變電所系統接地實施方法分析

吳群峰

摘 要：正確設置變電所變壓器中性點的接地，防止雜散電流引起的電氣火災、地下金屬部分被腐蝕、對信息技術設備造成干擾等后果。分析了多電源10/0.4 kV變電所系統接地中的變壓器中性點直接就地接地法和一點接地法兩種方法，比較了這兩種方法的優劣，說明了一點接地法在預防雜散電流問題方面比變壓器中性點直接就地接地法更加可靠，提出了使用一點接地法要注意的問題。

關鍵詞：系統接地；多電源TN；雜散電流；一點接地

中圖分類號：TM862 文獻標識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.07.159

隨著我國經濟的不斷增長，我國的電力企業也得到了十分良好的發展機會。但是在我國一些變電所發展的過程中，仍存在著許多的問題，中性點不直接接地的運行方式是一些變電所接地系統中的主要特征。如果有問題發生，較長的電網輸電線路會出現間歇性的過壓電，影響了輸電設備的絕緣性能。因此，如何保證變電所安全、穩定運行成為了人們關心的問題。下面就此進行討論分析。

1 雜散電流

中性線電流除通過本回路的中性線返回電源，還通過其他并聯通路返回電源，這部分中性線電流被稱作雜散電流。

雜散電流可能引起下述電氣災害：①可感應產生雜散電磁場，干擾重要敏感信息技術設備的正常工作；②可能因不正規通路導電不良而打火，引燃可燃物起火；③如果以大地為通路返回電源，可能形成電池，因電化學反應腐蝕接地極、地下基礎鋼筋或金屬管道等金屬部分。

GB/T 16895.1—2008、IEC 60364-1—2005、GB/T 50065—2011中的一點接地規定正是基于消除多電源TN系統雜散電流，以滿足電磁兼容性要求，而GB 50303—2002對此未作考慮。下面就對兩種做法作一比較。

2 變壓器中性點直接就地接地

長期以來，對于含多電源的10/0.4 kV變電所系統接地，我國的做法為變壓器中性點直接就地接地法，即按照《建筑電氣工程施工質量驗收規范》（GB 50303—2002）第5.1.2條規定執行。

當兩臺變壓器的主進開關為3P、聯絡開關為4P以及主進開關、聯絡開關均為4P時，雜散電流是否存在呢？分析過程同上，限于篇幅原因，此處不一一繪圖，僅列表1來說明中性點直接接地時，雙變壓器開關級數與雜散電流的關系。從防范雜散電流的角度來看，主進、聯絡開關均為4P的效果是最好的，主進開關為3P、聯絡開關為4P的效果次之，主進、聯絡開關均為3P的效果是最差的。

但是主進開關用4P有以下幾個問題：①N母排裝設開關，增加“斷零”危險；②4P開關浪費；③中性點這段出線是PEN線，主進用4P違反了“PEN線不得斷開”的強制性條文。盡管如此，個別地區審圖仍要求采用4P開關。

實施中性點直接就地接地后，低壓屏內帶電導體除相母線外，另外的母線標注為N母排，此時，聯絡開關用4P值得推薦，因為單臺變壓器帶兩組低壓屏的運行狀態較少，而兩臺變壓器分列運行時，此種方式有效減少了雜散電流。因此，《低壓配電設計規范》（GB 50054—2011）中3.1.16條規定，在電路中需防止電流流經不期望的路徑時，可選用具有斷開中性極的開關電器；《民用建筑電氣設計規范》（JGJ 16—2008）中第7.5.3條規定，TN-C-S、TN-S系統中的電源轉換開關應切斷相導體和中性導體的四級開關。

減少雜散電流和采用3P開關是一對矛盾體——采用3P開關，必然會產生雜散電流；而減少雜散電流，需要采用4P開關。解決矛盾的辦法就是IEC標準規定的一點接地方法。

3 一點接地

引言中已提到《低壓電氣裝置第1部分：基本原則、一般特性評估和定義》（GB/T 16895.1—2008/IEC 60364-1—2005）、《交流電氣裝置的接地設計規范》（GB/T 50065—2011）關于一點接地的文字規定。各處標注的含義如下：①不允許電源中性點直接就地接地。②兩電源中性點間的連接線必須加絕緣體。這根線的作用類同PEN線，但不得從這根連接線的回路上連接用電設備。③只能在此處將此連接線和PE線相連接而實現系統接地，此連接點可在多臺變壓器的變電所低壓配電盤內，也可在電氣裝置電源進線的總配電箱內。④電氣裝置內的PE線可多次重復接地。

