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淺談剩余電流動作繼電器在油氣田站場內(nèi)監(jiān)測路燈接地方式
安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801
【摘要】油氣站站場內(nèi)路燈接地方式多采用TT系統(tǒng)，部分采用TN-S系統(tǒng)，但無論TT系統(tǒng)還是TN-S系統(tǒng)均存在相應(yīng)問題，為解決相應(yīng)問題，本文建議油氣田站場內(nèi)路燈接地方式采用TN-S系統(tǒng)+局部TT系統(tǒng)。
【關(guān)鍵詞】接地方式；轉(zhuǎn)移故障電壓；剩余電流動作保護器
0引言
適合于油氣田場景下路燈接地方式，本文將淺談一下單獨采用TN系統(tǒng)或TT系統(tǒng)存在的問題，并提出解決合理化建議。
1接地方式
低壓配電系統(tǒng)，按其保護接地型式分為TN系統(tǒng)、TT系統(tǒng)和IT系統(tǒng)。*一個字母代表電源的帶電導(dǎo)體與大地的關(guān)系。T：電源的一點與大地直接連接；I：電源與大地隔離或電源的一點經(jīng)高阻抗與大地連接。*二個字母說明電氣裝置的外露導(dǎo)電部分與大地的關(guān)系。T：外露導(dǎo)電部分直接接大地；N:外露導(dǎo)電部分通過與接地的電源中性點的連接而連接。
TN系統(tǒng)根據(jù)N線和PT線的不同組合分為TN-C系統(tǒng)、TN-S系統(tǒng)和TN-C-S系統(tǒng)。TN-C系統(tǒng)中的N線與PE線合為一根PEN線；TN-S系統(tǒng)中N線與PE線完quan分開；TN-C-S系統(tǒng)中前一部分為TN-C系統(tǒng)，后面一部分為TN-C，另一部分為TN-S系統(tǒng)。
由于油氣田站場內(nèi)路燈接地系統(tǒng)采用TT或TN系統(tǒng)，故本文不對IT系統(tǒng)進行論述。
TN-S系統(tǒng)接地方式見圖1.1-1，TT系統(tǒng)接地方式見圖1.1-2。
2轉(zhuǎn)移故障電壓
在TN系統(tǒng)中，若任一相發(fā)生接大地故障，接地故障電流通過接地故障點、大地、配電變壓器的接地電阻返回到變壓器構(gòu)成回路，由于接地故障點電阻較大導(dǎo)致故障電流較小，不足以使保護電器動作，故障電流就經(jīng)配電變壓器的接地電阻，使電源星型結(jié)點、中性線、PEN線、PE線以及電氣裝置的外露導(dǎo)電部分都將帶對地故障電壓。轉(zhuǎn)移故障電壓示意見圖1.2-1。
3同一剩余電流動作保護電器所保護的設(shè)備應(yīng)共用接地
若同一剩余電流動作保護電器內(nèi)所保護的各個設(shè)備采用單獨接地，其中一設(shè)備中性線發(fā)生接地故障，由于中性線對地電壓接近零伏，剩余電流動作保護電器將不動作，故障將持續(xù)存在；另一設(shè)備發(fā)生相線接地故障，故障電流Id的一部分Id1經(jīng)系統(tǒng)接地電阻返回電源，另一部分Id2則經(jīng)中性線返回電源，Id2抵消了剩余電流動作保護電器內(nèi)部Id，剩余電流動作保護電器存在拒動的可能性。設(shè)備均將持續(xù)帶故障電壓而引發(fā)電機事故。
若同一剩余電流動作保護電器內(nèi)所保護的各個設(shè)備采用共用接地，則Id全為金屬性通路，Id值甚大。RCD雖然拒動，但過電流保護電器可瞬時動作，消除了電極危險。
4接地方式的對比
TN-S系統(tǒng)：油氣田站場內(nèi)路燈采用TN-S系統(tǒng)，路燈存在因轉(zhuǎn)移故障電壓而使燈桿帶危險對地電壓的安全隱患。
TT系統(tǒng)：油氣田站場內(nèi)路燈采用TT系統(tǒng)，根據(jù)《低壓配電設(shè)計規(guī)范》GB50054-2011的相關(guān)規(guī)定，TT系統(tǒng)中，配電線路的間接接觸防護的保護電器應(yīng)采用剩余電流動作保護電器或過電流保護電器。因TT系統(tǒng)內(nèi)發(fā)生接地故障時，其故障回路內(nèi)除部分是金屬導(dǎo)體外，還串聯(lián)有電源側(cè)的系統(tǒng)接地和電氣裝置外漏墊墊部分的保護接地，其故障回路阻抗較TN系統(tǒng)的故障阻抗大，故障電流較小，為采用過電流防護電器設(shè)置很低接地電阻值的接地極是很困難的，故TT系統(tǒng)采用剩余電流動作保護電器。
