石油鉆機(jī)安全用電的接地方式

摘 要：本文主要分析了供電系統(tǒng)的接地方式，結(jié)合石油鉆井行業(yè)的特點(diǎn)來選擇合適它本身的供電系統(tǒng)的接地方式。

關(guān)鍵詞：石油鉆機(jī)；接地方式

隨著設(shè)計(jì)和生產(chǎn)能力的不斷提高，我們石油鉆機(jī)出口數(shù)量逐年增加。隨著出口設(shè)備的增加，我們電控設(shè)備的設(shè)計(jì)應(yīng)首先考慮到安全問題。電控系統(tǒng)的接地直接關(guān)系到用戶的人身和財(cái)產(chǎn)安全，以及電氣設(shè)備和電子設(shè)備的正常運(yùn)行。如何針對(duì)實(shí)際情況選擇合適的接地系統(tǒng)，確保配電系統(tǒng)及電氣設(shè)備的安全使用，是我們?cè)O(shè)計(jì)人員面臨的首要問題。我們首先分析不同接地系統(tǒng)，然后根據(jù)石油鉆井行業(yè)的特點(diǎn)來選擇它的接地方式。

接地方式按照配電系統(tǒng)和電氣設(shè)備的不同接地組合分類。按IEC60364規(guī)定，接地系統(tǒng)一般由兩個(gè)字母組成，必要時(shí)可加后續(xù)字母。

第一個(gè)字母：表示電源中性點(diǎn)對(duì)地的關(guān)系

T：直接接地

I：不接地，或通過阻抗與大地相連

第二個(gè)字母：表示電氣設(shè)備外殼與大地的關(guān)系

T：獨(dú)立于電源接地點(diǎn)的直接接地

N：表示直接與電源系統(tǒng)接地點(diǎn)或與該點(diǎn)引出的導(dǎo)體相連

后續(xù)字母：表示中性線與保護(hù)線之間的關(guān)系

C：表示中性線N與保護(hù)線PE合二為一（PEN線）

S：表示中性線N與保護(hù)線PE分開

C-S：表示在電源側(cè)為PEN線，從某一點(diǎn)分開為中性線N和保護(hù)線PE低壓配電系統(tǒng)有三種形式：TT系統(tǒng)＼TN系統(tǒng)＼IT系統(tǒng)

TT系統(tǒng)

TT方式是指將電氣設(shè)備的金屬外殼直接接地的保護(hù)系統(tǒng)，稱為保護(hù)接地系統(tǒng)，也稱TT系統(tǒng)。第一個(gè)符號(hào)T表示電力系統(tǒng)中性點(diǎn)直接接地；第二個(gè)符號(hào)T表示負(fù)載設(shè)備外露不與帶電體相接的金屬導(dǎo)電部分與大地直接聯(lián)接，而與系統(tǒng)如何接地?zé)o關(guān)。在TT系統(tǒng)中負(fù)載的所有接地均稱為保護(hù)接地，如下圖所示。這種系統(tǒng)的特點(diǎn)如下。

當(dāng)電氣設(shè)備的金屬外殼帶電（相線碰殼或設(shè)備絕緣損壞而漏電）時(shí)，由于有接地保護(hù)，可以大大減少觸電的危險(xiǎn)性。但是，低壓斷路器（自動(dòng)開關(guān)）不一定能跳閘，造成漏電設(shè)備的外殼對(duì)地電壓高于安全電壓，屬于危險(xiǎn)電壓。

當(dāng)漏電電流比較小時(shí)，即使有熔斷器也不一定能熔斷，所以還需要漏電保護(hù)器作保護(hù)，困此TT系統(tǒng)難以推廣。

TT系統(tǒng)接地裝置耗用鋼材多，而且難以回收、費(fèi)工時(shí)、費(fèi)料。

TN系統(tǒng)

這種供電系統(tǒng)是將電氣設(shè)備的金屬外殼與工作零線相接的保護(hù)系統(tǒng)，稱作接零保護(hù)系統(tǒng)，用TN表示。它的特點(diǎn)如下：

一旦設(shè)備出現(xiàn)外殼帶電，接零保護(hù)系統(tǒng)能將漏電電流上升為短路電流，這個(gè)電流很大，是TT系統(tǒng)的5.3倍，實(shí)際上就是單相對(duì)地短路故障，熔斷器的熔絲會(huì)熔斷，低壓斷路器的脫扣器會(huì)立即動(dòng)作而跳閘，使故障設(shè)備斷電，比較安全。

