大型水電站二次盤柜的接地施工

蔣池劍 余祖良 鄭智勇 馬峰 高海歐

摘 要：以現有二次盤柜接地規程為依據，依次分析了各種功能接地的技術要求，提出了滿足現有規程的二次盤柜接地施工方案。

關鍵詞：二次盤柜;一次接地;二次接地;信號接地;等電位接地網

0 ? ?引言

大型水電站二次盤柜的接地可分為兩種：一種是一次接地，包括二次盤柜的保護地（安全地）、電源系統地、二次電纜屏蔽地、電纜鎧裝層接地、防雷地;另一種是二次接地，包括等電位接地網接地、信號接地。大型水電站二次盤柜一般分布在開關站繼保樓、中控樓、主廠房發電機層、副廠房等不同的區域，并且不同區域之間的距離近則幾百米，遠則上千米。二次盤柜內部不同性質的接地的要求是不一樣的，在電力系統中一次接地要求多點接地，以提高可靠性，但會產生環流和電磁干擾;二次接地要求單點接地，要避免產生電磁干擾。

本文依次分析大型水電站二次盤柜一次接地與二次接地的規程依據，最后提出大型水電站二次盤柜接地施工方案。

1 ? ?二次盤柜槽鋼接地的規程依據

關于二次盤柜保護地（安全地）接地的規程依據，依據《電氣裝置安裝工程 盤、柜及二次回路接線施工及驗收規范》（GB 50171—2012）第7.0.1條，盤、柜下部的槽鋼要求兩點接地，并且在現場槽鋼與二次盤柜之間沒有絕緣措施。架在槽鋼上方的盤柜柜體因為重力的原因也會接地。因此，二次盤柜保護地（安全地）是兩點以上接地的。

2 ? ?信號接地的定義和規程依據

信號的定義：將二次系統裝置內部電路板和芯片邏輯信號的公共端接到等電位接地網，使其成為穩定的參考零電位。也有文獻資料將信號接地稱之為工作接地或邏輯接地。

關于信號接地有如下4條規程：

（1）《發電廠電力網絡計算機監控系統設計技術規程》（DL/T 5226—2013）第8.3.1條：“NCS設備的保護接地、工作接地（也稱邏輯接地）不應混接，工作接地應實現一點接地。”

（2）《電氣裝置安裝工程 盤、柜及二次回路接線施工及驗收規范》（GB 50171—2012）第7.0.12條第1款：“計算機監控系統設備的信號接地不應與保護接地和交流工作接地混接。”

（3）《電氣裝置安裝工程 盤、柜及二次回路接線施工及驗收規范》（GB 50171—2012）第7.0.12條第3款：“信號接地宜采用并聯一點接地方式。”

（4）《水力發電廠計算機監控系統設計規程》（DL/T 5065—2009）第11.0.3條：“監控系統的各盤柜內應設與柜體絕緣、截面積不小于100 mm2的接地銅排，盤柜內應與接地網相連的各種功能地（工作地）應采用截面面積不小于4 mm2的多股銅導線連接到上述銅排。” “各盤柜內的接地銅排應經由截面不小于50 mm2的銅纜分別引至等電位接地網。” “監控系統的各盤柜的保護地（即安全地或機殼地），應當與電廠的主接地網可靠連接。”

以上4個規程明確要求信號接地實行單點接地，并且必須與盤柜殼體絕緣。《電力系統接地技術》（何金良，曾嶸主編）第15.4.2條：“對于頻率低于300 kHz的設備，單點接地效果最好。”據相關文獻，電力系統二次設備頻率一般低于300 kHz。因此，大型水電站二次盤柜信號接地實行并聯單點接地。

3 ? ?等電位接地網的定義和規程依據

等電位接地網的定義：為了減小空間電磁場對二次電纜和二次設備產生的電磁干擾，并使二次設備信號接地實現并聯單點接地，由帶絕緣的水平導體縱橫連接構成的各節點處于等電位的接地網，其最終與主接地網一點接地。其也可稱為二次接地網或抗干擾接地網。

又依據《國家電網有限公司十八項電網重大反事故措施》（2018修訂版）15.6.2.1條：“在保護室屏柜下層的電纜室（或電纜溝道）內，沿屏柜布置的方向逐排敷設截面積不小于100 mm2的銅排（纜），將銅排（纜）的首端、末端分別連接，形成保護室內的等電位地網。該等電位地網應與變電站主地網一點相連，連接點設置在保護室的電纜溝道入口處。”該條標準明確要求了等電位地網應與變電站主地網一點相連。

