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【IBE】理讨:多电源系统一点接地应如何做?

姚赤飙 智能建筑电气技术杂志 2023-02-15


前  言


关于多电源系统一点接地的问题一直在我国存在争议,近日任老在直播课中讲解变压器”一点接地“以及”PEN""N"和“PE"导体的关系时,又涉及到了相关内容,引起业内同行的广泛讨论。


△图片来源:任元会老先生近日手书修订


近日双高群内李良胜李总也询问起群内大家对于多电源一点接地的理论和类似图示,有何不同见解。




见  解


对此,北京院副总工——姚赤飙姚总给出了系统详实的看法。

(1)多电源供电采用单点接地这个问题最早是IEC60364-4-44提出来的,目前的国内翻译等效版本是GB/T 16895.10-2010《低压电气装置_第4-44部分:安全防护_电压骚扰和电磁骚扰防护》。对此,有些人有不同的理解,包括IEC60364-4-44中的“多电源供电”示意图,画的其实是“多电源合环(并列)运行供电”,并不是国内常见的禁止电源并列运行、单母线分断+母联的接线方式,因此认为该规范条文不符合实际。其他规范包括GB51348-2019的条文说明第12.4.1都沿用IEC60364-4-44,但是谁都没解释什么是“多电源供电”。

△图片来源:IEC60364-4-44中 TN系统多电源一点接地示意图

△图片来源:IEC60364-4-44中 TT系统多电源一点接地示意图


(2)多电源供电采用单点接地,对于常用的TN-S系统而言,实质是PE线与N线只能有一点相连接问题,在具体工程实施过程中的确存在困难,尤其是超大规模建筑,存在多个变电站、多台变压器及柴发等自备电源时。从理论上说,低压主进断路器和母联断路器,以及所有ATSE都采用4极(切断N线),就能解决这个杂散电流或者环流流经错误通路导致EMC类问题,但是在N线上增加断点同样会增加断零几率,这就要判断是否合算了。

(3)这个问题说简单就简单,说复杂就复杂,其实是各种做法各有利弊的事情。如果以实际效果而论,这么多年来,绝大部分工程变电站,都没有采用多电源供电单点接地方式,有什么严重危害或者事故发生?或者说杂散电流造成的EMC问题有实际测量数据做对比?

随后给出了三种常见做法示意图。

C1接线的利弊:可以解决杂散电流和环流问题,但多台变压器或发电机的中性点全部连接后,共用一条接地线、一点接地,在实际工程中较难实现,且存在以下风险:一旦这条接地线或接地点发生故障,则全部变压器或发电机中性点均失去接地,低压系统则变为类似IT系统等一系列问题。这种做法的实质是N线(PEN)与PE线只能有一个连接点。只考虑解决正常状态的杂散电流路径问题,用电设备发生接地故障时,故障电流流经不同路径、产生杂散电流是不可避免的。


C2接线的利弊:在变电所内,特别是低压柜内,成对布置的变压器所带N排和PE排上可能存在杂散电流。但考虑接地电阻较低,正常运行时各台变压器中性点接地后的电位理论上为零,存在环流的可能性及实际数值不大,且即使存在杂散电流,也基本存在于变电所低压柜内,对大楼整体电磁兼容性影响不大。


C3接线的利弊:低压主进和母联选择4极开关,切断N线上的环流路径,可解决杂散电流问题,但缺点是增加了断零风险,增加了部分断路器造价。




思  考


据群内不完全统计,目前设计中用C2的居多,有些几十年来一直是这么做的,用C3的也有,采用C1接线的人最少。

但如果没有采用单点接地,又造成了多少起电气故障或者影响系统安全运行的后果呢?除规范理论支撑外,是否有实测数据对比可以证明,采用C1单点接地形式会比C2多点接地杂散电流降低多少?或者建筑内电磁干扰场强下降了多少?为了解决理论上存在的杂散电流问题,我们付出的这些做法成本是否值得?

姚总的问题发人深省,也欢迎同学们踊跃讨论,说出你的想法。

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