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变配电所低压柜中主开关、母联开关的极数选择,总算弄明白了!

教程 规范网 3个月前 (08-06) 98次浏览 已收录 0个评论 扫描二维码

变配电所低压柜中主开关、母联开关的极数选择,一直被业内很多人所忽视,有选三极的,也有不少选四极的,而成套盘厂的电气工程师们也只能按设计图纸进行设计生产。不过我们有没有认真想一想究竟怎样做才正确呢? 变配电所低压柜中主开关、母联开关的极数选择,总算弄明白了!

来看之前一个工程项目中,审图中心专家提出的一条审查意见。
变配电所低压柜中主开关、母联开关的极数选择,总算弄明白了!

最近在与一些高低压成套设备盘厂的技术人员确认这个问题时,很多人说以前项目中一直选的是 4 极开关,又或者从没在意过,都觉得设计院怎么做,他们就怎么做。
其实设计院好多人是拿之前项目图纸拷贝过来,也从没去想过,又或者没时间去想这个很细节的问题。
再来看看《全国民用建筑工程设计技术措施-电气》2009 版,第 5.5.3-17 条中的表 5.5.3-1 指出: 变压器低压总开关 及母 联开关,应视为电源转换的功能性开关。 应作用于所有带电导体,且不能使其电源并联,故应选用 四极开关。
这么看来,似乎大多倾向于选四极开关,毕竟连《全国民用建筑工程设计技术措施》都明确指出了。不过我觉得这个问题很值得思考。 选 3 会违反“PEN 线严禁被切断”的国家强制性条文规定。
《低压配电设计规范》GB50054-2011 第 3.1.4 条指出: 在 TN-C 系统中不应将保护接地中性导体(PEN)隔离,严禁将保护接地中性导体接入开关电器。 正因为是 PEN 排,所以主开关和母联开关都应该选用 3 极,这是最根本的原因。下面我们主要来讨论为什么变电所低压柜内不是“N”排,而是“PEN”排?
变配电所低压柜中主开关、母联开关的极数选择,总算弄明白了!

(1)从变压器中性点引出的是 PEN 线 实际上,变压器设备引出端子只有 4 个,即 L1、L2、L3 和星形结点的引出线端子。我们通常所说的变压器中性点直接接地,即是接自此引出端子的,然后可再分为 N 线和 PE 线。
那么,从这个端子至变压器内部星形结点的一段导体,将会通过中性线的三相不平衡电流,也通过了系统接地故障时的故障电流。所以它既是中性线,也是 PE 线,故为 PEN 线。
既然这条线为 PEN 线,我们能不能不在此端子处就分开为 N 和 PE 线,而让它延长至低压总配电柜处再分呢?
IEC 标准就是这么做的,它不允许在变压器室内将星形结点直接就地接地,而只能在低压总配电柜内一点与接地的 PE 母线连接而实现电源侧系统接地,除此以外不得再在其他处接地。不过,它还提出了具体要求,自变压器星形结点引出的 PEN 线必须保证绝缘。
此外,《交流电气装置的接地设计规范》GB/T 50065-2011 第 7.1.2 条也指出: 1)TN 系统可分为单电源系统和多电源系统; 2)当为单电源系统时,可有 TN-S、TN-C-S、TN-C 系统三种; 3)当为多电源系统时,却只有 TN-C-S 系统一种,并要求不应在变压器的中性点或发电机的星形点直接对地连接;变压器的中性点或发电机的星形点之间相互连接的导体应绝缘,且不得将其与用电设备连接;电源中性点间相互连接的导体与 PE 之间,应只一点连接,并应设置在总配电屏内。
变配电所低压柜中主开关、母联开关的极数选择,总算弄明白了!

