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龐傳貴 王晉恒 張賀遠(yuǎn)

(中國(guó)建筑設(shè)計(jì)院有限公司，北京市  100044)(中旭建筑設(shè)計(jì)有限責(zé)任公司，北京市  100044)（中國(guó)建筑設(shè)計(jì)院有限公司，北京市  100044)

摘  要：根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB／T 16895.1- 2008／IEC  60364 -1：2005《低壓電氣裝置  第1部分：基本原則、一般特性評(píng)估和定義》對(duì)低壓配電多電源系統(tǒng)接地的要求，結(jié)合民用建筑工程供配電系統(tǒng)的實(shí)際情況，按照工程設(shè)計(jì)的需要，給出用戶變電所內(nèi)低壓配電（系統(tǒng)和平面）示意圖。分析目前常見(jiàn)的一些不合理的做法，以及三極開(kāi)關(guān)、四極開(kāi)關(guān)使用方法的合理性問(wèn)題。

 關(guān)鍵詞：一點(diǎn)接地；中性點(diǎn)不直接接地：接地點(diǎn)在總配電屏內(nèi)；非公用電網(wǎng)；接地端子板位置：四極開(kāi)關(guān)；雜散電流；電磁兼容性(EMC)

 中圖分類(lèi)號(hào)：TU852 doi:  10. 3969／j.issn. 1003 - 8493. 2016. 02. 003

0  引言

 國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)IEC 60364 -1：2005發(fā)布已經(jīng)過(guò)去10年有余，等同采用該標(biāo)準(zhǔn)的我國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB／T16895.1- 2008／IEC 60364 -1: 2005《低壓電氣裝置  第1部分：基本原則、一般特性評(píng)估和定義》（以下簡(jiǎn)稱(chēng)GB／T 16895.1）發(fā)布也已經(jīng)7年多了．但直到現(xiàn)在我國(guó)工業(yè)與民用建筑工程設(shè)計(jì)的用戶變電所內(nèi)的接地做法有些仍未執(zhí)行上述標(biāo)準(zhǔn)。目前的常規(guī)做法不符合一點(diǎn)接地的要求，存在電磁干擾問(wèn)題和誤用四極開(kāi)關(guān)等不正確做法。業(yè)內(nèi)人士對(duì)于如何實(shí)現(xiàn)

“一點(diǎn)接地”及四極開(kāi)關(guān)的應(yīng)用，尚未形成統(tǒng)一認(rèn)識(shí)，仍在不斷討論之中，更未在工程設(shè)計(jì)中形成合理的統(tǒng)一做法。為此，筆者總結(jié)此文供從事建筑工程設(shè)計(jì)的朋友們參考，希望能起到拋磚引玉的作用。

1  國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 16895.1的312.2.1.2條對(duì)低壓配電多電源系統(tǒng)接地的要求

1.1  低壓配電系統(tǒng)

 對(duì)用電設(shè)備采用單獨(dú)的保護(hù)導(dǎo)體和中性導(dǎo)體的多電源TN-C-S系統(tǒng)見(jiàn)圖1。

1.2  國(guó)標(biāo)GB／T 16895.1的312.2.1.2條對(duì)具有多電源TN-G-S系統(tǒng)的要求

 a．  圖示的多電源系統(tǒng)以滿足電磁兼容性(EMC)要求為唯一目的。

 b．在設(shè)計(jì)不當(dāng)?shù)那闆r下，一些工作電流可能通過(guò)不期望的路徑流通，這些電流可能引起火災(zāi)、腐蝕、電磁干擾。

 c．系統(tǒng)的任何擴(kuò)展，都應(yīng)考慮到防護(hù)措施的正常功能，對(duì)多電源系統(tǒng)接地要求的要點(diǎn)如圖1中所示。

 d．  國(guó)標(biāo)多電源TN -C-S系統(tǒng)接地（圖1）及“要點(diǎn)”中規(guī)定，PEN導(dǎo)體“不得將其與用電設(shè)備連接”，筆者對(duì)此進(jìn)行了一番研究。有的“專(zhuān)家”認(rèn)為圖中的“兩臺(tái)變壓器是并聯(lián)運(yùn)行”的，那么，圖中的c點(diǎn)以下的配電系統(tǒng)即成為單電源（或者是雙電源首端互投），即便認(rèn)為兩臺(tái)變壓器是雙電源，卻“不得將其與用電設(shè)備連接”，不能末端互投，起不到雙電

