关于在油气田站场内剩余电流动作继电器监测路灯接地的方式
时间：2024-01-30 阅读：321
【摘要】油气站站场内路灯接地方式多采用TT系统，部分采用TN-S系统，但无论TT系统还是TN-S系统均存在相应问题，为解决相应问题，本文建议油气田站场内路灯接地方式采用TN-S系统+局部TT系统。
【关键词】接地方式；转移故障电压；剩余电流动作保护器
0引言
适合于油气田场景下路灯接地方式，本文将浅谈一下单独采用TN系统或TT系统存在的问题，并提出解决合理化建议。
1接地方式
低压配电系统，按其保护接地型式分为TN系统、TT系统和IT系统。*一个字母代表电源的带电导体与大地的关系。T：电源的一点与大地直接连接；I：电源与大地隔离或电源的一点经高阻抗与大地连接。*二个字母说明电气装置的外露导电部分与大地的关系。T：外露导电部分直接接大地；N:外露导电部分通过与接地的电源中性点的连接而连接。
TN系统根据N线和PT线的不同组合分为TN-C系统、TN-S系统和TN-C-S系统。TN-C系统中的N线与PE线合为一根PEN线；TN-S系统中N线与PE线全分开；TN-C-S系统中前一部分为TN-C系统，后面一部分为TN-C，另一部分为TN-S系统。
由于油气田站场内路灯接地系统采用TT或TN系统，故本文不对IT系统进行论述。
TN-S系统接地方式见图1.1-1，TT系统接地方式见图1.1-2。
2转移故障电压
在TN系统中，若任一相发生接大地故障，接地故障电流通过接地故障点、大地、配电变压器的接地电阻返回到变压器构成回路，由于接地故障点电阻较大导致故障电流较小，不足以使保护电器动作，故障电流就经配电变压器的接地电阻，使电源星型结点、中性线、PEN线、PE线以及电气装置的外露导电部分都将带对地故障电压。转移故障电压示意见图1.2-1。
3同一剩余电流动作保护电器所保护的设备应共用接地
若同一剩余电流动作保护电器内所保护的各个设备采用单独接地，其中一设备中性线发生接地故障，由于中性线对地电压接近零伏，剩余电流动作保护电器将不动作，故障将持续存在；另一设备发生相线接地故障，故障电流Id的一部分Id1经系统接地电阻返回电源，另一部分Id2则经中性线返回电源，Id2抵消了剩余电流动作保护电器内部Id，剩余电流动作保护电器存在拒动的可能性。设备均将持续带故障电压而引发电机事故。
若同一剩余电流动作保护电器内所保护的各个设备采用共用接地，则Id全为金属性通路，Id值甚大。RCD虽然拒动，但过电流保护电器可瞬时动作，消除了电极危险。
4接地方式的对比
TN-S系统：油气田站场内路灯采用TN-S系统，路灯存在因转移故障电压而使灯杆带危险对地电压的安全隐患。
TT系统：油气田站场内路灯采用TT系统，根据《低压配电设计规范》GB50054-2011的相关规定，TT系统中，配电线路的间接接触防护的保护电器应采用剩余电流动作保护电器或过电流保护电器。因TT系统内发生接地故障时，其故障回路内除部分是金属导体外，还串联有电源侧的系统接地和电气装置外漏垫垫部分的保护接地，其故障回路阻抗较TN系统的故障阻抗大，故障电流较小，为采用过电流防护电器设置很低接地电阻值的接地极是很困难的，故TT系统采用剩余电流动作保护电器。
同一剩余电流动作保护电器所保护的路灯需共用接地，故油气田站场内路灯需重新敷设接地装置将所有路灯相连，由于油气田站场内路灯间距较大，共用接地装置需重敷设热镀锌扁钢，对站场内同一剩余电流动作保护电器所保护的路灯进行可靠连接，导致接地部分费用较高，造成浪费。
5接地方式的意见
本文建议油气田站场内路灯接地系统采用TN系统+局部TT系统，保护电器采用带剩余断路器，在保障安全的前提下，提高路灯接地系统的经济性。
TN系统+局部TT系统，当出现转移故障电压时，局部TT系统能够降低路灯金属外壳对地电压，保障人身安全；当发生单相短路接地故障时，剩余电流动作保护器灵敏度高，可直接配合断路器切断电路，保护设备及人身安全；当某一路灯中性线发生接地故障，另一路灯发生相线接地故障，断路器可直接切断电路，保护设备及人身安全。
6安科瑞ASJ系列产品介绍
安科瑞ASJ系列剩余电流动作继电器和多回路剩余电流监测仪可与低压断路器或低压接触器等组成组合式剩余电流保护装置，主要适用于交流50Hz，额定电压400V及以下的TT和TN系统配电线路，用来对电气线路进行接地故障保护，防止接地故障电流引起的设备损坏和电气火灾事故，也可用来对人身触电危险提供间接接触保护。
ASJ10/20系列剩余电流动作继电器
ASJ60系列剩余电流监测仪
6.1功能介绍
ASJ10/20系列剩余电流动作继电器具有以下功能：A型或者AC型剩余电流测量，剩余电流越限报警指示，额定剩余动作电流可设定，*限不驱动时间可设定，两组继电器输出，具有就地，远程“测试”、“复位”功能；
ASJ60系列剩余电流监测仪具有以下功能：16路剩余电流监测，1路预警继电器输出，16路报警继电器输出，2路DI输入，自动重合闸功能，远程通讯功能，远程分合闸功能。
