配電變壓器及低壓開關柜的接地方案探討

付正義

關于地鐵變電所中配電變壓器及低壓開關柜的接地做法不盡相同，本文主要對現存的幾種做法進行分析比較，并給出推薦做法。地鐵的低壓系統接地方式采用TN-S，根據GB14050《系統接地的型式及安全技術要求》，系統的中性導體（N）與保護導體（PE）在電源處是連在一起的，其它部位是完全分開的，N線和PE線在在電源處統一接地，其它部分兩者是分開的。TN-S系統正常運行時，N線上有三相不平衡電流，PE線上沒有電流，PE線上也沒有電壓，外露可導電部分接到PE線上，安全可靠。在發生故障時，短路電流通過PE線流回電源中性點，由于PE線為銅排，阻抗很小，短路電流足夠大，可以使開關的過流保護動作而切斷故障，從而保護了設備和人身的安全。

注：GB14050-2008的第5.1.1條軌規定：“凡可被人體同時觸及的外漏可導電部分，應連接到同一接地系統”。

地鐵的配電系統設兩臺配電變壓器，分列運行，設置母聯開關，正常運行時，母聯開關分閘。當一臺配電變壓器退出運行時，進線開關分閘，母聯開關合閘，由另一臺配電變壓器帶一、二級負荷。

系統的理想的接線型式如下圖，圖中，N線和PE線在配電變壓器中性點接地。用電設備產生的三相不平衡電流要通過N線返回配電變中性點。發生單相接地短路時，短路電流流過PE線直接返回配電變壓器中性點，這時的短路電流是最大的，可啟動斷路器跳閘。不宜通過其它導體返回中性點，因為會使回路電阻增大，短路電流減小，斷路器可能不會跳閘。

除正常做法外，目前發現另外的三種接法，一種是：

這種接法是配電變壓器N線通過電纜接到接地母排，低壓開關柜內的PE線通過接地支線接至接地干線，接地干線再接至接地母排。這種情況下，發生單相接地短路，短路電流流過PE線-接地支線-接地干線-接地母排-接地電纜，最后返回配電變壓器中性點。由于接地支線和接地干線都是扁鋼，電阻較大，導致短路電流變小，斷路器無法跳閘。

第二種做法是：

這種接法是配電變壓器N線通過電纜接到接地母排，低壓開關柜內的PE線通過接地電纜接至接地母排。這種情況下，發生單相接地短路，短路電流流過PE線-接地電纜-接地母排-接地電纜，最后返回配電變壓器中性點。雖然接地電纜電阻也比較小，可以使開關跳閘，但由于短路電流流經兩端電纜返回中性點，也不是我們所希望的。

第三種做法是：

由于低壓開關柜是分兩排布置，兩段PE線沒有連通。這種情況下，正常供電沒有問題，但當一臺配電變退出，由另一臺配電變供電時：

當1#配電變退出時，由2#配電變供電。發生單相接地短路時，短路電流流過一段PE線-接地電纜-接地母排-接地電纜，最后返回2#配電變中性點。這種情況的短路電流也不是直接流回配電變中性點。

以上三種接法都不是理想的做法，理想的做法是將低壓開關柜內的PE線直接與配電變中性點連接，兩排開關柜的PE線連通，具體做法如下：

低壓開關柜內的PE線伸入配電變壓器外殼，配電變N線處引出銅排與PE線連接;兩排低壓開關柜內的PE線通過母線橋連通，配電變N線通過電纜接至接地母排。由于低壓開關柜PE線一般在柜子底部，需對配電變提出要求，N線引出銅排到底部，再與PE線連接。

（作者單位：徐州市城市軌道交通有限責任公司）