(上海利柏特工程技术有限公司上海201101)
摘要:随着石油化工工业发展规模不断扩大,其供电系统要求也是越来越高,而接地系统作为低压配电中的重要保护结构,对于整个电气工程安全性具有重要影响,因而在进行接地系统设计施工时应该根据石油化工企业中供电的具体要求来选择合适的接地方式。
关键词:低压配电接地系统;石油化工;应用
1接地系统在低压配电系统的意义
接地系统主要是由埋于地下的多个金属接地极以及导体组成的网状接地结构,在电气系统中发挥着安全防护、屏蔽等重要作用。在低压配电系统中接地系统对于保护用户生命财产安全和保障电气设备正常稳定运行有着重要影响,且随着社会经济的不断变化发展,建筑物的使用功能也在不断发生变化,不论是商用建筑还是民用建筑在功能和结构上都发生了很大改变。
在低压配电系统当中,一般可以将接地系统分为保护接地和功能接地两种类型。其中保护接地主要是为了电气安全,将系统、装置或设备的一点或多点接地,包括电气装置保护接地,即电气装置的外露可导电部分、配电装置的金属框架和线路杆塔等,由于绝缘损坏或爬电有可能带电,为防止其危及人身和设备的安全而设置的接地;作业接地,即将已停电的带电部分姐弟,以便在无电击危险情况下进行作业;雷电防护接地,即为雷电防护装置(接闪杆、接闪线盒过电压保护器等)向大地泄放雷电流而设的接地,用以消除或减轻雷电危及人身和损坏设备;防静电接地,即将静电电荷导入大地的接地,如对易燃易爆管道、贮罐以及电子器件、设备为防止静电的危害儿设的接地;阴极保护接地,即使被保护金属表面成为电化学原电池的阴极,以防止该表面被腐蚀的接地。功能接地主要是出于电气安全之外的目的,将系统、装置或设备的一点或多点接地,包括电力系统接地,即根据系统运行的需要进行的接地,如交流电力系统的中性点接地、直流系统中的电源正极或中性点接地等;信号电路接地,即为保证信号具有稳定的基准电位而设置的接地。由此可见,接地系统在低压配电系统中具有重要保护作用。
2低压配电接地系统常用接地方式与分析
(1)IT系统,也称为中性不接地系统,其特点是电源端系统的所有带点部分应与地隔离,或系统某一点(一般为中性点)通过足够高的阻抗接地。此系统无中性线(即零线),主要构成为无220V相电压、有380V线电压、再加设备保护接地线等,因此可以理解为无中性线的各个构件之间彼此独立接地。IT系统因其接地故障电流很小,故障电压低,不致引发电击、火灾、爆炸等危险,供电连续性和安全性最高。因此适用于不间断供电要求较高和对接地故障电压有严格限制的场所。但因一般不引出N导体,不便于对照明、控制系统等单相负荷供电。
(2)TT系统,也称为保护接地系统,其特点是电源端有一点直接接地,电气装置的外露可导电部分应接到在电气上独立于电源系统接地的接地极上;此系统因电气装置外露可导电部分与电源端系统接地分开单独接地,装置外壳为地电位且不会导入电源侧接地故障电压,防电击安全性优于TN-S系统,但需装设RCD。
(3)TN系统,也称为保护接零系统,又分为TN-C、TN-S及TN-C-S系统。
TN-C系统的N导体和PE导体是合一的,虽节省一根导体但其安全水平较低:如单相回路的PEN中断或导电不良发生故障时,设备金属外壳对地将带220V得故障电压,电击致死的危险很大;不能装设RCD来防电击和接地电弧火灾;PEN导体不允许被切断,检修设备时不安全;PEN导体通过中性线电流,对信息系统和电子设备易产生干扰等,由于上述原因,石油石化企业是易燃易爆等危险品的生产企业,TN-C系统不宜采用。
TN-S系统全部采用单独的PE导体,正常工作时PE导体不通过工作电流,其电位接近地电位,不会对信息技术设备造成干扰,能大大降低电击或火灾危险。特别适用于设有对低压电气装置供电的配电变压器的下列工业与民用建筑:对于供电连续性或防电击要求较高的公共建筑、医院、住宅等民用建筑;单相负荷较大或非线性负荷较多的工业厂房;有较多信息技术系统以及电磁兼容性(EMC)要求较高的通信局站、计算机站房、微电子厂房及科研、办公、金融楼等场所;有爆炸、火灾危险的场所。目前,大多石油石化企业采用的是TN-S系统。
TN-C-S系统中一部分N导体和PE导体是合一的,一部分采用单独的PE导体,其系统在独立变电所与建筑物之间采用PEN导体,但进建筑物后N与PE导体分开,其安全水平与TN-S系统相仿,因此宜用于未附设配点变压器的上述TN-S系统描述中所列建筑和场所的电气装置。
