市政电气设计中的接地问题

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摘 要 国内外的市政工程设计中，市政工程电气设计中一些涉及接地有关的问题，常因对现存规范和标准的掌握和理解不够充分、全面，或因规范本身的某些不足，而造成一些不当做法和错误，现予以研究考证。

关键词 市政；低电阻接地；接地故障；电气设计

中图分类号 TM 文献标识码 A 文章编号 1673-9671-(2012)021-0119-01

以国际电工委员会为标准，低压配电系统接地法主要包括：①TN方式（即，TN―C、TN-S：TN_C_S）；②TT方式；③IT方式。

其中建造物里面的低压配电系统．以往通常较多的采用TN―C方式，最近几年在社会经济不断提高的前提下现代化、信息化也在不断更新，人们对低压配电系统的安全要求也越来越高，人们发现TN―C方式蕴含着诸多不足，取而代之人们更多的选择TN―S、TN―C―S以及111等方式，其主要原因是这些方式运作的时候安全性较高，当然偶尔也会采用IT方式。综上所述，我们可以对接地系统进行如下分析及探究。

1 TN系统出线保护灵敏度及最大配电距离的校验问题

通常人们在使用低压配电系统时发现接地故障的发生要比带电导体问的短路几率高。通常我们所了解的电击事故就是因为接地故障导致间接接触所造成的。另外，电火花等现象也是由于接地故障而造成的，严重的时候会引发电气火灾等。然而，接地故障引起的间接接触电击的防御与直接接触电击相比要麻烦很多。总之，种类不同的接地系统需要的接地故障保护方法也是不一样的。以工程设计为例：我们所了解的TN系统，当采用过电流保护兼做接地故障保护时，通常忘记对低压配电线路维护其敏捷度和相应的最大配电距离的检测。可以说目前市政电气设计中最普遍可见的问题应当是我们以上所提及到的。

以上问题市政电气设计中通常出现的场地可以分为两种：①用电负荷以带状形式分布，通常可见的有道路、高架桥的路灯线路、隧道电气使用的照明主线路以及检修电源干线回路；②用电负荷以分散、点状的形式分布，我们所了解的有垃圾处理厂的地下水或渗透液、提升泵站里面所使用的链接式配电干线等。以上所提及的场地低压配电的相同点可以总结为供电R值偏大，另外，从经济方面来考虑也要求配电距离能够大力扩展，可是这也就隐藏着一个问题，即，配电距离的长短需要以以下两个条件为前提，也就是达到电压损失标准及过电流保护敏捷度标准。以上两个方面分别对应了一个最大的配电距离。如果实际线路长度与他们之间的最大配电距离相比较小即符合标准。从分析与计算中得知在单级配电的形式下，配电线路如果可以符合接地故障保护敏捷度标准证明百分百可以符合电压损失标准。

对单方向短路电流的导体电阻温度进行计算并求出结果，当前可以总结出两种方法：①符合绝缘材料热稳定的标准，也就是和绝缘导体在短路时允许最高温度类似（PVC电缆值为160℃，XLPE电缆其值为25℃，以此来对短路时电阻的温度进行计算；②低压配电采用 （MCCB）。其中，短与长延时分断采用热脱扣器，而瞬时分断多采用电磁脱扣器。它的过载值为l.051。长时间不运作，如果1.3In时在1h内运作（In小于63A），在2h内运作（In63A）其短路值应该是101。在瞬时运作时．如CM1TM30和HSM1等系列配电型为MCCB。但其中部分产品计算的误差大小为5410倍1，其安全考虑还是需要取值为10In。（制造厂通常标准也是101n）。TN系统接地故障过电流保护电器由低压断路器和熔断器组成，从防电击角度考虑。它的切断电源时间标准应该保持在t=5s和t=-0.4s时。

2 10千伏变电所电气接地设计应注意的问题

目前在我国，10千伏配电网运用的是中性点不接地系统，其优势主要体现在在单相接地后不会马上断电，在有问题的同时可持续运转40多个小时，这样便加强了供电可靠性。在我国大多数城市中，10千伏网络电缆相比以前有了进一步的增加，对地电容电流远远地大于20A的极限数值。由于电弧能量的加强而导致其自熄的概率极低，出现单相接地问题时转变为相问短路，这样往往就会加大了事故，导致原来的优势无法体现。所以，目前许多城市电网在根据电网电缆持续增加的同时开始转变10千伏不接地系统，进而采用经低电阻接地的系统，这种情形的出现，有力的解决了系统单相接地时降低异常过电压，从而改良了电气设备运行，但问题在于此系统接地故障时的接地电流太过于高，直接影响到了10/0.4千伏配变电所的设计问题。因为没有引起足够的重视对于10千伏系统经低电阻接地后发生那种现象，在工程设计中，根本注意不到供电电源的10千伏系统是运用的哪种接地方式。

10千伏配电系统的电气设计，在中性点经低电阻接地后，往往出现的接地故障信号不仅作用于信号还作用于跳闸；采用零序电流来保护接地故障，而且，因为接地故障电流关联不到故障点的位置，只是关系到接地点的过渡电阻、线路的分布电容和中性点接地电阻等，所以，仅仅可采取带阶梯时限的零序电流保护来保证上、下级保护动作的选择性；电压互感器的接线改为V―V接线，原因在于不用去检测零序电压作用于信号；经低电阻接地后，10千伏系统可以减小谐振过电压的幅值并可阻止r弧光接地过电压。继而，可迅速切断电源，从而有效地降低了系统元件的绝缘水平，例如，电力电缆的电压等级U可由选择6/10千伏替代8.7/10千伏等，因此，一、二次线的设计都需要有变动。对于低压系统的防范主要是体现在10千伏侧接地故障过电压对人身和设备的损害。在变电所高压侧出现接地问题的时候，接地故障电流Id在变电所接地电阻R上产生的故障电压，随着Id的加强而变大，在TN系统中，因为高压保护接地与低压系统中性点接地同时使用同一R接地极．高达上千伏的故障电压U，直接沿着PE（PEN）线传送到低压系统，从而促使过电压导致人身触电的发生。

3 道路照明配电接地系统的存在的问题

目前，在一般建筑物中较多的采用TN―S及TN―C―S方式。但引发的现实问题是很多道路照明路灯都会发生经常性断电现象，也就是跳闸问题。事实是，在室外照明中，环境和条件有很大的区别，采取TN―S有何大的不稳定性。主要原因就是预防电击室内环境需要作电位联结；然而，在室外环境的道路照明无法实现这一点。所以TN―S不适合用于室外而较多用于室内。但是，随着科技的发展，现在已经具备了较完善的剩余电流动作保护器，我们已经具备采用TT方式的条件，对于道路照明来说已经达到了相关的安全要求。

在低压配电系统中，接地故障与带电导体间的短路相比，是比较容易发生的故障。最为常见的就是因为接地故障引起的间接接触电击事故，此外，生活中发生的电气引发的火源也是接地故障引起的电弧、电火花所导致。然而对接地故障引起的间接接触电击的防护有相当高的难度，原因就在于接地系统要求和接地故障防范措施不尽相同。涉及要求遵从《低压配电设计规范》（GB50054―1995）要求。

参考文献

[1]郭凤文.浅论市政电气设计中与接地有关的几个问题[J].电气应用,2006,25(8):108-112,119.

[2]谢聪华.市政电气设计有关问题的探讨[J].科园月刊,2008,(5):94-95.

作者简介

徐杰（1986―），男，浙江温州人，硕士研究生（德国特旺根大学），主要研究方向：电气微系统。