源的作用，將此圖作為國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中“多電源”的典型代表圖，顯然不合理。

 e．筆者認(rèn)為在充分滿足其a）~c）4條要求，以及本標(biāo)準(zhǔn)312.2條對(duì)“非公用電網(wǎng)”要求的前提下，應(yīng)根據(jù)民用建筑工程中低壓用戶變電所的實(shí)際需要，對(duì)圖1作必要的補(bǔ)充調(diào)整，其要點(diǎn)如下：①應(yīng)在其低壓配電系統(tǒng)中補(bǔ)充必要的開(kāi)關(guān)設(shè)備；②在變電所內(nèi)盡量將兩臺(tái)變壓器布置得近一些；③將低壓配電系統(tǒng)的聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)（及其聯(lián)絡(luò)母線）與變壓器低壓總出線開(kāi)關(guān)相鄰布置；④將補(bǔ)償電容器柜及所有的饋出線柜全部布置在聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)柜后，滿足其PEN導(dǎo)體“不得將其與用電設(shè)備連接”的要求�？梢云鸬诫p電源（即規(guī)范中的多電源）的作用，滿足一級(jí)負(fù)荷雙電源末端互投的要求。筆者結(jié)合我院最近幾年的工程實(shí)踐，研究出用戶變電所內(nèi)低壓配電系統(tǒng)的幾種畫(huà)法，供同行們參考。

1.3筆者推薦的民用建筑工程“用戶變電所低壓配電系統(tǒng)”的做法

 筆者根據(jù)自己的理解，在滿足國(guó)標(biāo)GB／T 16895.1第312.2條接地系統(tǒng)型式總體要求及對(duì)非公用電網(wǎng)系統(tǒng)要求的前提下，根據(jù)國(guó)標(biāo)312.2.1.2條中的圖31D，及要點(diǎn)a）～d）“表示出主要的設(shè)計(jì)規(guī)則”，畫(huà)出了用戶變電所低壓配電系統(tǒng)雙電源供電一點(diǎn)接地的低壓配電系統(tǒng)圖，見(jiàn)圖2、圖3、圖4。

 將圖2及圖3按國(guó)標(biāo)GB /T16895.1中的圖31D“非公用電網(wǎng)”的要求，全部采用了實(shí)線表示。將TN -C-S系統(tǒng)的PE線與N線在變電所低壓開(kāi)關(guān)柜的聯(lián)絡(luò)母線后分開(kāi)，在兩臺(tái)變壓器聯(lián)絡(luò)母線后的低壓開(kāi)關(guān)柜內(nèi)一點(diǎn)接地，并加入了各種必要的保護(hù)開(kāi)關(guān)，此供電系統(tǒng)在正常運(yùn)行時(shí)，無(wú)雜散電流，比較安全。

 圖2、圖3不同于國(guó)標(biāo)GB/T16895.1的312.2條中的“公用電網(wǎng)”輸配電系統(tǒng)，它的“公用電網(wǎng)”的電源及配電系統(tǒng)部分是用虛線表示的，其電源及配電系統(tǒng)部分的PEN線上有多處（重復(fù)）接地，在各接地點(diǎn)之間會(huì)有雜散電流。

 圖3中兩臺(tái)變壓器安裝的距離較近，它們的中性點(diǎn)距接地點(diǎn)也較近，其電位接近于地電位。

  在國(guó)標(biāo)GB 50053-2013《20 kV及以下變電所設(shè)計(jì)規(guī)范》第2.0.1條變電所的所址確定的規(guī)定中，按照IEC標(biāo)準(zhǔn)對(duì)公用電網(wǎng)的多電源系統(tǒng)的電磁兼容性(EMC)要求，將“宜接近電源側(cè)”的規(guī)定提到“應(yīng)方便進(jìn)出線”的規(guī)定之前，這個(gè)順序調(diào)整，注重了雜散電流對(duì)用戶內(nèi)電氣設(shè)備的影響，提高了用戶變電所的電磁兼容性。

