剩余電流動(dòng)作繼電器在油氣田站場內(nèi)監(jiān)測(cè)路燈接地方式
安科瑞馮東鋮 17821170233
【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(duì)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(duì)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(duì)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(duì)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(duì)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(duì)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(duì)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(cè)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(duì)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(duì)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(cè)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(cè)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(cè)試”、“復(fù)位”功能；
ASJ60系列剩余電流監(jiān)測(cè)儀具有以下功能：16路剩余電流監(jiān)測(cè)，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(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I△no |
50%I△n | 50%I△n | ||
| 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%I△n | -20% ~ -10%I△n | ||
| 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(chǔ)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(jí) | 3級(jí) | |||
| 安裝類別 | Ⅲ類 |
ASJ60系列剩余電流監(jiān)測(cè)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(cè)量支路數(shù) | 16路 |
| 剩余電流測(cè)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(chǔ)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(hào) | 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(cè)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(cè)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)：
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[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(cè).2022.06版
審核編輯 黃宇
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