
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通訊 |
方式1 |
RS485通訊，Modbus-RTU協(xié)議 |
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方式2（可選） |
4G無(wú)線通訊 |
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環(huán)境要求 |
溫度 |
工作溫度：-10℃~55℃，存儲(chǔ)溫度：-30℃~70℃ |
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濕度 |
≤95%，不結(jié)露 |
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海拔 |
≤2500m |
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平均無(wú)故障工作時(shí)間 |
≥50000小時(shí) |
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6.3選用說(shuō)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。
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系統(tǒng)形式 |
系統(tǒng)接線 |
說(shuō)明 |
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TT系統(tǒng) |
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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(kāi)關(guān)的動(dòng)作電流，外殼上將出現(xiàn)危險(xiǎn)電壓。 |
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TN-S系統(tǒng) |
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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(guò)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，
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型號(hào) |
孔徑 |
主回路額定電流 |
變比 |
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AKH-0.66L45 |
45mm |
80A |
1A:1mA |
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AKH-0.66L80 |
80mm |
250A |
1A:1mA |
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AKH-0.66L100 |
100mm |
400A |
1A:1mA |
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AKH-0.66L150 |
150mm |
630A |
1A:1mA |
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AKH-0.66L200 |
200mm |
1000A |
1A:1mA |
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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(guò)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：
參考文獻(xiàn)：
[1]建筑物電氣裝置500問(wèn)，王厚余編著，中國(guó)電力出版社，2008年4月1日出版
[2]路燈配電系統(tǒng)若干問(wèn)題的探討，李良勝章友俊，《建筑電氣》2007年02月
[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：易允恒，男，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