在這兩本規范中，多電源TN系統沒有TN-S系統，規范對此系統的表述為“對用電設備采用單獨的PE和N的多電源TN-C-S系統”。也就是說，對于樓內設有變電站的建筑物來說，其整體是TN-S系統，但變電所這個小系統是TN-C-S系統。

“一點接地”并不是指PE保護接地線的接地，而是指從變壓器或發電機中性點引出的PEN線的接地，即從電源中性點引出的PEN線只能在低壓配電柜或總配電屏處與PE線一點接地。在同一建筑物內，不得再在其他處接地。這是對于電源處的系統接地所作的規定。當從此系統引出TN-C和TN-C-S系統時，在電氣裝置外的低壓配電線路上，只要有可能，就需將PEN線做重復接地，因為PEN線內有中性線電流產生的電壓降導致PEN線的對地電位，重復接地可降低這一電位。而對于PE線而言，無論是哪一種接地系統，也不論是在電氣裝置內或外，只要有可能，將PE線多次重復接地，以降低電氣裝置外露導電部分的電位總是有好處的。

4 實施一點接地應注意的問題

從以上分析可看出，一點接地既能防范雜散電流，又不必為此使用4P開關，好處顯而易見。但是目前全盤否定中性點直接就地接地的做法不太現實，從設計角度看有以下兩點原因：①很多設計者還沒有意識到雜散電流的危害，畢竟多年來一直采用多點接地似乎也沒有造成很明顯的危害，況且作為實際存在的雜散電流，無測量出的定量值和計算方法，讓人感覺雜散電流僅停留在理論階段。②在新的強制性國家標準和國家標準圖集實施之前，現有規范間存在矛盾，供電部門也不認可變壓器中性點在低壓屏內一點接地的實施方法，使得設計者執行起來難度很大。好在《建筑電氣工程施工質量驗收規范（征求意見稿）》中刪除了“接地裝置引出的接地干線與變壓器的低壓側中性點直接連接”的規定，改為“變壓器中性點的接地連接型式及接地電阻值必須符合設計要求。”這為我們設計院執行并推廣“一點接地”提供了可能。目前過渡階段可先在數據中心、爆炸危險場所等雜散電流對其影響較大的場所采用一點接地法，并逐步實現所有多電源系統的一點接地。

實施一點接地應注意的問題主要有：①變電所實施一點接地，低壓屏內帶電回路導體名稱分別為L1、L2、L3、PEN，不帶電回路導體名稱為PE。因此低壓配電屏的主進和聯絡開關切不可使用4P開關。②對于多電源系統的一點接地，不是每臺電源都需在其各自的低壓屏內一點接地，而是多電源作為整體，在任一臺電源的低壓屏內將PEN線與PE線一點連接。③此系統可引出除IT系統外的TN-C、TN-S、TN-C-S和TT系統。引出TN-C-S系統時需注意，TN-C-S系統使用剩余電流動作保護器時，PEN導體不得接在其負荷側，保護導體與PEN導體的連接應在剩余電流動作保護器電源側進行。

5 結束語

綜上所述，雜散電流會造成技術設備無法正常工作、火災和地下金屬被腐蝕等嚴重的問題，使用一點接地法可以較好地防止出現這類問題，并能解決一些運行的矛盾。我們在使用一點接地法時要注意相關的問題，切實保證電力系統處在良好的運行狀態，這樣才能創造更好的經濟和社會效益。

參考文獻

[1]凌智敏.多電源TN 系統的N 線在哪里一點接地[J].建筑電氣，2013，32（5）：3-11.

[2]王厚余.低壓電氣裝置的設計安裝和檢驗[M].第三版.北京：中國電力出版社，2012.

〔編輯：王霞〕

Abstract： The correct setting substation transformer neutral point grounding to prevent electrical fires caused by stray currents， underground metal parts are corrosion， IT equipment and other consequences caused by interference. Analysis of multiple power 10 / 0.4 kV transformer substation grounding system neutral grounding method and direct in situ ground that the two methods， comparison of the advantages and disadvantages of the two methods， illustrates the point grounding method in preventing Miscellaneous aspects of stray current problem directly in situ ground method is more reliable than the transformer neutral point grounding method is proposed to use a little attention problems.

Key words： system ground； multiple power TN； stray current； point grounding