4 ? ?二次盤柜內部接地銅排的規程依據

（1）《發電廠電力網絡計算機監控系統設計技術規程》（DL/T 5226—2013）第8.3.2條：“NCS不設置計算機系統專用接地網，應設置總接地板構成零電位母線。總接地板應與屏柜殼體絕緣，并以電纜或絕緣導體與主接地網可靠連接，保證系統一點接地。”

（2）《發電廠電力網絡計算機監控系統設計技術規程》（DL/T 5226—2013）第8.3.3條：“裝設電子裝置的屏柜宜設置專用的、與屏柜殼體絕緣的接地銅排母線。”

（3）《水力發電廠計算機監控系統設計規程》（DL/T 5065—2009）第11.0.3條：“監控系統的各盤柜內應設與柜體絕緣、截面積不小于100 mm2的接地銅排，盤柜內應與接地網相連的各種功能地（工作地）應采用截面面積不小于4 mm2的多股銅導線連接到上述銅排。” “各盤柜內的接地銅排應經由截面不小于50 mm2的銅纜分別引至等電位接地網。” “監控系統的各盤柜的保護地（即安全地或機殼地），應當與電廠的主接地網可靠連接。”

由以上3個規程可知，盤柜內部與等電位接地網連接的接地匯集排必須與柜體絕緣，只有這樣才能保證等電位接地網不通過盤柜基礎槽鋼接地，此接地匯集排接入盤柜的邏輯信號接地（也稱功能地或工作地），此接地排稱之為二次（信號）接地匯集排。

盤柜的安全地（或機殼地）不能接入等電位接地網，那么在盤柜內部必須另外再裝一個一次（公共）接地匯集排，與主接地網就近連接，此公共接地匯集排可以直接與盤柜底座連接，盤柜內部的安全接地、保護接地、二次電纜屏蔽接地、二次電纜鎧裝接地、SPD防雷端子的接地、電源系統地接入一次（公共）接地匯集排。所以發電機旁LCU盤柜、繼電保護室、通信室、監控室等二次盤柜內部接地實行二次（信號）專用接地匯集排與一次（公共）接地匯集排分離措施。

綜上所述，國網《關于印發協調統一基建類和生產類標準差異條款（變電部分）的通知》（辦基建〔2008〕20號）第30條和《國家電網有限公司十八項電網重大反事故措施》（2018修訂版）第15.6.2.3條，關于“微機保護與控制裝置盤柜下部接地排不要求與屏柜絕緣”的做法有待商榷。按照反措此條施工的等電位接地網會通過盤柜槽鋼多點接地，違反了等電位接地網單點接地的基本原則。如果一定要遵循“微機保護與控制裝置盤柜下部接地排不要求與屏柜絕緣”的話，必須在槽鋼與二次盤柜之間加入絕緣措施。

5 ? ?二次盤柜底部一次（公共）接地排和與之連接銅纜的截面積依據

（1）《國家電網有限公司十八項電網重大反事故措施》（2018修訂版）第15.6.2.7條規定，端子箱（匯控柜、智能控制柜）內銅排和與之連接的銅纜采用截面積不小于100 mm2的規格。

（2）《通信局（站）防雷與接地工程設計規范》（GB 50689—2011）第3.5.2條規定，接地匯集線采用截面積不小于90 mm2銅排。

（3）《建筑物電子信息系統防雷技術規范》（GB 50343—2012）第5.2.2條規定，樓層等電位端子板采用截面積不小于100 mm2銅排。

綜合以上3個規程，本文主張二次盤柜一次（公共）排的截面積不應小于端子箱里面銅排的規格，二次盤柜底部一次（公共）接地排和與之連接銅纜的截面積不小于100 mm2。

6 ? ?二次盤柜正確的接地施工方案

（1）發電機旁LCU盤柜、主變LCU盤柜、GIS LCU盤柜、繼電保護室、通信室、信息網絡室等二次盤柜內部接地實行二次（信號）專用接地匯集排與一次（公共）接地匯集排分離措施，二次（信號）專用接地匯集排采用絕緣子與二次盤柜本體絕緣，盤柜內部的信號接地端子和盤柜內二次（信號）專用接地排匯集相連。

