摘要：为了提高工厂中10/0.4kV车间变电所接地设计技术水平，符合我国国家标准及接轨国际IEC标准，对目前国内汽车工厂中10/0.4kV车间变电所低压侧中性点接地方案进行研究，通过分析国家建筑标准设计图集D500~D504《防雷与接地》2016版中有关变电所接地设计的内容，提出相对合理的可行的接地方案，希望能对电气设计和实际施工有所帮助。
关键词：变电所接地；工作接地；保护接地；杂散电流；等电位联结；中性点
引言
随着我国汽车产业的蓬勃发展，汽车制造的工业厂房也迅速增加，在庞大而复杂的汽车制造产业中，10/0.4kV车间变电所是目前该领域里广泛采用的终端降压变电所形式。作为变电所安全可靠运行的关键，其接地系统的重要性不言而喻。
1.车间变电所接地的分类
接地一般分为功能性接地和保护性接地。功能接地解释是出于电气安全之外的目的，将系统、装置或设备的一点或多点接地，保护接地解释是为电气安全，将系统或设备的一点或多点接地，其中工作接地和防电击接地是10/0.4kV车间变电所内的重要接地。
2.车间变电所的工作接地
2.1功能和作用
为了保证电力系统的正常运行，防止系统振荡，保证继电器保护的可靠性，交直流电力系统应在适当的地方进行接地，例如低压交流配电系统一般为中性点接地。
2.2讨论范围
目前国内车间变电所低压侧多数为单电源TN系统。归为单电源TN系统，是考虑到布置多台变压器的车间变电所一般采用多台变压器各自独立运行的情况，依据GB/T16895.1–2008《低压电气装置第1部分：基本原则、一般特性评估和定义》规定：单电源系统 TN电源系统在电源处有一点直接接地，而装置的外露可导电部分是利用保护导体连接到那个接地点上的。
2.3变电所的共用接地和分开接地
过去我国10kV电网的系统接地广泛采用不接地方式，其接地故障电流和它引起的故障电压小，在变电所内高压系统保护接地与低压系统的系统接地通常合并为一个接地．以简化接地装置的设置。改革开放后我国飞速发展，用电量剧增，一些大城市将10kV电网改为经小电阻接地方式，故障电流和故障电压大增，这种情况下，高压系统保护接地与低压系统的系统接地最好分开设置，如仍共用一个接地，需采取适当措施防止变电所10kV侧的接地故障导致低压系统内的电气危险。
下面咱们就结合国家标准图集14D504-P60页图例，分析变电站高压侧接地故障对低压系统的影响，通过共用接地和分开接地的优缺点对比，选择适合10/0.4kV车间变电所的工作接地方法。
分开接地，优点：1、高压接地故障不会影响到低压系统，避免了因高压故障而导致的低压侧的人身触电事故。2、当变电站与低压配电装置不在同一等电位联结范围内时，分开接地对于降低站外的配电设备的触电危险有较大作用。缺点：1、对低压的线导体绝缘要求高。2、接地成本较大。3、在大型建筑物内或周边设置真正意义的独立接地很难实现。
共用接地，优点：1、对低压的线导体绝缘要求低。2、与分开接地相比，接地成本小。目前国内建筑物共用接地一般采用利用钢筋混凝土基础中的钢筋作为接地极的方式，该方式很容易满足接地电阻值≤1Ω要求，甚至低于0.5Ω，同时还提高了接地装置抗腐蚀能力。缺点：1、对于独立的配电站、变电站，高压变电到低压后，需要配电到站外的用电设备，在站外设备接地情况不可预知的情况下，无法避免高压接地故障而导致低压侧的人身触电伤害。2、当变电站与低压配电装置在同一等电位联结范围内，当高压发生接地故障，存在低压侧人身触电的危险。
综上所述，笔者认为10/0.4kV的车间变电所的接地采用共用接地较为合适，并通过总体等电位联结的方式降低工频故障电压Uf，从而避免高压接地故障而导致低压侧的人身触电伤害。
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2.4 工作接地方案
