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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)均存在相應問題，為解決相應問題，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)。
【關鍵詞】接地方式；轉移故障電壓；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體與大地的關系。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電部分與大地的關系。T：外露導電部分直接接大地；N:外露導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成回路，由于接地故障點電阻較大導致故障電流較小，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，使電源星型結點、中性線、PEN線、PE線以及電氣裝置的外露導電部分都將帶對地故障電壓。轉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備應共用接地
若同一剩余電流動作保護電器內(nèi)所保護的各個設備采用單獨接地，其中一設備中性線發(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)《低壓配電設計規(guī)范》GB50054-2011的相關規(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)除部分是金屬導體外，還串聯(lián)有電源側的系統(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備損壞和電氣火災事故，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定，*限不驅(qū)動時間可設定，兩組繼電器輸出，具有就地，遠程“測試"、“復位"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技術指標
ASJ10/20系列剩余電流動作繼電器技術指標
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、一組轉換 | 一組常閉或常開、一組轉換 | ||
觸點容量 | 5A 250VAC 5A 30VDC | AL1:8A 250VAC; 5A 30VDC AL2:6A 250VAC; 5A 30VDC | |||
復位方式 | 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 | |
開關量 | 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 |
間隔時間 | 0~999秒連續(xù)可設 | |
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用時應注意低壓系統(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用
ASJ60剩余電流監(jiān)測儀典型應用
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，應符合下列規(guī)定：
額定剩余電流動作值不應大于30mA；
額定電流不超過32A的下列回路應裝設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)移動電氣設備；
人員可觸及的室外電氣設備。
剩余電流動作保護器（RCD）不應作為*一的保護措施；
采用剩余電流動作保護器（RCD）時應裝設保護接地導體（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)設計與應用手冊.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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