(2)变电所内系统接地的做法

注意了,这里只在说低压配电系统电源侧的系统接地要如何做,我们不提用电设备侧的保护接地。从上面规范来看,对于 TN 系统而言,其实真正的 TN-S 系统比 TN-C-S 系统要少很多。
其一: 往往变电所内大多有多台变压器而成系统; 其二: 只设一台变压器的变电所,若它在建筑物内,则给本单体供电时可采用 TN-S 系统;若该变电所也给其他建筑物供电,规范又建议采用 TN-C-S 系统。 所以说,IEC 的做法要灵活的多,把变压器星形结点的 PEN 线先引至低压总配电柜,它将变电所内的变压器、低压柜看做一个电源整体,在即将进行分配电时再处理成更多形式的系统接地型式。
另外,在变电所内其实拥有着很完美的等电位联结系统,所以将其内部所有设备看作是一个电源整体也是合理的。 变配电所低压柜中主开关、母联开关的极数选择,总算弄明白了! 变电所内低压系统的系统接地
而对于单电源系统的变电所,若先在变压器中性点直接接地,并将 N 线与 PE 线 分开,那么分开后的两线是严禁再合并成 PEN 线的。如此该变电所在向其他建筑物供电时,将无法正常使用 TN-C-S 系统,只能使用 TN-S 系统,否则将会存在杂散电流。
变配电所低压柜中主开关、母联开关的极数选择,总算弄明白了! 图集防雷与接地》14D504 – 单电源 TN-C-S 系统变电站接地示例
变配电所低压柜中主开关、母联开关的极数选择,总算弄明白了! 图集防雷与接地》14D504 – 双电源单母线分段 TN-C-S 系统变电站接地示例
可见,变电所内的系统接地并不是在变压器中性点直接接地,而是在低压柜处经由 PEN 排至 PE 排的跨接排一点接地更好。

这样做的优点是: 1)不产生杂散电流,避免了因其而产生的电气事故,如:引发电气火灾;对建筑物地下基础钢筋或金属管道造成电气腐蚀;对电子设备造成电磁干扰;也可能导致剩余电流保护器拒动或误动。 2)便于装设单相接地电弧火灾用的剩余电流报警装置 RCM。 3)使得自变电所配出的低压系统的接地型式灵活多样,如何处理成:TN-C、TN-C-S、TN-S、TT 系统。

(3)变电所可引出的系统接地型式

根据以上分析,变电所内不管是单电源系统,还是多电源系统,都建议其低压系统工作接地在低压柜处再进行处理。如此,低压柜内的五根母排其实是:L1、L2、L3、PEN、PE 线,而非传统意义上的 L1、L2、L3、N、PE 线。
这样的话,自变电所引出的系统接地型式就能有很多种了,看下图: 变配电所低压柜中主开关、母联开关的极数选择,总算弄明白了! 变电所可引出 TN-S、TN-C-S、TN-C 和 TT 系统
它们分别被用于以下场所的配电: 1)TN-S 系统 —— 适用于内部设有变电所的建筑物; 2)TN-C-S 系统 —— 适用于不附设变电所的建筑物; 3)TT 系统 —— 适用于不具备设置等电位联结的户外场所。 4)TN-C 系统 —— 虽然上述方案可以引出 TN-C 系统,但因该系统存在较多用电安全隐患,现今已很少采用。
综上所述: 既然自变压器引出至低压柜的是 PEN 线而非 N 线,则低压柜主开关、母联开关应选用 3 极,否则将违反设计强条。
这里不得不说的是,《民用建筑电气设计规范》JGJ16-2008 第 12.2.2-1 条规定的“TN 系统中配电变压器中性点应直接接地”并未考虑全面。而《全国民用建筑工程设计技术措施-电气》2009 版在第 5.5.3-17 条的做法也存在有部分不妥的地方。
变配电所低压柜中主开关、母联开关的极数选择,总算弄明白了!
最后要指出的是: 供配电专业因涉及行业面广,设计规范和技术指导意见众多,各规范编制相矛盾的地方有很多。当出现这种情况时,我们应去查阅母规或总规,比如以 GB 开头的规范,子规应服从于母规。


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