煤炭港口建筑及設(shè)備的電氣保護(hù)與接地

摘要：近年來，在我國國民經(jīng)濟(jì)高速增長的推動(dòng)下，我國煤炭工業(yè)獲得了快速發(fā)展，各大港口也加快煤炭泊位、場地的建設(shè)步伐，秦皇島港作為我國北煤南運(yùn)的重點(diǎn)港口在近年來先后建設(shè)了煤四期擴(kuò)容和煤五期工程。在煤炭港口建筑建設(shè)及設(shè)備安裝過程中，接地系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與安裝具有重要的地位，因?yàn)樗粌H關(guān)系到供電系統(tǒng)的可靠性，安全性而且關(guān)系到港口工作人員人身安全。一般來講，在建筑物、構(gòu)筑物供電設(shè)計(jì)中總包含有接地系統(tǒng)設(shè)計(jì)。隨著建筑物的要求不同，各類設(shè)備的功能不同，接地系統(tǒng)也相應(yīng)不同。煤炭港口建筑物及設(shè)備接地方式有以下幾種，現(xiàn)就其使用狀況及特點(diǎn)進(jìn)行分析。

關(guān)鍵詞：電氣保護(hù) TN-C

這里，我們先介紹一下接地系統(tǒng)中各字母的含義，后文不再贅述。第一個(gè)大寫英文字母“I”表示配電網(wǎng)中性點(diǎn)不接地或經(jīng)過高阻抗接地，“T”表示配電網(wǎng)中性點(diǎn)直接接地；第二個(gè)大寫英文“T”表示電氣設(shè)備金屬外殼接地，“N”表示電氣設(shè)備外殼接零。第三個(gè)大寫英文“C”表示混合系統(tǒng)，第四個(gè)大寫英文“S”表示分開或單獨(dú)設(shè)置。

1 TN－C系統(tǒng)

TN－C系統(tǒng)被稱之為三相四線系統(tǒng)，該系統(tǒng)中性線N與保護(hù)接地PE合二為一，通稱PEN線。這種接地系統(tǒng)目前應(yīng)用最為廣泛。他的優(yōu)點(diǎn)是投資較為節(jié)省，節(jié)約導(dǎo)線。在一般情況下，只要開關(guān)保護(hù)裝置和PEN線截面選擇恰當(dāng)，是能夠滿足供電可靠性和用電安全性的。這種系統(tǒng)中，當(dāng)三相負(fù)載不平衡或只有單項(xiàng)用電設(shè)備時(shí)，PEN線中有電流通過。這種接地系統(tǒng)雖對接地故障靈敏度高，線路簡單，但它只適合用于三相負(fù)荷較平衡的場所。在煤炭港口，特別是一些低壓設(shè)備一般采用這種系統(tǒng)，因?yàn)檫@些低壓設(shè)備均屬于三相設(shè)備，負(fù)載平衡度較高。從理論上講，TN-C系統(tǒng)的缺點(diǎn)是，當(dāng)PEN線斷線時(shí)，在斷線點(diǎn)以后的設(shè)備外殼上，會(huì)出現(xiàn)負(fù)載中性點(diǎn)偏移，可能出現(xiàn)危險(xiǎn)電壓。而且，若斷線點(diǎn)后某一設(shè)備發(fā)生碰殼故障，因?yàn)闆]有電流回路存在，開關(guān)裝置不會(huì)動(dòng)作，沒造成設(shè)備外殼帶有危險(xiǎn)的相電壓。既然如此，為什么港口設(shè)備還大量使用這種接地系統(tǒng)呢？因?yàn)槊禾扛劭谠O(shè)備是以皮帶輸送機(jī)械及轉(zhuǎn)接塔為主，他們都與大地有著緊密的連接，產(chǎn)生一種并聯(lián)接地效應(yīng)，使得港口設(shè)備的自身的接地電阻都非常小，那么安裝在其上各類低壓電氣設(shè)備外殼自然就處于一個(gè)良好接地狀態(tài)。從供電角度來看，又可以看作是PEN線在設(shè)備的一種良好的重復(fù)接地。這樣，即使出現(xiàn)PEN線斷線，斷線點(diǎn)后側(cè)設(shè)備出現(xiàn)碰殼故障，設(shè)備側(cè)還有重復(fù)接地在起作用，這樣就大大的降低了操作人員觸電的危險(xiǎn)。

