陕西省水利电力勘测设计研究院陕西西安71001
摘要:泵站内接地系统主要包含工作接地、保护接地、防雷接地、防静电接地系统等,本文从工作接地、保护接地两个方面来论述用泵站接地网的设置,以达到防电击的目的。防雷接地、防静电等接地系统与本文论述的接地网共用一个接地网,其设置原理与方法不在本文中予以讨论。
关键词:小型灌排泵站、接地、防电击
一、前言
小型灌排泵站是是水利设施的重要组成部分,对保证城镇用水、粮食安全、社会稳定起到了关键性作用。我国的小型泵站根据容量分为小(1)型和小(2)型。小(1)型泵站总装机容量范围为100~1000kW,在单机容量超过200kW时,电机大多采用10kV高压电机,泵站为高压泵站;在单机容量不大于200kW时,泵站大多采用低压压泵站。小(2)型泵站总装机容量不大于100kW,多为低压泵站。高压泵站内主要电气设备有35kV配电设备(若有)、10kV/6kV配电设备、1kV配电设备。低压泵站主要电气设备有10kV配电设备、1kV配电设备。
从目前调查情况来看,不少小型泵站运维人员为专业水平较低,因此小型灌排泵站用电安全应予以足够的重视,泵站接地设计则泵站的重要环节,用以保证设备在发生漏电或外绝缘损坏外壳带故障电压时,运维人员在触碰到漏电设备能够迅速安全脱离事故。
二、接地设计
泵站配电装置根据电气设备的安装方式可分为以下两种:一是将35kV、10kV配电装置和变压器与泵站厂房等用电设备分开布置;二是将35kV、10kV配电装置和变压器安装于建筑内部配电房中。不同的布置方式应采用不同的接地方式,应根据各自特点采取不同的措施。
1、工作接地设计
根据我国电力系统规划,中压配电网以35kV、10kV为主,小型灌排泵站电源根据各自实际情况引自附近变电站或就近“T”接配电公网,泵站的供配电系统主要包含35kV、10kV高压供电系统和0.4kV低压配电系统。泵站的供电电源一般采用35kV、10kV架空线路,高压电力电缆用量较少。经初步估算,泵站内35kV、10kV系统发生不对称接地故障时,故障点的接地电流为对地容性电流较小。因此泵站内35kV、10kV高压系统一般采用不接地系统,0.4kV低压配电系统采用中性点直接接地系统。根据《交流电气装置的接地设计规范》GB/T50065-2011规定工作于不接地、向1kV及以下电气设备供电的高压配电装置,其保护接地的接地电阻不大于4Ω,并应符合。[1]
式中:-----因季节变化的最大接地电阻(Ω);
-----计算用的单相接地故障电流(A);
泵站35kV、10kV高压系统计算用的单相接地故障电流计算值一般不大于10A,则泵站设置的接地网的接地电阻不大于5A,均能满足上述规范要求。由于35kV、10kV侧发生不对称接地故障时入地电流较小,电气危险性不大,因此两个高低压接地系统可共用同一接地网,该接地网既为35kV、10kV配电系统的工作接地,又为1kV低压用电设备外漏导电部分在发生漏电时保护接地。
2、保护接地设计
0.4kV低压系统的接地形式可分为TN系统、TT系统、IT系统三种。泵站应根据不同的布置方式来设置各自的接地系统。
(1)泵站采用TN系统,在发生绝缘损坏等漏电故障时,故障电流通过PE线返回电源,由于PE线阻值较小,其故障电流幅值较大,断路器会快速跳闸或熔断器会快速熔断切断电源。故障电流越大,断路器和熔断器切断电源速度越快,防止人受到电击的效果越好。TN系统可分为TN-C系统、TN-C-S系统、TN-S系统。
a.由于TN-C系统存在这断零等一些不安全因素,该系统已很少再被适用,因此泵站0.4kV低压系统的接地形式不推荐采用TN-C系统。
②TT系统N线在电源箱进线处不能采用重复接地措施,若N线在电源箱进线处重复接地,则系统会差生杂散电流,该杂散电流会会通过大地回到电源侧,使电源侧的漏电保护装置RCD动作跳闸。
③在电源箱进线处采用总等电位联结措施,等效图如图5所示,虚线为等电位连接。由于建筑物采用了等电位联结措施,人体所承受的电位差仅为短路电流在地线上产生的电位差,即Ω,人的接触电位差为。与不采用任何措施相比较,。
综上,在电源箱进线处采用总等电位联结措施后,在发生接地故障时,人接触的电位差最小。因此当采用TT给泵站内低压设备供电时,对建筑物采用等电位联结措施是非常必要的。
b.若泵站采用方式二布置时,泵站内部有大量的输水管道和钢筋,使其很难做到系统接地与保护接地单独设置,因此泵站在该布置方式下无法采用TT接地系统。
(3)IT系统要求电源端不做系统接地,即变压器0.4kV侧中性点不接地,系统一般不引出中性线,因此配电系统不能给照明系统、控制系统提供电源,该系统适用于不间断供电要求很高的且电源为380V的负荷场所,一般泵站不采用该IT系统供电。
3、接地网设计
根据上述分析,泵站电气设备不管采用何种布置方式、低压接地系统何种接地系统,泵站建筑物内部采用等电位联结措施对降低接触电位差是很显著的。一般人站立的地方距离等电位联结金属部分小于10米时,则认为满足等电位的要求,因此需在泵站建筑物内设置不大于20m×20m的接地网,并与建筑物内钢筋多点电气连接以实现泵站厂房的等电位联结。
当泵站低压接地采用TN接地系统时,保护电气和回路在发生接地故障时应满足。因此对于TN系统,泵站接地网的接地电阻大小对防电击没有直接关系,接地网电阻值只需满足系统工作接地的要求。
当泵站低压接地采用TT接地系统时,该馈线回路均装设漏电保护装置RCD来实现低压用电设备的防电击通,保护电气和回路在发生接地故障时应满足。漏电保护装置RCD的额定值额定值为30mA~1000mA不等,因此泵站建筑物接地电阻应根据选取的漏电保护装置RCD满足不同的电阻值,该电阻值取值范围为50Ω~1666Ω。