民用建築變電所接地設計探討

2017/07/07

建築學會建築電氣分會2017年年會論文

優秀論文一等獎

通過比較建築內10 / 0. 4 kV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幹線截面選擇、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。

民用建築中10 / 0. 4 kV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 / T 50065 - 2011《交流電氣裝置的接地設計規範》第7. 2. 5條、7. 2. 6條要求,建築物內低壓電氣裝置採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。

變電所接地設計常見問題

① 無論變壓器中性點採用何種接地方式,變電所環形接地幹線均採用40 mm × 4 mm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採用3極開關。

變壓器中性點直接接地

JGJ 16 - 2008《民用建築電氣設計規範》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。變壓器與低壓配電櫃採用四芯母排,變壓器金屬外殼與低壓配電櫃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、環形接地幹線至系統接地點,接地故障迴路阻抗大,不利於保護電器動作。

為了減少接地故障迴路阻抗,變壓器與低壓配電櫃連接採用五芯母排,其中變壓器金屬外殼通過PE母排連接低壓配電櫃PE母排,如圖2所示。

在變電所設計中,對於一、二級負荷,低壓配電系統經常採用兩台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採用4極斷路器,目的是保證兩台變壓器低壓側中性點不會通過保護接地線(PE)形成迴路,中性線上的電流就不會從兩台變壓器中性點接地處通過保護接地線(PE)形成迴路,保護接地線不會產生分流。

變壓器中性點在總配電屏內一點接地

根據GB / T 50065 - 2011《變流電氣裝置的接地設計規範》第7. 1. 2條第2款要求,對於具有多電源的TN系統,應符合下列要求:「

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;

圖4為兩台變壓器一組、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櫃PE母線可通過五芯母排中PE母排連接或連接至環形接地幹線,但環形接地幹線截面應按預期的最大短路電流選擇。

本文有刪減,全文載於《建築電氣》2017年第6期,詳文請見雜誌。

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

建築電氣雜誌2017年第6期------2017建築學會建築電氣分會專刊。

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