同一剩余電流動作保護電器所保護的路燈需共用接地，故油氣田站場內(nèi)路燈需重新敷設(shè)接地裝置將所有路燈相連，由于油氣田站場內(nèi)路燈間距較大，共用接地裝置需重敷設(shè)熱鍍鋅扁鋼，對站場內(nèi)同一剩余電流動作保護電器所保護的路燈進行可靠連接，導(dǎo)致接地部分費用較高，造成浪費。
5接地方式的意見
本文建議油氣田站場內(nèi)路燈接地系統(tǒng)采用TN系統(tǒng)+局部TT系統(tǒng)，保護電器采用帶剩余斷路器，在保障安全的前提下，提高路燈接地系統(tǒng)的經(jīng)濟性。
TN系統(tǒng)+局部TT系統(tǒng)，當出現(xiàn)轉(zhuǎn)移故障電壓時，局部TT系統(tǒng)能夠降低路燈金屬外殼對地電壓，保障人身安全；當發(fā)生單相短路接地故障時，剩余電流動作保護器靈敏度高，可直接配合斷路器切斷電路，保護設(shè)備及人身安全；當某一路燈中性線發(fā)生接地故障，另一路燈發(fā)生相線接地故障，斷路器可直接切斷電路，保護設(shè)備及人身安全。
6安科瑞ASJ系列產(chǎn)品介紹
安科瑞ASJ系列剩余電流動作繼電器和多回路剩余電流監(jiān)測儀可與低壓斷路器或低壓接觸器等組成組合式剩余電流保護裝置，主要適用于交流50Hz，額定電壓400V及以下的TT和TN系統(tǒng)配電線路，用來對電氣線路進行接地故障保護，防止接地故障電流引起的設(shè)備損壞和電氣火災(zāi)事故，也可用來對人身觸電危險提供間接接觸保護。
ASJ10/20系列剩余電流動作繼電器
ASJ60系列剩余電流監(jiān)測儀
6.1功能介紹
ASJ10/20系列剩余電流動作繼電器具有以下功能：A型或者AC型剩余電流測量，剩余電流越限報警指示，額定剩余動作電流可設(shè)定，*限不驅(qū)動時間可設(shè)定，兩組繼電器輸出，具有就地，遠程“測試"、“復(fù)位"功能；
ASJ60系列剩余電流監(jiān)測儀具有以下功能：16路剩余電流監(jiān)測，1路預(yù)警繼電器輸出，16路報警繼電器輸出，2路DI輸入，自動重合閘功能，遠程通訊功能，遠程分合閘功能。
6.2技術(shù)指標
ASJ10/20系列剩余電流動作繼電器技術(shù)指標
項目 | 指標 | ||||
AC型 | A型 | ||||
輔助電源 | 電壓 | AC110/220V（±10%） | AC/DC85~270V | ||
功耗 | <5W | <5W | |||
輸入 | 額定剩余動作 電流I△n | 0.03、0.1、0.3、0.5(A) | 0.03、0.05、0.1、0.3、0.5、1、3、5、10、30(A) | ||
極限不驅(qū)動時間△t | 0.1、0.5(s) | 0、0.06、0.1、0.2、0.3、0.5、0.8、1、4、10(s) | |||
額定剩余不動作 電流I△no | 50%I△n | 50%I△n | |||
動作特性 | AC正弦交流電流 | AC正弦交流電流、 脈動直流電流 | |||
頻率 | 50Hz±5Hz | 50Hz±5Hz | |||
動作誤差 | -20% ~ -10%I△n | -20% ~ -10%I△n | |||
輸出 | 輸出方式 | 一組常開、一組轉(zhuǎn)換 | 一組常閉或常開、一組轉(zhuǎn)換 | ||
觸點容量 | 5A 250VAC 5A 30VDC | AL1:8A 250VAC; 5A 30VDC AL2:6A 250VAC; 5A 30VDC | |||
復(fù)位方式 | 就地、遠程 | 就地、遠程、自動 | |||
環(huán)境 | 工作溫度 | 運行溫度：-20℃ ~ +55℃，存儲溫度：-30℃ ~ +70℃ | |||
工作濕度 | ≤95%RH，不結(jié)露，無腐蝕性氣體場所 | ||||
海拔高度 | ≤2000m | ||||
污染等級 | 3級 | ||||
安裝類別 | Ⅲ類 | ||||
ASJ60系列剩余電流監(jiān)測儀技術(shù)指標