2 TN－C－S系統(tǒng)

TN－C－S系統(tǒng)由兩個(gè)接地系統(tǒng)組成，配電系統(tǒng)的前面是TN－C系統(tǒng)，后面則是是TN－S系統(tǒng)，它兼有兩者的優(yōu)點(diǎn)，保護(hù)性能介于兩者之間。該系統(tǒng)一般用在港口設(shè)有變電站，低壓進(jìn)線的車間及建筑物，即配電系統(tǒng)末端有較高供電要求或有較多弱電設(shè)備的場所。其特點(diǎn)是在進(jìn)戶之前采用三相四線TN－C系統(tǒng)，進(jìn)戶處做重復(fù)接地，進(jìn)戶后變成TN－S系統(tǒng)。在港口實(shí)踐過程中，這種系統(tǒng)主要用于TN-C系統(tǒng)的升級。當(dāng)有一個(gè)舊廠房或建筑物需要改造原有的配電系統(tǒng)時(shí)，出于種種原因，無法更換入戶電源時(shí)，我們就在線路入戶處，把PEN線進(jìn)行重復(fù)接地，然后再另外安裝接地保護(hù)PE線。需要注意的是，中性線N與保護(hù)接地線PE在進(jìn)戶時(shí)共同接地后，不能再有任何電氣連接。否則，PE線就會(huì)失去了作用。這種系統(tǒng)的特點(diǎn)是，正常情況下，該系統(tǒng)的中性線N常會(huì)帶電，PE線不會(huì)帶電。而PE線所連接的設(shè)備外殼及金屬構(gòu)件在系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，始終不會(huì)帶電。因此TN－S接地系統(tǒng)明顯提高了人及物的安全性。但是，這種系統(tǒng)要求入戶處的PEN線必須接地良好，要定期進(jìn)行檢查測試，另外，盡量在PE線上其它部位應(yīng)再次重復(fù)接地，以保證系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性。

3 TN－S系統(tǒng)

TN－S是一個(gè)三相四線加PE線的接地系統(tǒng)就是俗稱的“三相五線制”。它的N線和PE線是分開設(shè)置的。所有設(shè)備的外殼只與公共的PE線相連接。N線僅當(dāng)三相負(fù)載不平衡時(shí)或只有單相負(fù)載時(shí)才有電流通過，S線在正常運(yùn)行狀態(tài)下不會(huì)有電流通過，它只保護(hù)操作人員防止觸電。TN－S系統(tǒng)的特點(diǎn)是，中性線N與保護(hù)接地線PE除在電源中性點(diǎn)共同接地外，其后，兩線之間及兩線對地之間必須進(jìn)行絕緣，不能有任何電氣連接。在煤炭港口，這種系統(tǒng)在新建煤炭港口建筑物，調(diào)度機(jī)房及控制室大量使用。它的優(yōu)點(diǎn)很多，主要有以下幾個(gè)方面：

3.1 如果N線出現(xiàn)意外斷開的話，將會(huì)出現(xiàn)中性點(diǎn)偏移的情況，有可能造成設(shè)備出現(xiàn)故障甚至損毀設(shè)備。但是不會(huì)對設(shè)備外殼造成任何影響，不會(huì)在設(shè)備外殼上出現(xiàn)危險(xiǎn)電壓。在這里必須糾正一個(gè)概念，TN-S系統(tǒng)保護(hù)的是防止人受到觸電傷害，而不是去保護(hù)設(shè)備本身。

3.2 正常運(yùn)行時(shí)在三相負(fù)載嚴(yán)重不平衡時(shí)或單相負(fù)載較大時(shí)，在N線上會(huì)出現(xiàn)較大電流，從而產(chǎn)生較大電壓。這時(shí)候，PE線上沒有電流流過，仍然處于零電位，不會(huì)出現(xiàn)危險(xiǎn)電壓。

3.3 在正常情況下，PE線上沒有電流通過。這樣用電設(shè)備之間就不會(huì)產(chǎn)生電磁干擾，適用于有較多電子信息設(shè)備的場所。

既然TN-S系統(tǒng)有這么多優(yōu)點(diǎn)，那我們在現(xiàn)場全用它不就更好嗎。其實(shí)，這種想法并沒有錯(cuò)，但是這種系統(tǒng)它消耗的導(dǎo)電材料多，成本高，投資較大，不經(jīng)濟(jì)，而且港口設(shè)備有其自身的特點(diǎn)，使用TN-S系統(tǒng)會(huì)造成不必要的浪費(fèi)。

在實(shí)際工程實(shí)踐中，使用這種系統(tǒng)需要注意以下幾點(diǎn)：①專用保護(hù)線PE不許斷線，也不許進(jìn)入漏電開關(guān)。這樣，會(huì)造成漏電開關(guān)誤動(dòng)作甚至無法合閘。②干線上使用漏電保護(hù)器，工作零線不得有重復(fù)接地，而PE線應(yīng)有重復(fù)接地，但是不應(yīng)經(jīng)過漏電保護(hù)器，所以TN-S系統(tǒng)供電干線上也可以安裝漏電保護(hù)器。③考慮到TN-S方式供電系統(tǒng)安全可靠，在各類工程開工前的“三通一平”（電通、水通、路通和地平）應(yīng)盡可能采用TN-S方式供電系統(tǒng)。