TN系統(tǒng)節(jié)省材料、工時(shí)，在我國和其他許多國家廣泛得到應(yīng)用，可見比TT系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)多。TN方式供電系統(tǒng)中，根據(jù)其保護(hù)零線是否與工作零線分開而劃分為TN-C和TN-S等兩種。

TN-C系統(tǒng)

它是用工作零線兼作接零保護(hù)線，可以稱作保護(hù)中性線，可用NPE表示，如下圖所示。這種供電系統(tǒng)的特點(diǎn)如下。

由于三相負(fù)載不平衡，工作零線上有不平衡電流，對(duì)地有電壓，所以與保護(hù)線所聯(lián)接的電氣設(shè)備金屬外殼有一定的電壓。

如果工作零線斷線，則保護(hù)接零的漏電設(shè)備外殼帶電。

如果電源的相線碰地，則設(shè)備的外殼電位升高，使中性線上的危險(xiǎn)電位蔓延。

TN-C系統(tǒng)干線上使用漏電保護(hù)器時(shí)，工作零線后面的所有重復(fù)接地必須拆除，否則漏電開關(guān)合不上；而且，工作零線在任何情況下都不得斷線。所以，實(shí)用中工作零線只能讓漏電保護(hù)器的上側(cè)有重復(fù)接地。

PEN線中的電流在有爆炸危險(xiǎn)的環(huán)境中會(huì)引起爆炸。

TN-C方式供電系統(tǒng)只適用于三相負(fù)載基本平衡情況。

TN-S系統(tǒng)

它是把工作零線N和專用保護(hù)線PE嚴(yán)格分開的供電系統(tǒng)，稱作TN-S供電系統(tǒng)，如下圖所示，TN-S系統(tǒng)的特點(diǎn)如下。

系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，專用保護(hù)線上不有電流，只是工作零線上有不平衡電流。PE線對(duì)地沒有電壓，所以電氣設(shè)備金屬外殼接零保護(hù)是接在專用的保護(hù)線PE上，安全可靠。

作零線只用作單相照明負(fù)載回路。

專用保護(hù)線PE不許斷線，也不許進(jìn)入漏電開關(guān)。

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線有重復(fù)接地，但是不經(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。

TN-C-S系統(tǒng)

在系統(tǒng)某一點(diǎn)起，PEN分為保護(hù)線和中性線，分開后，中性線（N）對(duì)地絕緣（注：PEN線分開后，不能再合并）。TN-C-S供電系統(tǒng)是在TN-C系統(tǒng)上臨時(shí)變通的作法。所以TN-C-S系統(tǒng)只是一種臨時(shí)性的供電系統(tǒng)。

IT系統(tǒng)

IT系統(tǒng)的電源不接地或通過阻抗接地，電氣設(shè)備的外殼可直接接地或通過保護(hù)線接至單獨(dú)接地體。IT系統(tǒng)的特點(diǎn)如下

單相接地第一次故障時(shí)，故障電流小，可不切斷電源，警報(bào)設(shè)備報(bào)警，通過檢查線路消除故障，供電連續(xù)性較高。

可采用剩余電流保護(hù)器（RCD）進(jìn)行人身和設(shè)備安全保護(hù)。

如果消除第一次故障前，又發(fā)生第二次故障，如不同相的接地短路，故障電流很大，非常危險(xiǎn)，因此對(duì)一次故障探測(cè)報(bào)警設(shè)備的要求較高，以便及時(shí)消除和減少出現(xiàn)雙重故障的可能性，保證IT系統(tǒng)的可靠性。

通過對(duì)以上幾種接地系統(tǒng)的分析，結(jié)合石油鉆井行業(yè)的特點(diǎn)：要有連續(xù)性，有易燃易爆氣體存在的可能，供電距離較短，有專職維護(hù)服務(wù)人員等。我們覺得IT系統(tǒng)和TN-S系統(tǒng)應(yīng)該是比較符合石油鉆井行業(yè)對(duì)接地系統(tǒng)的要求的。

參考文獻(xiàn)：

[1]周超，王常余.注冊(cè)電氣工程師自學(xué)問答.機(jī)械工業(yè)出版社，2005.

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