目前国内工厂10/0.4kV车间变电所内设备布置一般为：带金属外壳的干式变压器，与低压配电柜并列安装；变电所内设置一个总接地端子箱，做法详见14D504图集P43，此时总接地端子与金属箱体不做绝缘，总接地端子箱可与总等电位联结箱合并。
工程中车间变电所的工作接地具体做法可参考14D504图集P63~71 “单电源TN-S和TN-C-S系统变电站接地示例 ”，在实际设计施工过程中，笔者推荐采用“单电源TN-C-S系统变电站接地示例—方案2”，该方案可较好的避免杂散电流，且系统内接地故障电流返回变压器的通路最为便捷。
3.车间变电所的防电击接地
3.1功能和作用
为了防止电气设备绝缘破环或产生漏电时，使平时不带电的外露导电部分带电而导致电击，将设备的外露导电部分接地。防电击接地是为保障人身及设备安全而设置的接地，在绝缘损坏或漏电等故障条件下才发挥作用。为保障人身安全，避免或减小事故的危害性，
3.2讨论范围
防电击接地保护只是保护性接地的一种，限于篇幅原因，本文仅讨论变电所的防电击接地。10/0.4kV车间变电所通常采用等电位联结的方式来实现防电击接地保护。因此，如何可靠合理的完成等电位联结才是我们研究的重点，以下电气装置和设施的金属部分，应接到等电位接地网：1、保护控制柜、开关柜的金属框架及外壳；2、铠装控制电缆的铠装层；3、电缆桥架、穿电缆的钢管；4、其他装置的外导电部分。
3.3 等电位联结方案
变电所一般采用沿墙敷设40mm×4mm（5mm）镀锌扁钢作为接地干线，低压配电柜预埋槽钢、变压器底座预埋件等通过埋地暗敷40mm×4mm（5mm）镀锌扁钢与接地干线可靠焊接（焊接处应做防腐处理），以上形成的接地环形网络作为等电位联结网。每组低压配电柜连接至接地干线的保护联结导体不应少于2处在不同地点连接，保护联结导体可就近接至沿墙敷设的接地干线或总接地端子箱上。工程中车间变电所的工作接地具体做法可参考14D504图集P63~71 “单电源TN-S和TN-C-S系统变电站接地示例 ”
3.4 等电位联结注意事项
仅作为等电位联结作用的保护联结导体，多数情况下是不需要做热稳定校验，只考虑满足机械强度即可，但是根据14D504图集P63~71 “单电源TN-S和TN-C-S系统变电站接地示例 ”，部分等电位联结方式，会导致预期的短路电流流过用于等电位联结的保护联结导体，这时由于接地故障发生在变电所内，故障回路阻抗小，短路电流大，需慎重校验其热效应，其结果往往是需采用较大截面的扁钢或铜带，这是需要电气设计人员提起注意的地方。
4.结语
10/0.4kV车间变电所的接地，事关人身安全和设备运行安全。变电所的接地给配电系统提供了一个参考地电位，降低了系统对地绝缘的要求，保证配电系统的正常运行和电气安全。当低压配电线路发生接地故障时，保护接地为故障电流返回电源提供了通路，降低了电气装置的外露导电部分在故障时的对地电压或接触电压，同时故障电流还能使低压配电线路上的保护电器动作，及时切断电源。因此，变电所的接地在电气设计中是十分重要和复杂的问题，相关接地的规范和验收文件也提对接地提出了要求，希望引起我们设计、施工、运行人员的高度重视。
参考文献：
[1]王厚余. 《10/0.4kV 变电所的接地需要更新观念》. 建筑电气 2009（11）：3-6.
[2]王厚余. 《再论变电所的系统接地和杂散电流》. 建筑电气 2011（3）：115-118.
[3]住房和城乡建设部. D500~D504《防雷与接地》（2016年合订本）.中国计划出版社 2016.6.
论文作者:张然
论文发表刊物:《基层建设》2018年第10期
论文发表时间:2018/6/12
标签：变电所论文; 系统论文; 低压论文; 电位论文; 故障论文; 车间论文; 电流论文; 《基层建设》2018年第10期论文;