簡(jiǎn)論低壓配電系統(tǒng)S型和M型等電位聯(lián)接的適用場(chǎng)合

簡(jiǎn)論低壓配電系統(tǒng)S型和M型等電位聯(lián)接的適用場(chǎng)合【摘要】本文對(duì)S型和M型等電位聯(lián)接的特點(diǎn)作出分析，結(jié)合低壓配電系統(tǒng)不同接地型式的布線方式，針對(duì)TN-S系統(tǒng)、TN-C-S系統(tǒng)、TT系統(tǒng)、IT系統(tǒng)供電系統(tǒng)的特點(diǎn)，初步提出了在不同的接地型式中應(yīng)采用的等電位聯(lián)接系統(tǒng)，對(duì)建筑物防雷和電氣接地故障的處理有一定的參考作用。【關(guān)鍵詞】S型M型等電位聯(lián)接接地型式0概述等電位聯(lián)接作為現(xiàn)代防雷技術(shù)的重要措施之一，在現(xiàn)代建筑防雷技術(shù)和智能建筑上被廣泛的采用，也是低壓配電系統(tǒng)中作為防止電氣事故、防漏電的重要措施。隨著安裝SPD在低壓配電系統(tǒng)中的大量采用，如何解決好各級(jí)SPD在低壓電氣系統(tǒng)中的能量配合問(wèn)題和不同接地型式下，等電位聯(lián)接避免高頻干擾和低頻干擾的問(wèn)題成為安防工作人員的重要問(wèn)題。本文試圖結(jié)合S型和M型等電位聯(lián)接的特點(diǎn)，和不同接地型式供電系統(tǒng)的布線方式，指出S型和M型等電位聯(lián)接在不同接地型式下的適用范圍。1S型M型等電位聯(lián)接的特點(diǎn)及適用范圍1.1S型等電位聯(lián)接的特點(diǎn)S型等電位連接應(yīng)僅通過(guò)唯一的一點(diǎn)，即接地基準(zhǔn)點(diǎn)ERP組合到接地系統(tǒng)中去形成Ss型等電位連接（圖1）。在這種情況下，設(shè)備之間的所有線路和電纜當(dāng)無(wú)屏蔽時(shí)，宜與成星形連接的等電位連接線平行敷設(shè)，以免產(chǎn)生大的感應(yīng)環(huán)路。用于限制從線路傳導(dǎo)來(lái)的過(guò)電壓的電涌保護(hù)器，其引線的連接點(diǎn)應(yīng)使加到被保護(hù)設(shè)備上的電涌電壓最小。1.2M型等電位聯(lián)接的特點(diǎn)M型等電位連接應(yīng)通過(guò)多點(diǎn)連接組合到等電位連接網(wǎng)絡(luò)中去，形成Mm型等電位連接（圖1）。每臺(tái)設(shè)備的等電位連接線的長(zhǎng)度不宜大于0.5m，并宜設(shè)兩根等電位連接線，安裝于設(shè)備的對(duì)角處，其長(zhǎng)度宜按相差20%考慮，例如，一根長(zhǎng)0.5m、另一根長(zhǎng)0.4m。2TN-S系統(tǒng)、TN-C-S系統(tǒng)、TT系統(tǒng)、IT系統(tǒng)等供電系統(tǒng)的特點(diǎn)2.1TN系統(tǒng)電力系統(tǒng)中性點(diǎn)直接接地，引出中性線，設(shè)備外露可導(dǎo)電部分均采取與公共的保護(hù)線（PE）或保護(hù)中性線（PEN）線相連接的保護(hù)方式,安全性能非常高。2.1.1TN-S系統(tǒng)整個(gè)系統(tǒng)把中性線N和專用保護(hù)線PE嚴(yán)格分開，系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，專用保護(hù)線上沒(méi)有電流，只是中性線上可能有不平衡電流。所以電氣設(shè)備金屬外殼接零保護(hù)是接在專用的保護(hù)線PE上，安全可靠。安裝SPD時(shí)，L線與N線分別對(duì)等電位連接帶接SPD，PE線一般不對(duì)等電位連接帶接SPD。2.1.2TN-C系統(tǒng)整個(gè)系統(tǒng)中性線（N）與保護(hù)線（PE）是合一的，可以稱作保護(hù)中性線，可用NPE表示。由于三相負(fù)載不平衡，中性線上有不平衡電流，對(duì)地有電壓，所以與保護(hù)線所聯(lián)接的電氣設(shè)備金屬外殼有一定的電壓。