項目 | 指標 | |
電源 | 電壓范圍 | AC/DC85V~265V |
*大功耗 | ≤10VA | |
輸入 | *大測量支路數(shù) | 16路 |
剩余電流測量范圍 | 1mA~30A | |
額定剩余動作電流I△n | 1 mA ~30A連續(xù)可調(diào) | |
動作特性 | AC正弦交流電流及脈動直流電流 | |
頻率 | 50Hz±5Hz | |
動作延時 | 0~10s可設(shè) | |
開關(guān)量 | 2路無源干接點輸入 | |
輸出 | 輸出方式 | 1路水浸報警繼電器（常開） 16路剩余電流報警繼電器（常開） |
觸點容量 | AC 250V/3A DC 30V/3A | |
重合閘 | 次數(shù) | 0~99連續(xù)可設(shè) |
間隔時間 | 0~999秒連續(xù)可設(shè) | |
通訊 | 方式1 | RS485通訊，Modbus-RTU協(xié)議 |
方式2（可選） | 4G無線通訊 | |
環(huán)境要求 | 溫度 | 工作溫度：-10℃~55℃，存儲溫度：-30℃~70℃ |
濕度 | ≤95%，不結(jié)露 | |
海拔 | ≤2500m | |
平均無故zhang工作時間 | ≥50000小時 | |
6.3選用說明
剩余電流動作繼電器在應(yīng)用時應(yīng)注意低壓系統(tǒng)的接線型式。
系統(tǒng)形式 | 系統(tǒng)接線 | 說明 |
TT系統(tǒng) |
| 采用ASJ。因為當發(fā)生單相接地故障時，故障電流很小，且較難估計，達不到開關(guān)的動作電流，外殼上將出現(xiàn)危險電壓。 |
TN-S系統(tǒng) |
| 可采用ASJ。更快速靈敏切斷故障，以提高安全可靠性，此時PE線不得穿過互感器，N線要穿互感器，且不得重復(fù)接地。 |
其余接線型式需要改造成以上兩種型式使用，防止出線誤動作或者不動作的情況。剩余電流互感器的選擇應(yīng)根據(jù)主回路的額定電流為參考選擇，
型號 | 孔徑 | 主回路額定電流 | 變比 |
AKH-0.66L45 | 45mm | 80A | 1A:1mA |
AKH-0.66L80 | 80mm | 250A | 1A:1mA |
AKH-0.66L100 | 100mm | 400A | 1A:1mA |
AKH-0.66L150 | 150mm | 630A | 1A:1mA |
AKH-0.66L200 | 200mm | 1000A | 1A:1mA |
AKH-0.66L-260*100II | 265*104mm | 1000A | 1A:1mA |
實際應(yīng)如圖所示，互感器安裝在主回路或者支路上，通過測量剩余電流判斷是否驅(qū)動斷路器動作。
ASJ10/20剩余電流繼電器典型應(yīng)用
ASJ60剩余電流監(jiān)測儀典型應(yīng)用
6.4注意事項
當采用剩余電流動作保護器（RCD）作為電擊防護附加防護措施時，應(yīng)符合下列規(guī)定：
額定剩余電流動作值不應(yīng)大于30mA；
額定電流不超過32A的下列回路應(yīng)裝設(shè)剩余電流動作保護器（RCD）：
供一般人員使用的電源插座回路；
室內(nèi)移動電氣設(shè)備；
人員可觸及的室外電氣設(shè)備。
剩余電流動作保護器（RCD）不應(yīng)作為*一的保護措施；
采用剩余電流動作保護器（RCD）時應(yīng)裝設(shè)保護接地導(dǎo)體（PE）。
參考文獻：
[1]建筑物電氣裝置500問，王厚余編著，中國電力出版社，2008年4月1日出版
[2]路燈配電系統(tǒng)若干問題的探討，李良勝章友俊，《建筑電氣》2007年02月
[3]路燈低壓供電系統(tǒng)保護接地方式分析，徐文雷《江蘇科技信息》2009年01期
[4]張小田.淺談油氣田站場內(nèi)路燈接地方式.
[5]安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計與應(yīng)用手冊.2022.06版
作者簡介：任運業(yè)，男，安科瑞電氣股份有限公司。
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