3石油化工企业设备接地保护措施
对设备接地系统,除了在低压配电系统设计时采用适当的接地措施外,还应采取与之相应的技术保护措施。目前主要采取以下三种保护措施:
3.1装设漏电保护器
为了安全起见,一般在电源总配电箱和用户开关箱及用电设备的进线处安装漏电保护器,主要是用来在设备发生漏电故障时以及有致命危险的人身触电保护,保障用电安全。
3.2合理选择保护接地
外露可导电部分应按系统接地型式的具体条件,与PE连接。PE导体对机械伤害、化学或电化学损伤、电动力和热动力等应具有适当的防护性能。每个PE导体和其他设备之间的连接(如螺纹连接,卡箍接头),应提供持久的电气连续性和足够的机械强度和保护。同时,定期或不定期对地线进行日常维护,检查地线是否断落,以保证用电安全。每根PE导体的截面积应能承受保护电器切断时间内预期故障电流引起的机械和热应力。
3.3实施等电位联结
建筑物的低压电气装置应采用等电位联结以降低建筑物内电击电压和不同金属物体间的电位差;避免自建筑物外经电气线路和金属管道引入的故障电压的危害;减少保护电器动作不可靠带来的危险和有利于避免外界电磁场引起的干扰,改善装置的电磁兼容性。
4石油化工企业中防静电接地措施
石油化工企业在生产过程中经常要使用并输送易燃易爆物料,由于工艺、装置或人员的因素都会产生静电,如果静电得不到有效的控制就有可能酿成重大事故。因此要避免静电产生事故是企业应该重视的话题,只有在生产中认真分析静电产生的原因,预测它的危害,对静电防范工作引起足够的重视,采取积极有效的措施,防患于未然,才能把保证装置的安全稳定运行。
4.1静电的危害
静电的危害有三种:一是可能引起爆炸和火灾。静电的能量虽然不大,但因其电压很高且易放电,出现静电火花;二是可能产生电击。静电产生的电击虽然不会致人死亡,但是往往会导致二次事故,必须加以防范;三是可能影响生产。在生产中,静电有可能会影响仪器设备的正常运行或降低产品质量。
4.2静电的消除措施
消除静电的主要途径有两种:一是创造条件加速静电泄露或中和,包括泄露法和中和法。接地、增湿、加入抗静电剂属于泄露法;通过感应静电消除器、放射线静电消除器及离子流静电消除器等属于中和法。二是工艺控制法。危险化学品在管道中流动所产生的静电量,与流速的二次方成正比。降低流速便降低了摩擦程度,可减少静电的产生。
一般石化企业都采用接地的措施。比如:
(1)固定设备(塔、容器、机泵、换热器、离心机等)外壳,应进行静电接地。若为覆盖设备一般可不做静电接地。
(2)直径大于或等于2.5m及容器大于或等于50m3的设备,其接地点不应少于两处,接地点应沿设备外围均匀布置,间距不应大于30m。
(3)有振动性的固定设备,其振动部件应采用截面不小于6mm2的铜芯软绞线接地,不准使用单股线。有软连接的几个设备之间应采用铜芯软绞线跨接。
(4)皮带传动的机组及其皮带的防静电接地刷、防护罩,均应接地。
(5)固定设备与接地线或连接线宜采用螺栓连接。
(6)与地绝缘的金属部件(如法兰、胶管接头等),应采用铜芯软绞线跨接引出接地。
(7)管道在进出装置区(含生产车间厂房)处,分岔处应进行接地。长距离无分支管道应每隔100m接地一次。
(8)操作人员在可能产生静电危害的场所正确使用各种防静电防护用品,不得穿戴合成纤维及丝绸衣物。
(9)禁止在爆炸危险场所穿脱衣服、帽子或类似物。
具体措施还可参考相关国家标准和行业规范。
静电对化工生产是有危害的,但也是可以控制的,只要正确认识静电产生的原因,分析静电产生的过程,制定合理有效的预防措施,在实际工作中做好防静电设施的维护、检测和检查工作,才能够彻底消除生产过程中的静电危害。
结语
接地系统是保护电气网络的重要系统,直接关系着整个电网的安全性,如果接地系统不能很好地发挥安全保护作用,那么在发生雷击或是漏电事故时就可能造成较大的安全事故,不仅影响电力运行,而且还会对企业发展带来很大安全隐患。
参考文献:
[1]彭廉中.石油化工工业电气低压配电中的接地系统的探索[J].化工管理,2014(6):130.
[2]李峥.电气低压配电接地系统在石油化工工业的应用[J].科技资讯,2015,13(35):107-108.
作者简介:
饶丽华(1984.10.07),女;江西人;汉族;硕士研究生;中级工程师;职务:电气工程师;单位:上海利柏特工程技术有限公司。