安裝SPD時(shí)，L線與PEN線對(duì)等電位連接帶接SPD。2.2TT系統(tǒng)電力系統(tǒng)中性點(diǎn)直接接地，引出中性線，第一個(gè)字母T表示電力系統(tǒng)中性點(diǎn)直接接地。第二個(gè)字母T表示負(fù)載設(shè)備外露不與帶電體相接的金屬導(dǎo)電部分與大地直接聯(lián)接，而與系統(tǒng)如何接地?zé)o關(guān)。安裝SPD時(shí)，應(yīng)考慮RCD的位置，當(dāng)安裝于RCD前時(shí)，L線與N線分別對(duì)等電位連接帶接SPD；當(dāng)安裝于RCD后時(shí)，L線先接SPD后與N線并接再經(jīng)一級(jí)SPD與等電位連接帶連接。2.3IT系統(tǒng)IT系統(tǒng)的中性點(diǎn)不接地或經(jīng)足夠大的阻抗接地，且通常不引出中性線，第一個(gè)字母I表示電源側(cè)沒(méi)有工作接地，或經(jīng)高阻抗接地。第二個(gè)字母T表示負(fù)載側(cè)電氣設(shè)備進(jìn)行接地保護(hù)。安裝SPD時(shí)，L線直接對(duì)等電位連接帶接SPD，等電位連接帶必須接地，且應(yīng)滿足系統(tǒng)接地要求。3采用等電位聯(lián)接后可能在不同接地型式供電系統(tǒng)造成的干擾分析3.1TN-S和TN-C-S系統(tǒng)在TN-S、TN-C-S系統(tǒng)中,由于三相用電不平衡而造成N線中有電流流過(guò),且N線與大地之間存在接地電阻。這樣,入地點(diǎn)O處與真正的大地間必存在一定的電位差。也就是說(shuō),O點(diǎn)帶有一定的電壓,此電壓也就是PE線所帶的電壓。如果PE線僅與信息設(shè)備相連而不與其它系統(tǒng)聯(lián)接，則不會(huì)形成接地回路,PE線上不會(huì)有電流流過(guò)。但是一旦PE線參與等電位連接,比如與結(jié)構(gòu)主鋼筋、接地匯流排或其它系統(tǒng)相連,由于PE線上的電位高于大地電位,會(huì)有電流沿PE線經(jīng)等電位連接帶流人建筑物的基礎(chǔ)地網(wǎng)。而目前的規(guī)范上恰恰又要求PE線應(yīng)參與等電位連接。如果信息設(shè)備采用S型接法與PE線相連(單點(diǎn)接地),由于設(shè)備所有接地點(diǎn)都通過(guò)一點(diǎn)人地,即使PE線上有電流,也不會(huì)產(chǎn)生共阻抗藕合,如圖二所示。圖二中雖然消除了共阻抗藕合,但由于PE線上帶有電壓,此電壓會(huì)影響設(shè)備的信號(hào)地(直流地、邏輯地)。為此應(yīng)盡量做到三相用電平衡,減少零地漂移電壓(一般要求小于2V),使PE線上電位降低。M型接地一般做法:在機(jī)房?jī)?nèi),從建筑物的結(jié)構(gòu)主鋼筋中大約每隔5m引出一等電位連接板,然后利用鍍鋅扁鋼或銅帶繞機(jī)房四周一圈,并與結(jié)構(gòu)主鋼筋中的等電位連接板連接,以匯流排的形式形成等電位連接網(wǎng)絡(luò)。繼之以網(wǎng)格狀銅排或利用防靜電地板的金屬支架與匯流排相連,形成等電位接地平面。機(jī)房?jī)?nèi)的所有金屬構(gòu)件均與此等電位接地平面相連,信息設(shè)備的工作地線、保護(hù)地線也以最短的距離與之相連,形成多點(diǎn)接地。當(dāng)然,配電系統(tǒng)的PE線也必須參與等電位連接。如前所述,由于PE線上帶有電位,必有電源經(jīng)PE線流人等電位接地平面,然后通過(guò)法拉第籠式結(jié)構(gòu)鋼筋網(wǎng)人地。圖三中等電位接地平面上出現(xiàn)了工頻電流,導(dǎo)致各設(shè)備的接地點(diǎn)電位不一致而引起干擾。3.2TT和IT系統(tǒng)TT系統(tǒng)中PE線與N線是真正分開的,PE線中既沒(méi)有電流也沒(méi)有對(duì)地電壓,可以說(shuō)是相對(duì)獨(dú)立于配電系統(tǒng)的接地保護(hù)線。