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民用建筑變電所接地設計
2017-11-29 16:18:43  作者:  來源:中國設計師網  
  •   本文通過比較建筑內10/0.4kV變電所變壓器中性點接地方式,對變電所接地設計中變電所環形接地干線截面選擇、雜散電流、4極開關選用等常見問題進行分析,提出解決辦法。
    關鍵字: 變電

  福建省建筑設計研究院 林能影

  1 引言

  民用建筑中10/0.4kV變電所一般設置在地下室一層或地上樓層,高低壓配電裝置與變壓器同處一室。根據GB/T50065-2011《交流電氣裝置的接地設計規范》第7.2.5條、7.2.6條要求,建筑物內低壓電氣裝置采用保護總等電位聯結系統時,低壓系統電源中性點可與該變壓器保護接地共用接地裝置。

  2 變電所接地設計常見問題

  變電所接地做法多種多樣,主要存在以下幾個方面問題:①無論變壓器中性點采用何種接地方式,變電所環形接地干線均采用40mm×4mm鍍鋅扁鋼。②變壓器金屬外殼接地保護導體(PE)截面不明確。③低壓配電系統正常運行時,接地導體中存在雜散電流。④變壓器中性點直接接地,變壓器低壓主斷路器與母聯斷路器采用3極開關。

  3 變壓器中性點直接接地

  JGJ16-2008《民用建筑電氣設計規范》第12.2.2條第1款規定:TN系統中配電變壓器中性點應直接接地。

  圖1是變壓器中性點直接接地、電氣裝置發生單相接地故障時故障電流流向示意。變壓器與低壓配電柜采用四芯母排,變壓器金屬外殼與低壓配電柜PE母排未直接連接。當電氣裝置發生單相接地故障時,故障電流沿設備金屬外殼、環形接地干線至系統接地點,接地故障回路阻抗大,不利于保護電器動作。

  為了減少接地故障回路阻抗,變壓器與低壓配電柜連接采用五芯母排,其中變壓器金屬外殼通過PE母排連接低壓配電柜PE母排,如圖2所示。

  在變電所設計中,對于一、二級負荷,低壓配電系統經常采用兩臺變電器一組組成單母線分段接線方式,如圖3所示。

  從圖3可以看出,變壓器主斷路器以及母聯斷路器均采用4極斷路器,目的是保證兩臺變壓器低壓側中性點不會通過保護接地線(PE)形成回路,中性線上的電流就不會從兩臺變壓器中性點接地處通過保護接地線(PE)形成回路,保護接地線不會產生分流。

圖1.jpg

 

  

圖2.jpg
圖3.jpg

 

  4 變壓器中性點在總配電屏內一點接地

  根據GB/T50065-2011《變流電氣裝置的接地設計規范》第7.1.2條第2款要求,對于具有多電源的TN系統,應符合下列要求:“1)不應在變壓器的中性點或發電機的星形點直接對地連接;2)變壓器的中性點或發電機的星形點之間相互連接的導體應絕緣,且不得將其與用電設備連接;3)電源中性點間相互連接的導體與PE之間,應只一點連接,并應設置在總配電屏內;4)對裝置的PE導體可另外增設接地。”

  圖4為兩臺變壓器一組、變壓器中性點在總配電屏內一點接地。從圖4可以看出,從變壓器中性點引出的PEN線必須對地絕緣,變壓器金屬外殼與低壓配電柜PE母線可通過五芯母排中PE母排連接或連接至環形接地干線,但環形接地干線截面應按預期的最大短路電流選擇。

  變壓器外殼連接至環形接地干線時,接地干線最小截面選擇按下式計算:

  式中:

  

公式.jpg

 

  示例:10kV高壓側系統短路容量200MVA,變壓器SC(B)9-10/0.4kVD,yn11變壓器負序及零序阻抗等于正序阻抗,變壓器低壓側出線5m,接地故障切除時間t=0.6s,計算環形接地干線PE導體最小截面如表1所示。

  

圖4.jpg

 

  

表1.jpg

 

  5 結語

  變電所接地設計中應結合低壓配電系統的接地形式選擇變壓器中性點接地方式:①變壓器中性點直接接地的TN系統,從變電所可引出的只有TN-S系統。為防止系統正常運行時接地導體中存在雜散電流,變壓器低壓主開關和母聯開關均采用4極斷路器。②變壓器中性點在低壓配電柜內一點接地的TN系統,從變電所可同時引出TN-C、TN-S、TT系統和TN-C-S系統。③變壓器金屬外殼接地方式不同,變電所內環形接地干線截面選擇不同。

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  參考文獻

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  作者信息

  林能影,男,福建省建筑設計研究院,教授級高級工程師,設備分院電氣總工程師。

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