6.2技术指标
ASJ10/20系列剩余电流动作继电器技术指标
项目 | 指标 | ||||
AC型 | A型 | ||||
辅助电源 | 电压 | AC110/220V（±10%） | AC/DC85~270V | ||
功耗 | <5W | <5W | |||
输入 | 额定剩余动作 电流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) | ||
极限不驱动时间△t | 0.1、0.5(s) | 0、0.06、0.1、0.2、0.3、0.5、0.8、1、4、10(s) | |||
额定剩余不动作 电流I△no | 50%I△n | 50%I△n | |||
动作特性 | AC正弦交流电流 | AC正弦交流电流、 脉动直流电流 | |||
频率 | 50Hz±5Hz | 50Hz±5Hz | |||
动作误差 | -20% ~ -10%I△n | -20% ~ -10%I△n | |||
输出 | 输出方式 | 一组常开、一组转换 | 一组常闭或常开、一组转换 | ||
触点容量 | 5A 250VAC 5A 30VDC | AL1:8A 250VAC; 5A 30VDC AL2:6A 250VAC; 5A 30VDC | |||
复位方式 | 就地、远程 | 就地、远程、自动 | |||
环境 | 工作温度 | 运行温度：-20℃ ~ +55℃，存储温度：-30℃ ~ +70℃ | |||
工作湿度 | ≤95%RH，不结露，无腐蚀性气体场所 | ||||
海拔高度 | ≤2000m | ||||
污染等级 | 3级 | ||||
安装类别 | Ⅲ类 | ||||
ASJ60系列剩余电流监测仪技术指标
项目 | 指标 | |
电源 | 电压范围 | AC/DC85V~265V |
*大功耗 | ≤10VA | |
输入 | *大测量支路数 | 16路 |
剩余电流测量范围 | 1mA~30A | |
额定剩余动作电流I△n | 1 mA ~30A连续可调 | |
动作特性 | AC正弦交流电流及脉动直流电流 | |
频率 | 50Hz±5Hz | |
动作延时 | 0~10s可设 | |
开关量 | 2路无源干接点输入 | |
输出 | 输出方式 | 1路水浸报警继电器（常开） 16路剩余电流报警继电器（常开） |
触点容量 | AC 250V/3A DC 30V/3A | |
重合闸 | 次数 | 0~99连续可设 |
间隔时间 | 0~999秒连续可设 | |
通讯 | 方式1 | RS485通讯，Modbus-RTU协议 |
方式2（可选） | 4G无线通讯 | |
环境要求 | 温度 | 工作温度：-10℃~55℃，存储温度：-30℃~70℃ |
湿度 | ≤95%，不结露 | |
海拔 | ≤2500m | |
平均工作时间 | ≥50000小时 | |
6.3选用说明
剩余电流动作继电器在应用时应注意低压系统的接线型式。
系统形式 | 系统接线 | 说明 |
TT系统 |
| 采用ASJ。因为当发生单相接地故障时，故障电流很小，且较难估计，达不到开关的动作电流，外壳上将出现危险电压。 |
TN-S系统 |
| 可采用ASJ。更快速灵敏切断故障，以提高安全可靠性，此时PE线不得穿过互感器，N线要穿互感器，且不得重复接地。 |
其余接线型式需要改造成以上两种型式使用，防止出线误动作或者不动作的情况。剩余电流互感器的选择应根据主回路的额定电流为参考选择，
型号 | 孔径 | 主回路额定电流 | 变比 |
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 |
实际应如图所示，互感器安装在主回路或者支路上，通过测量剩余电流判断是否驱动断路器动作。
ASJ10/20剩余电流继电器典型应用
ASJ60剩余电流监测仪典型应用
6.4注意事项
当采用剩余电流动作保护器（RCD）作为电击防护附加防护措施时，应符合下列规定：
额定剩余电流动作值不应大于30mA；
额定电流不超过32A的下列回路应装设剩余电流动作保护器（RCD）：
供一般人员使用的电源插座回路；
室内移动电气设备；
人员可触及的室外电气设备。
剩余电流动作保护器（RCD）不应作为*一的保护措施；
采用剩余电流动作保护器（RCD）时应装设保护接地导体（PE）。
参考文献：
[1]建筑物电气装置500问，王厚余编著，中国电力出版社，2008年4月1日出版
[2]路灯配电系统若干问题的探讨，李良胜章友俊，《建筑电气》2007年02月
[3]路灯低压供电系统保护接地方式分析，徐文雷《江苏科技信息》2009年01期
[4]张小田.浅谈油气田站场内路灯接地方式.
[5]安科瑞企业微电网设计与应用手册.2022.06版