1.3.1做法一

 做法一見(jiàn)低壓配電系統(tǒng)示意圖2，設(shè)備布置平面見(jiàn)圖3。

 本方案兩臺(tái)變壓器的低壓總開(kāi)關(guān)及聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)均采用三極開(kāi)關(guān)。

 圖3設(shè)備布置采取了如下措施：

 a．兩臺(tái)變壓器布置在變電所一端（兩臺(tái)變壓器也可以相鄰布置）。

 b．  兩臺(tái)變壓器的低壓總出線柜與聯(lián)絡(luò)柜相鄰布置。

 c．配電系統(tǒng)“接地端子板”安裝在聯(lián)絡(luò)柜內(nèi)。

 d．將PE母線（與低壓開(kāi)關(guān)柜下的槽鋼、變電所四周的熱鍍鋅接地扁鋼、樓板內(nèi)鋼筋及接地引下線等相連接）多處可靠接地。

1.3.2做法二

做法二兩臺(tái)變壓器的低壓出線總開(kāi)關(guān)及聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)

均采用四極開(kāi)關(guān)，低壓配電系統(tǒng)示意圖見(jiàn)圖4。

 做法二的特點(diǎn)：

a．配電系統(tǒng)“接地端子板”安裝在聯(lián)絡(luò)柜內(nèi)。 

b．兩臺(tái)變壓器的N母線與PE母線僅在“接地端子板”處相連。

 c．將PE母線與低壓開(kāi)關(guān)柜下的槽鋼、變電所四周的熱鍍鋅接地扁鋼、樓板內(nèi)鋼筋及接地引下線等相連接，多處可靠接地。

 d．  將GB／T 16895.1中的圖31D的TN -C -S系統(tǒng)，轉(zhuǎn)化為圖2、圖3中的TN -C-S系統(tǒng)及圖4中的TN -S系統(tǒng)，其PE線與N線在變壓器的N端子處分開(kāi)，兩臺(tái)變壓器的中性點(diǎn)（星型連接點(diǎn)）始終可以保持為地電位。

  e．兩臺(tái)變壓器正常運(yùn)行時(shí)，聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)斷開(kāi)，兩臺(tái)變壓器各自獨(dú)立運(yùn)行，互不影響，無(wú)雜散電流。

 f．  當(dāng)兩臺(tái)變壓器運(yùn)行或一臺(tái)運(yùn)行一臺(tái)停電時(shí)，如果低壓配電回路發(fā)生單相接地故障，則大部分接地故障電流通過(guò)PE線流回變壓器。此時(shí)，PE線中有較大的電流，還有另一部分接地故障電流流通過(guò)與PE線形成并聯(lián)關(guān)系的總等電位聯(lián)結(jié)接地網(wǎng)中的許多導(dǎo)體流回變壓器，

形成雜散電流，需要注意雜散電流的影響。但變壓器中性點(diǎn)的電位不會(huì)升高。

 g．  當(dāng)變壓器一臺(tái)運(yùn)行一臺(tái)停電時(shí)，停電的一臺(tái)變壓器的總出線開(kāi)關(guān)斷開(kāi)，聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)合閘，因其總開(kāi)關(guān)的斷開(kāi)，變壓器中性點(diǎn)中無(wú)電流通過(guò)，保證了它的地電位，可以保證其檢修安全。

 h．  兩臺(tái)變壓器的低壓總開(kāi)關(guān)及聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)均采用四極開(kāi)關(guān)，存在可能斷N線的弊病。