4 TT系統(tǒng)

通常稱TT系統(tǒng)為三相四線接地系統(tǒng)。該系統(tǒng)常用于低壓共用用戶，即用于為裝備配電變壓器，從外面引進(jìn)低壓電源的小型用戶。TT系統(tǒng)的特點(diǎn)是中性線N與設(shè)備保護(hù)接地線PE沒有電氣連接，即中性點(diǎn)接地與PE線接地是分開的。該系統(tǒng)在正常運(yùn)行時(shí)，不管三相負(fù)荷平衡不平衡，在中性線N帶電情況下，PE線不會(huì)帶電。但是，在這種系統(tǒng)中，當(dāng)外殼故障帶電時(shí)，故障電流將沿低阻值低壓工作接地構(gòu)成回路。由于工作接地的接地電阻很小，設(shè)備外殼將帶有接近相電壓的故障對地電壓，有較大的電擊危險(xiǎn)，因此，必須采用附加的防觸電措施。所以說，一般情況下不采用TT系統(tǒng)。如果必須使用，則應(yīng)加裝漏電保護(hù)器或其他裝置限制故障持續(xù)時(shí)間。在煤炭港口內(nèi)，一般不采用這種接地系統(tǒng)。

5 IT系統(tǒng)

IT系統(tǒng)是三相三線式接地系統(tǒng)，該系統(tǒng)變壓器中性點(diǎn)不接地或經(jīng)阻抗接地，沒有中性線N，只有380V線電壓存在，無相電壓（220V），設(shè)備保護(hù)接地線PE各自獨(dú)立接地。這種系統(tǒng)用在煤炭港口高壓動(dòng)力纜及井下供電系統(tǒng)中。它的主要特點(diǎn)是系統(tǒng)的某一相因?yàn)橐馔獍l(fā)生觸殼故障時(shí)，由于不構(gòu)成直接的電氣回路使得外殼不會(huì)帶有較大的故障電流，系統(tǒng)基本上可以運(yùn)行。當(dāng)然這種運(yùn)行狀態(tài)也是不正常的，國標(biāo)中對這種故障持續(xù)時(shí)間也做了相關(guān)的規(guī)定。它的缺點(diǎn)是，負(fù)載設(shè)備外殼必須安裝保護(hù)接地，這將大大降低設(shè)備外殼與大地的漏電電壓，保證人身安全。如果沒有，將會(huì)對人身造成傷害。現(xiàn)在又出現(xiàn)了問題，上面已經(jīng)說了既然系統(tǒng)不構(gòu)成直接的電氣回路不就是安全了嗎？其實(shí)不然，系統(tǒng)雖然沒有直接的電氣回路，但是當(dāng)在潮濕的天氣時(shí)，或者線路較長、絕緣水平較低的情況下，通過間接回路發(fā)生電擊的危險(xiǎn)性也是非常大的，所以說，設(shè)備外殼的保護(hù)接地是非常必要的。另外，這種系統(tǒng)沒有中性線N，只能應(yīng)用與工業(yè)設(shè)備中，不適用于有許多單相設(shè)備的民用及工業(yè)建筑物。

以上就是港口建設(shè)中幾種常見的接地系統(tǒng)介紹?，F(xiàn)在，由于計(jì)算機(jī)技術(shù)及通信技術(shù)的快速發(fā)展，港口也逐漸實(shí)現(xiàn)了辦公自動(dòng)化，各種各樣的電子設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、通訊設(shè)備、監(jiān)控設(shè)備使得港口生產(chǎn)作業(yè)方式發(fā)生了較大的改變。人們在控制室內(nèi)皆可以操作各種港口機(jī)械設(shè)備，提高了工作效率，降低了工作強(qiáng)度。上述辦公設(shè)備的大量使用，使得港口的建筑設(shè)施向民用化發(fā)展，對港口供電系統(tǒng)的要求越來越高。正如前文所說，前些年港口在進(jìn)行建設(shè)時(shí)，建筑物供電系統(tǒng)一般采用的是TN－C系統(tǒng)，這種系統(tǒng)已經(jīng)出現(xiàn)了越來越多的問題，已經(jīng)不能夠適應(yīng)現(xiàn)代的需要。在港口的辦公大樓內(nèi)，單相用電設(shè)備越來越多，電子辦公設(shè)備也越來越多，單相負(fù)荷比重較大，這樣造成三相負(fù)荷通常是不平衡的，因此在中性線N中帶有隨機(jī)電流。另外，由于白熾燈的逐步淘汰，熒光燈照明的大量采用，使得其所產(chǎn)生的三次諧波疊加在N線上，就加大了N線上的電流量，如果將N線接到設(shè)備外殼上，容易造成電擊或火災(zāi)事故，此外，TN－C系統(tǒng)容易產(chǎn)生較多的電磁干擾，造成各種精密電子儀器設(shè)備不能夠正常運(yùn)轉(zhuǎn)，所以說，在未來的港口辦公供電系統(tǒng)選擇中，TN－C系統(tǒng)將逐漸被淘汰，TN－S系統(tǒng)將成為主要供電形式。