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露天矿山低压配电系统的间接接触防护措施
2020-06-23
介绍露天矿山半连续工艺配电系统常用接地型式,总结了处理电气故障的经验,对露天 矿山配电系统间接接触防护提出了建议。
Serial No. 612 April 2020 现ꢀ 代ꢀ 矿ꢀ 业 MODERN MINING 总第 612期 2020 年 4 月第 4 期 露天矿山低压配电系统的间接接触防护措施 陈孝文ꢀ 闫高峰 马钢集团设计研究院有限责任公司) ( ꢀ ꢀ 摘ꢀ 要ꢀ 介绍露天矿山半连续工艺配电系统常用接地型式,总结了处理电气故障的经验,对露天 矿山配电系统间接接触防护提出了建议。 关键词ꢀ 间接接触ꢀ 间接接触防护ꢀ 接地型式ꢀ 等电位联结ꢀ 外露可导电部分ꢀ 附加防护ꢀ 剩 余电流动作保护电器 RCD DOI:10. 3969 / j. issn. 1674-6082. 2020. 04. 074 ꢀ ꢀ 露天矿山的半连续工艺具有流程长、用电设备分 系统的定义和上述规范措词上有细微差别,读者可参 阅相关规范。 本文采用《 系统的接地型式及安全技 术要求》(GB14050—2008)中对接地型式的定义。 TN-S 系统的定义:电源端有一点直接接地,电气 装置的外露可导电部分通过保护导体连接到此接地 点,整个系统的中性导体和保护导体是分开的(见图 散的特点,通常靠近破碎站设置变电所,从变电所向 转运站等用电负荷较小的单体配电。 一般采用 TN-S 或 TN-C-S 接地型式。 本文结合在露天矿山半连续工艺的供配电设计 中的经验,总结了处理电气故障的经验,对半连续工 艺低压配电系统的间接接触防护措施提出了建议,为 露天矿山半连续工艺的供配电设计提供参考和借鉴。 1 )。 1 ꢀ TN-S 和 TT 接地型式简述 1 . 1ꢀ 系统的接地型式代号 [ 1-3] 。 系统的接地型式以拉丁字母作代号 第一个字母表示电源端与地的关系:T 表示电源 端有一点直接接地;I 表示电源端所有带电部分不接 地或有一点通过阻抗接地。 图 1ꢀ TN-S 系统接线图 第二个字母表示电气装置的外露可导电部分与 地的关系:T 表示电气装置的外露可导电部分直接接 地,此接地点在电气上独立于电源端的接地点;N 表 示电气装置的外露可导电部分与电源端接地点有直 接电气连接。 露天矿山 TN-S 系统间接接触防护主要有 2 个措 施,一是优先采用过电流保护电器兼作间接接触防护 电器,在规定时间内自动切断电源,二是进行等电位 联结用于降低故障时外露导电部分的接触电压。 如图 1 所示,当设备 A 由于种种原因造成绝缘 损坏发生漏电,或者带电导线触碰设备外壳时,会使 设备 A 本来不带电的外露金属外壳带上电,发生单 相接地故障。 L3 —设备 A 外壳—PE 形成故障通路, 故障回路总阻抗 Zs 为线路阻抗 ZL、PE 线阻抗 ZPE 和 相线与设备外壳之间的接触阻抗 Zf 之和,短路电流 Id1 = 220 / Zs ,因为故障回路不经过接地极,属于金属 性接地,Id1 能促使线路上的过电流保护装置迅速动 作,可以把故障部分的电源断开,消除触电危险。 所 以 TN-S 系统一般采用的过电流保护电器兼作间接 接触防护电器,可以满足可靠性和灵敏性要求,可靠 切断故障回路电源。 短横线(ꢁ) 后的字母用来表示中性导体与保护 导体的组合情况。 S 表示中性导体与保护导体处于分开状态。 C 表示中性导体与保护导体处于分开状态。 1 . 2ꢀ TN-S 系统及其间接接触防护措施 目前,国家规范对接地型式的定义因为和 IEC 对 接的程度不同,在表述上略有差别。 《系统的接地型 式及安全技术要求》 ( GB14050—2008)、《 供配电设 计规范》 (GB50052—2009) 及《低压配电设计规范》 ( GB50054—2011)的定义完全一致。 而《交流电气装 置的接地设计规范》 (GB / T50065—2011) 中对 TN-S 1 . 3ꢀ TT 系统及其间接接触防护措施 ꢀ ꢀ 陈孝文(1966—),男,高级工程师,243000 安徽省马鞍山市太白 TT 系统的定义:电源端有一点直接接地,电气装 大道 3 号。 