1.3.3做法三

 做法三兩臺(tái)變壓器布置在變電所的兩端，雙電源采用四極開(kāi)關(guān)的低壓配電系統(tǒng)示意圖，見(jiàn)圖5。

 做法三與做法二的“特點(diǎn)”中僅有以下不同：

 a．做法三兩臺(tái)變壓器布置在變電所的兩端。

 b．做法三兩臺(tái)變壓器的饋出回路中，均有N線引出至另一建筑，并在另一建筑物內(nèi)作重復(fù)接地（N線變?yōu)镻EN線，TN -S接地型式變?yōu)門(mén)N -C-S接地型式），此做法聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)的第四極，被引出的N（實(shí)際是PEN）線的重復(fù)接地短接。兩臺(tái)變壓器的總出線開(kāi)關(guān)的第四極，也均被兩個(gè)接地點(diǎn)（變電所內(nèi)接地點(diǎn)和另一建筑物內(nèi)的重復(fù)接地點(diǎn)）短接，有了雜散電流（或接地故障電流）。

1.3.4小結(jié)

 a．做法一和做法二，在兩臺(tái)變壓器正常運(yùn)行或一臺(tái)變壓器正常運(yùn)行一臺(tái)變壓器停電時(shí)，兩臺(tái)變壓器的N母線中均有工作電流。但在其PE線中均無(wú)雜散電流。

 b．如果變壓器的低壓配電回路發(fā)生接地故障，接地故障電流主要經(jīng)PE線流回變壓器（PE線中有較大的故障電流），總等電位聯(lián)結(jié)導(dǎo)體中也有接地故障電流（總接地故障電流減去PE線中的電流），每一根等電位聯(lián)結(jié)導(dǎo)體中的電流不會(huì)太大。

 c．  由于短路電流使保護(hù)開(kāi)關(guān)迅速跳閘，切斷電源，總等電位聯(lián)結(jié)導(dǎo)體的截面容易滿足熱穩(wěn)定要求，一般不必增大相關(guān)導(dǎo)體的截面。

 d．做法一由變壓器上的中性點(diǎn)端子引到低壓開(kāi)關(guān)柜上的母線時(shí)，有一段很短的PEN線，正常運(yùn)行的變壓器及已經(jīng)停電的變壓器的中性點(diǎn)端子不是地電位，但接近地電位，一般不影響停電變壓器的檢修安全，不影響正常運(yùn)行變壓器的供電。

 e．做法二、三的兩臺(tái)變壓器中性點(diǎn)的電位均為地電位，不影響正常變壓器的供電和停電變壓器的檢修安全。

 f．  做法二、三存在可能斷N線的弊病。

 g．做法三中，配出回路的N線有重復(fù)接地，而將變壓器出線總開(kāi)關(guān)及聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)采用四極開(kāi)關(guān)是不合理的。

2  目前用戶變電所內(nèi)雙電源低壓配電系統(tǒng)接地的不合理做法

2.1  常見(jiàn)做法一

 兩臺(tái)變壓器中性點(diǎn)直接接地，變壓器低壓側(cè)總出線開(kāi)關(guān)及聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)均采用四極。低壓配電系統(tǒng)示意圖見(jiàn)圖6。

 圖6做法存在下列問(wèn)題：

 a．  兩臺(tái)變壓器的接地不滿足“一點(diǎn)接地”的要求。當(dāng)兩臺(tái)變壓器同時(shí)運(yùn)行或僅一臺(tái)運(yùn)行時(shí)，PE線與N線并聯(lián)，PE線中有了不應(yīng)有的工作電流（即有雜散電流）。

 b．變壓器總出線開(kāi)關(guān)的第四極，增加了可能斷N線（曾稱(chēng)之為“斷零”）的危害；斷開(kāi)PEN線（為了斷N線）的同時(shí)，也斷開(kāi)了PE線，違反了GB 50054 - 2011《低壓配電設(shè)計(jì)規(guī)范》3.1.4條“嚴(yán)禁將保護(hù)接地中性導(dǎo)體接入開(kāi)關(guān)電器”的強(qiáng)條。

 c．N母線與PE母線兩端相連的連接點(diǎn)，將聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)的第四極短接（其第四極成為多余的）。

 d．兩臺(tái)變壓器的兩個(gè)出線總開(kāi)關(guān)的第四極，分別被PE線的接地端子板短接（兩臺(tái)變壓器的出線總開(kāi)關(guān)的第四極變成多余的）。

 e．  當(dāng)兩臺(tái)變壓器均有PEN線供電到另外的建筑物時(shí)，PEN線必然又要重復(fù)接地，又使聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)的第四極再一次被短接。3個(gè)四極開(kāi)關(guān)的第四極均被兩次短接，第四極不起作用，而采用四極開(kāi)關(guān)投資多，體積大�？梢�(jiàn)在這種情況下，不應(yīng)采用的四極開(kāi)關(guān)。

