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    • 技術(shù)文章

      淺談剩余電流動(dòng)作繼電器在油氣田站場內(nèi)監(jiān)測路燈接地方式

      2024-03-25 16:29:52  來源:安科瑞陳芳芳

      【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(dòng)作保護(hù)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(dú)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(hù)接地型式分為TN系統(tǒng)、TT系統(tǒng)和IT系統(tǒng)。*一個(gè)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(diǎn)與大地直接連接;I:電源與大地隔離或電源的一點(diǎn)經(jīng)高阻抗與大地連接。*二個(gè)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(diǎn)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線完全分開;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(jìn)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(diǎn)、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(diǎn)電阻較大導(dǎo)致故障電流較小,不足以使保護(hù)電器動(dòng)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(diǎn)、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(dòng)作保護(hù)電器所保護(hù)的設(shè)備應(yīng)共用接地

      若同一剩余電流動(dòng)作保護(hù)電器內(nèi)所保護(hù)的各個(gè)設(shè)備采用單獨(dú)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(dòng)作保護(hù)電器將不動(dòng)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(dòng)作保護(hù)電器內(nèi)部Id,剩余電流動(dòng)作保護(hù)電器存在拒動(dòng)的可能性。設(shè)備均將持續(xù)帶故障電壓而引發(fā)電機(jī)事故。

      若同一剩余電流動(dòng)作保護(hù)電器內(nèi)所保護(hù)的各個(gè)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(dòng),但過電流保護(hù)電器可瞬時(shí)動(dòng)作,消除了電極危險(xiǎn)。

      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(xiǎn)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(jì)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(hù)的保護(hù)電器應(yīng)采用剩余電流動(dòng)作保護(hù)電器或過電流保護(hù)電器。因TT系統(tǒng)內(nèi)發(fā)生接地故障時(shí),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(hù)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(hù)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(dòng)作保護(hù)電器。

      同一剩余電流動(dòng)作保護(hù)電器所保護(hù)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(dòng)作保護(hù)電器所保護(hù)的路燈進(jìn)行可靠連接,導(dǎo)致接地部分費(fèi)用較高,造成浪費(fèi)。

      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(hù)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(jì)性。

      TN系統(tǒng)+局部TT系統(tǒng),當(dāng)出現(xiàn)轉(zhuǎn)移故障電壓時(shí),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(dāng)發(fā)生單相短路接地故障時(shí),剩余電流動(dòng)作保護(hù)器靈敏度高,可直接配合斷路器切斷電路,保護(hù)設(shè)備及人身安全;當(dāng)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(hù)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(dòng)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(hù)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(jìn)行接地故障保護(hù),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(xiǎn)提供間接接觸保護(hù)。

      ASJ10/20系列剩余電流動(dòng)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(dòng)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(bào)警指示,額定剩余動(dòng)作電流可設(shè)定,*限不驅(qū)動(dòng)時(shí)間可設(shè)定,兩組繼電器輸出,具有就地,遠(yuǎn)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(bào)警繼電器輸出,2路DI輸入,自動(dòng)重合閘功能,遠(yuǎn)程通訊功能,遠(yuǎn)程分合閘功能。

      6.2技術(shù)指標(biāo)

      ASJ10/20系列剩余電流動(dòng)作繼電器技術(shù)指標(biāo)

      項(xiàng)目

      指標(biāo)

      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(dòng)作

      電流In

      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(dòng)時(shí)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(dòng)作

      電流Ino

      50%In

      50%In

      動(dòng)作特性

      AC正弦交流電流

      AC正弦交流電流、

      脈動(dòng)直流電流

      頻率

      50Hz±5Hz

      50Hz±5Hz

      動(dòng)作誤差

      -20% ~ -10%In

      -20% ~ -10%In

      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(diǎn)容量

      5A 250VAC

      5A 30VDC

      AL1:8A 250VAC; 5A 30VDC

      AL2:6A 250VAC; 5A 30VDC

      復(fù)位方式

      就地、遠(yuǎn)程

      就地、遠(yuǎn)程、自動(dòng)

      環(huán)境

      工作溫度

      運(yùn)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(biāo)

      項(xiàng)目

      指標(biāo)

      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(dòng)作電流I△n

      1 mA ~30A連續(xù)可調(diào)

      動(dòng)作特性

      AC正弦交流電流及脈動(dòng)直流電流

      頻率

      50Hz±5Hz

      動(dòng)作延時(shí)

      0~10s可設(shè)

      開關(guān)量

      2路無源干接點(diǎn)輸入

      輸出

      輸出方式

      1路水浸報(bào)警繼電器(常開)

      16路剩余電流報(bào)警繼電器(常開)

      觸點(diǎn)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(shí)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

      平均無故障工作時(shí)間

      ≥50000小時(shí)

      6.3選用說明

      剩余電流動(dòng)作繼電器在應(yīng)用時(shí)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?yàn)楫?dāng)發(fā)生單相接地故障時(shí),故障電流很小,且較難估計(jì),達(dá)不到開關(guān)的動(dòng)作電流,外殼上將出現(xiàn)危險(xiǎn)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(shí)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(dòng)作或者不動(dòng)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(shí)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(dòng)斷路器動(dòng)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(xiàng)

      當(dāng)采用剩余電流動(dòng)作保護(hù)器(RCD)作為電擊防護(hù)附加防護(hù)措施時(shí),應(yīng)符合下列規(guī)定:

      • 額定剩余電流動(dòng)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(dòng)作保護(hù)器(RCD):
      • 供一般人員使用的電源插座回路;
      • 室內(nèi)移動(dòng)電氣設(shè)備;
      • 人員可觸及的室外電氣設(shè)備。
      • 剩余電流動(dòng)作保護(hù)器(RCD)不應(yīng)作為*一的保護(hù)措施;
      • 采用剩余電流動(dòng)作保護(hù)器(RCD)時(shí)應(yīng)裝設(shè)保護(hù)接地導(dǎo)體(PE)。

      參考文獻(xiàn):

      [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(hù)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?dòng)蜌馓镎緢鰞?nèi)路燈接地方式.

      [5]安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用手冊.2022.06版

      作者簡介:陳芳芳,女,安科瑞電氣股份有限公司,主要從事剩余電流動(dòng)作保護(hù)器的研發(fā)與應(yīng)用


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      陳芳芳 女士
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