發電機旁LCU盤柜、主變LCU盤柜、GIS LCU盤柜、繼電保護室、通信室、信息網絡室等二次盤柜底部二次（信號）接地匯集排應選用截面不小于50 mm2的絕緣銅纜與盤柜下層的等電位接地網相連。

一次（公共）接地匯集排直接采用螺栓固定在盤柜本體上，一次（公共）接地匯集排直接與就近的主接地網或接地干線連接，除信號接地以外的其他接地（如二次電纜屏蔽接地、鎧裝層接地和盤柜外殼安全接地、交流地、防雷地）與盤柜一次（公共）接地匯集排可靠連接。

一次（公共）接地匯集排不宜小于100 mm2紫銅排，此紫銅排宜采用不小于100 mm2銅纜與就近的接地干線或主接地網連接。

正確的二次盤柜接地施工如圖1所示。

（2）大型水電站二次系統不同于常規變電站的二次系統，大型水電站二次系統屬于分布式二次系統，其主廠房發電機旁LCU盤柜、主變LCU盤柜、GIS LCU盤柜、繼電保護室、通信室、信息網絡室等二次系統分布在主廠房發電機層、副廠房、中控樓、繼保樓等不同的區域，區域之間距離很遠，有時甚至可達數千米。而常規變電站二次系統只在一層樓一個房間里，屬于集中式二次系統。

位于不同區域發電機旁LCU（集中控制）盤柜、繼保樓、中控樓的二次設備、主變LCU盤柜、GIS LCU盤柜、信息網絡盤柜二次接地匯集排（信號接地排）通過帶絕緣的等電位接地網（二次地）接地，各個區域的等電位接地網可以是并聯關系，等電位接地網最終與電站主接地網保留一個公共的、唯一的入地點，如圖2所示。

（3）二次盤柜的保護地（安全地）、電源系統地、二次電纜屏蔽地、電纜鎧裝層接地、防雷地等與盤柜一次（公共）接地匯集排連接，一次（公共）接地匯集排最終與附近的主接地網（一次地）連接。地下廠房與中控樓或繼保樓距離較遠時，地下廠房與中控樓或繼保樓之間宜采用不小于300 mm2銅纜作為等電位接地網的連接干線，等電位接地網最終在地下廠房中間層只保留一個公共的、唯一的入地點。

7 ? ?錯誤的施工方法

錯誤的施工方法如圖3和圖4所示，該施工方案屬于等電位接地網和信號接地多點接地，等電位接地網雖然相互連通，但等電位接地網和二次盤柜二次接地排（信號接地）多點就近與主接地網連接，違反了等電位接地網和信號接地單點接地的基本原理。

8 ? ?結語

國網《關于印發協調統一基建類和生產類標準差異條款（變電部分）的通知》（辦基建〔2008〕20號）第30條和《國家電網有限公司十八項電網重大反事故措施》（2018修訂版）第15.6.2.3條，關于“微機保護與控制裝置盤柜下部接地排不要求與屏柜絕緣”的做法有待商榷，大型水電站二次盤柜接地不應照搬以上兩個文件要求。

大型水電站二次盤柜接地實行等電位接地網與信號接地合二為一，盤柜底部實行一次接地與二次接地分離，盤柜底部一次接地排不要求與盤柜外殼絕緣，二次盤柜的保護地（安全地）、電源系統地、二次電纜屏蔽地、電纜鎧裝層接地、SPD防雷地等與盤柜一次（公共）接地匯集排連接，一次（公共）接地匯集排與附近的主接地網（一次地）連接。

二次（信號）接地排必須與盤柜外殼絕緣，盤柜內部的信號接地端子通過4 mm2絕緣銅纜與盤柜內二次（信號）專用接地匯集排相連;發電機旁LCU盤柜、主變LCU盤柜、GIS LCU盤柜、繼電保護室、通信室、信息網絡室等二次盤柜底部二次（信號）接地匯集排應選用截面積不小于50 mm2的絕緣銅纜與盤柜下層的等電位接地網相連。

[參考文獻]

[1] 何金良，曾嶸.電力系統接地技術[M].北京：科學出版社，2007.

[2] 余睿，權強，鄭智勇，等.仙游抽水蓄能電站分布式等電位接地網的設計[J].水電與抽水蓄能，2019，5（4）：117-120.

收稿日期：2020-12-18

作者簡介：蔣池劍（1978—），男，浙江杭州人，高級工程師，從事抽水蓄能電站安全生產管理工作。