2.2常見(jiàn)做法二

 兩臺(tái)變壓器的總出線開(kāi)關(guān)和聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)，均采用三極開(kāi)關(guān)，見(jiàn)圖7。

 變壓器低壓側(cè)出線總開(kāi)關(guān)和聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)均采用三極開(kāi)關(guān)，將兩臺(tái)變壓器的中性點(diǎn)采用電纜穿保護(hù)管敷設(shè)接至變壓器室內(nèi)接地端子板（標(biāo)準(zhǔn)圖集03D501 -4《接地裝置安裝》第48頁(yè)），則兩臺(tái)變壓器的N母線兩端與PE母線兩端相接，形成并聯(lián)關(guān)系。這種做法也不滿足國(guó)家規(guī)范中的下列要求：

 a．  不符合“一點(diǎn)接地”和“不應(yīng)在變壓器的中性點(diǎn)或發(fā)電機(jī)的星形點(diǎn)直接對(duì)地連接”的要求。

 b．變壓器中性點(diǎn)的接地點(diǎn)未設(shè)置在“總配電屏內(nèi)”。

 c．PE母線與N母線并聯(lián)，使兩臺(tái)（或僅一臺(tái)）變壓器正常運(yùn)行時(shí)，PE線中有工作電流（即雜散電流）流過(guò)，PE線兩端有了電壓，則使與PE線并聯(lián)的很多等電位聯(lián)結(jié)導(dǎo)體中也都有了雜散電流。

 d．當(dāng)任何一臺(tái)變壓器發(fā)生接地故障時(shí)，都會(huì)有較大的接地故障電流通過(guò)PE線及與PE線成并聯(lián)關(guān)系的總等電位聯(lián)結(jié)導(dǎo)體，形成雜散電流及電磁干擾。

2.3  常見(jiàn)做法三

 將兩臺(tái)變壓器中性點(diǎn)直接接地改為一點(diǎn)接地的簡(jiǎn)單做法，見(jiàn)圖8。

 圖8所示方案，雖然符合了規(guī)范“一點(diǎn)接地”的要求，但由于用電設(shè)備的N線分別引自兩臺(tái)變壓器的PEN線，仍不滿足國(guó)標(biāo)GB／T 16895.1規(guī)定的“不得將其與用電設(shè)備連接”的要求。當(dāng)一臺(tái)變壓器停電檢修時(shí)，其PEN母線上存在由另一臺(tái)變壓器供電的正在運(yùn)行的用電設(shè)備的PEN線上的電流，會(huì)使已經(jīng)停電的變壓器的PEN母線及其中性點(diǎn)不是地電位。假如此時(shí)正在運(yùn)行的變壓器的用電設(shè)備又發(fā)生接地故障，其PEN線中的接地故障電流會(huì)使已經(jīng)停電的變壓器的PEN線及其中性（星形）點(diǎn)對(duì)地的電位較高，需要檢修人員注意防范。

3  結(jié)語(yǔ)

 筆者根據(jù)自己的理解，在滿足國(guó)標(biāo)GB／T 16895.1第312.2條接地系統(tǒng)型式總體要求及對(duì)非公用電網(wǎng)系統(tǒng)要求的前提下，根據(jù)國(guó)標(biāo)GB／T 16895.1的312.2.1.2條中的圖31D，及要點(diǎn)a）~d）“表示出主要的設(shè)計(jì)規(guī)則”，畫(huà)出了“用戶變電所低壓配電系統(tǒng)”雙電源供電一點(diǎn)接地的低壓配電系統(tǒng)圖。并對(duì)照目前工程設(shè)計(jì)中常見(jiàn)的某些不太合理的做法，闡述了自己的意見(jiàn)和建議。供同行們?cè)谶M(jìn)行用戶變電所低壓配電系統(tǒng)的接地設(shè)計(jì)時(shí)參考。