PE線以任何方式與建筑物結(jié)構(gòu)鋼筋或信息系統(tǒng)的等電位連接網(wǎng)絡(luò)相連,都不會(huì)產(chǎn)生干擾電流。目前,幾乎所有的機(jī)房為避免雷電或強(qiáng)電的干擾,均于室外設(shè)置單獨(dú)接地,對(duì)信息設(shè)備而言無(wú)意中已形成TT系統(tǒng)。此時(shí)只要電源N線不與建筑物鋼筋等金屬構(gòu)件相連,信息設(shè)備就可以隨意進(jìn)行S型及M型等電位連接。為了最大程度地降低高頻干擾,信息機(jī)房最好采用M型等電位連接,并形成網(wǎng)格等電位接地平面,這樣可使各設(shè)備的地線最短。同時(shí),在發(fā)生雷電等強(qiáng)電磁場(chǎng)干擾時(shí),接地金屬網(wǎng)格可起到衰減環(huán)路的作用,即網(wǎng)格中心沒(méi)有電流,只在四周環(huán)形連接帶上有電流存在。所以,各設(shè)備的地線最好垂直接在M型網(wǎng)格的中間部位,而不接在四周的環(huán)形母排上。4供配電系統(tǒng)中采用S型和M型等電位聯(lián)接的注意點(diǎn)4.1等電位連接系統(tǒng)可能的危害類型閃電電涌沿L線、N線或者PE線進(jìn)入系統(tǒng)；閃電電涌經(jīng)引下或者引上線侵入系統(tǒng)，閃電感應(yīng)；三相用電不平衡時(shí)N線的不平衡電流；L線斷線對(duì)與大地發(fā)生短路所造成的故障電流。4.2不同危害類型時(shí)采用等電位聯(lián)接的注意點(diǎn)閃電電涌沿L線、N線或者PE線進(jìn)入系統(tǒng)，首先應(yīng)對(duì)各線裝設(shè)SPD，SPD可以選擇接地，也可以選擇接PE線。但PE線在對(duì)地作等電位聯(lián)接時(shí)應(yīng)接觸良好，接地電阻值應(yīng)滿足SPD的設(shè)計(jì)要求。閃電電涌經(jīng)引下或者引上線侵入系統(tǒng)，閃電感應(yīng)，系統(tǒng)的接地點(diǎn)應(yīng)盡可能的多，防止閃電電流對(duì)設(shè)備的反擊，宜采用M型等電位聯(lián)接。三相用電不平衡時(shí)N線的不平衡電流，系統(tǒng)沒(méi)有PE線時(shí)，N線不能直接接地作等電位聯(lián)接，但可以通過(guò)SPD參與等電位聯(lián)接；當(dāng)存在PE線時(shí)，PE線可以參與等電位聯(lián)接，具體可參照3.1執(zhí)行。L線斷線對(duì)與大地發(fā)生短路所造成的故障電流，假如L線與PE線的規(guī)格一致，則設(shè)備外殼對(duì)地電壓為220V，此時(shí)的等效電路可以看作是PE線阻抗與接地電阻R等同工作接地電阻R工串聯(lián)后的電阻相并聯(lián)。則此時(shí)故障點(diǎn)對(duì)地電壓U故=220×R等/（R等+R工），當(dāng)R工=10歐時(shí)，若R等=10歐，則U故=110V；若R等=5歐，則U故=73.33V；若R等=1歐，則U故=20V?？梢钥闯龅入娢宦?lián)結(jié)接地電阻電阻越小，故障點(diǎn)的對(duì)地電壓越小，可能造成的危害也越小，所以此類等電位連接應(yīng)盡量保證接地電阻足夠小。5等電位聯(lián)接對(duì)接地電阻和過(guò)渡電阻的要求5.1等電位聯(lián)接對(duì)接地電阻的要求等電位聯(lián)接的目的是為了均衡電位，等電位聯(lián)結(jié)與接地是兩種保證設(shè)備電氣防雷安全的理論及措施，我國(guó)過(guò)去強(qiáng)調(diào)的是接地，而國(guó)際電工委員會(huì)強(qiáng)調(diào)的是等電位聯(lián)結(jié)。等電位聯(lián)接對(duì)接地電阻的要求一般對(duì)系統(tǒng)本身的接地電阻值要求不高，但設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮被保護(hù)設(shè)備系統(tǒng)的情況，一