2 75 总第 612 期 现代矿业 2020 年 4 月第 4 期 置的外露可导电部分直接接地,此接地点在电气上独 立于电源端的接地点(见图 2)。 相接地故障。 L1 —设备 B 外壳-Ra-Re 形成故障通 路,故障回路总阻抗 Zs 为线路阻抗 ZL、接地阻抗 Za 、 Zb 和相线与设备外壳之间的接触阻抗 Zf 之和,短路 电流 Id2 =220 / ZS ,故障回路因为包含 2 个接地电阻而 使系统本身的阻抗较大,忽略导线电阻,按照保护接 地电阻为 4Ω 计算,则故障回路的故障电流约为 27. 5 A,当以过电流保护兼作间接接触防护的保护电器的 整定值大于上述数值时,过电流保护装置不能保证切 断故障回路电源,使电气装置外露可导电部分呈现较 高的对地电压,从而危及操作人员安全。 所以在 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,才能满足可靠性和灵敏性要 求,可靠切断故障回路电源。 图 2ꢀ TT 系统接线图 露天矿山 TT 系统间接接触防护也主要有 2 个措 施,一是采用的 RCD 作间接接触防护电器在规定时 间内自动切断电源,二是进行等电位联结降低故障时 外露导电部分的接触电压。 2 ꢀ 常见的故障分析 图 3 为故障回路接线图,设备 A 和设备 B 外露 如图 2 所示,当设备 B 由于种种原因造成绝缘 损坏发生漏电,或者带电导线触碰设备外壳时,会使 设备B本来不带电的外露金属外壳带上电,发生单 可导电部分均应通过保护导体连接到电源端接地极, 且设备 A 和设备 B 所在的建筑物均按照规范进行了 等电位联结。 图 3ꢀ 故障回路接线图 ꢀ ꢀ 从图 3 可以看出,当因为某种原因发生 PE 干线 ꢀ ꢀ 基于以上分析,建议在 TN-S 系统中,向变电所 所在的建筑物以外的设备配电的回路,增加 RCD 作 为附加保护。 对于非重要用电设备直接动作于跳闸, 切断故障回路电源;对于重要的用电设备动作于信 号,提示值班人员及早处理,消除事故隐患。 断开时,设备 B 的外露可导电部分直接接地,且设备 端接地点在电气上独立于电源端的接地点,因而,设 备 B 形成了局部 TT 接地系统。 在这种情况下,当设备 B 的绝缘损坏引起漏电、 或者带电导线触碰设备外壳时,会使设备 B 本来不 带电的外露金属外壳带上电,造成单相接地故障。 由 于 TT 系统发生单相接地时的短路电流较小,过电流 保护装置不能可靠切断故障回路电源,保护导体 PE 的对地电压将升高到电源相电压的一半或者更高,导 致和保护导体联结的所有外露导电部分带有同样的 高电位,使电气装置外露可导电部分呈现较高的对地 电压。 3 ꢀ 建ꢀ 议 ( 1)在矿区等负荷分散的区域进行配电,宜采用 TN-S 系统。 尤其要重视不同建、构筑物之间的接地 干线的连接,确保专用接地干线连通。 ( 2)向变电所所在的建筑物以外的设备供电的 回路,建议在原有保护基础上增加 RCD 作附加保护, 可以在出现此类故障时及早预警,消除事故隐患。 参ꢀ 考ꢀ 文ꢀ 献 因为进行了等电位联结,当人员接触电气装置外 露可导电部分时,不至于产生危及人身安全的危险电 压。 但是由于故障无法及时消除,长时间保持中性线 上电压升高到电源相电压的一半或者更高,可能会引 起仪表或继电器误动作或者拒动,造成生产设备的故 障停机或误启动,危及现场人员安全,成为重大的安 全隐患。 [ [ [ 1]ꢀ 中华人民共和国住房和城乡建设部. 低压配电设计规范 GB 50054—2011[S]. 北京:中国标准出版社,2011. 2]ꢀ 中华人民共和国住房和城乡建设部. 系统接地型式及安全技术 要求 GB 14050—2008[S]. 北京:中国标准出版社,2009. 3]ꢀ 中华人民 共和国住 房和城 乡 建 设 部. 低 压 电 气 装 置 GB / T 1 6895. 1—2008 / IEC60364—1 [ S ]. 北 京: 中 国 标 准 出 版 社, 2005. (收稿日期 2020-01-16) 2 76
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