浅谈赤道几内亚马拉博城网工程供电接地系统
2016-01-15崔家玮,李喆
浅谈赤道几内亚马拉博城网工程供电接地系统
崔家玮 / 李喆 (中国建筑设计院有限公司，北京 100044)
摘要介绍了赤几马拉博城网工程的供电接地系统，分析了TN-C-S系统与TT系统在特殊环境中的结合应用，并对PEN线是否重复接地进行了讨论，供相关设计参考。
关键词供电接地系统 TN-C-S系统 TT系统重复接地
AbstractThe grounded system of power supply in electric network in the city of Malabo, Equatorial Guinea is described, the combined application of TN-C-S system and TT system in specific environment is analyzed, and the problem that whether multiple grounding for PEN line is needed is discussed for the reference of concerning design.
Keywordsgrounded system of power supply, TN-C-S system, TT system multi-ple grounding
1项目概况
赤道几内亚共和国地处非洲西部，由于该国城市规划较为落后，相应的市政条件也不够完善，因此对赤道几内亚首都马拉博市进行了城市电力改造。经过几年的建设和发展，现已形成了一个以66kV变电站为电枢纽、以20kV箱式变压器深入负荷中心的输、配电网络。城市内共有216座20/0.4kV箱式变电站以及数千台0.4kV配电箱，箱式变电站及配电箱均采用户外型，20kV及以下配电线路均采用埋地电缆穿管敷设方式。就目前已施工完成区域的使用情况来看，居民用电较为可靠，满足当地用电要求。
近些年来，由于各国的经济快速发展，民用及工业用电负荷日益增加，可靠而安全的供电接地系统尤为关键。本文对赤道几内亚马拉博城网工程低压供电及接地系统做一下浅显分析。
2低压供配电接地系统
低压供配电接地系统包括TN系统、TT系统和IT系统。
1)TN系统：电力系统有一点直接接地，电气装置的外露可导电部分通过保护线与该接地点相连接。根据中性导体(N)和保护导体(PE)的配置方式，TN系统可分为如下三类：
(1)TN-C系统：整个系统的N、PE线是合一的。
(2)TN-C-S系统：系统中有一部分线路的N、PE线是合一的。
(3)TN-S系统：整个系统的N、PE线是分开的。
2)TT系统：电力系统有一点直接接地，电气装置的外露可导电部分通过保护线接至与电力系统接地点无关的接地极。
3)IT系统：电力系统与大地间不直接连接，电气装置的外露可导电部分通过保护接地线与接地极连接[1]。
在TN系统中，配电变压器中性点应直接接地。所有电气设备的外露可导电部分应采用保护导体(PE)或保护接地中性导体(PEN)与配电变压器中性点相连接。TN-C-S系统中，PEN线不仅起到工作接地的作用，还有保护接地的作用。由于三相不平衡及线路故障产生的危险电压，PEN线并不能保证地电位，所以PEN线是严禁断开的。
3马拉博城网工程低压供电接地系统
马拉博城网低压供电工程中，供电接地系统采用TN-C-S系统，供电路径是由箱式变压器低压出线侧出线至配电箱，再由配电箱出线至用户电表，最后由电表出线至用户进线端。箱式变压器至电表电缆均采用四芯电缆，即PEN共线，在电表处重复接地之后PE和N线才分开敷设。整个供电接地系统中，配电箱处PEN母排及电缆铠皮重复接地，供电接地系统示意见图1。配电箱施工做法见图2、3。
图1 供电接地系统示意图
图2 配电箱安装图(一)
图3 配电箱安装图(二)
对于马拉博城市低压供电工程，箱式变压器至配电箱以及配电箱至用电终端的距离往往都不是唯一的。由于环境不同且供电距离较长，PEN线受到损害的概率也比较大，对地过电压的危害较为严重。加之之前的居民用电管理比较混乱，私自接电现象比较严重，经常是将断路器开关随意接入配电箱内。更有甚者直接将相线接至配电箱母排上，中性线接在配电箱的接地扁钢上，没有断路器开关保护，这样不仅影响管理，而且带来了安全隐患。如图4所示，电源线路发生接地故障，故障电流Id在接地电阻上产生的故障电压Uf=IdRb。此电压Uf可沿PEN线传导至配电箱设备外壳，设备外壳与大地之间产生的Uf可引起电击事故。往往用户直接从配电箱接电，线路是正常的，但当线路出现故障时，会因为触碰电气设备外壳引发触电事故，而最后发现电气设备线路绝缘没有任何问题，这就是PEN线传导故障电压导致的。而经过重复接地的建筑物内则不会发生这种状况，这就是屋外供电TN-C系统的缺点。
为解决此问题，在配电箱处单独做了一次与电力系统接地点无关的接地极，即PEN重复接地，从而TN-C-S系统中又局部含有TT系统的供电接地方式，见图5。
基于上述问题及该国国情，本工程采取TN-C-S系统以及局部TT系统，此接地形式有如下优点。
1)TN-C-S供电接地系统与TN-S系统相比较，PEN共线，减少了一根PE线；与TT系统相比较，TT系统需要采用剩余漏电动作保护器作接地故障保
图4 故障电压示意图(一)
图5 故障电压示意图(二)
护，而TN系统利用保护线路过电流兼作接地故障保护。根据该国的经济实力，可以节约一部分成本。
2)由于此供电接地系统设备均是户外型，TN系统需依赖等电位联结来达到防电击措施，然而任一处发生接地故障，都可能促使故障电压沿着PE线传导至其他处而引发危害。因此，在配电箱处将PEN线作重复接地，可以起到防止PE线出现故障从而影响系统的安全、可靠，也间接地加强自身设备因违规接电而带来的意外伤害。
3)低压配电箱处的重复接地，也间接地使配电箱处中性线的电位与变压器中性点的接地电位大体相同，从而提高了供电质量。
4结束语
供电接地系统决定了供电的可靠性和安全性，但由于供电所在环境的约束，往往达不到使用安全要求。合理使用多种供电接地系统的接地形式，可以达到安全可靠的效果。而现阶段至今后几年，海外城网供电项目仍有很多，并且大多数在较为落后的国家。因此，本文可为电气设计人员在设计相关类似项目时提供参考。
参考文献
[1]中国航空工业规划设计研究院.供配电系统设计规范(GB 50052-2009)[S].北京：中国计划出版社，2010.
Shielding and Grounding of Cable
Li Xiangyong / Li Qian
Lightning Protection Design in Swire Cold Chain Logistics for Ningbo Project
Zhang Bole
