關于鐵路沿線低壓電氣設備接地問題研究

溫建平

摘要：近年來，隨著公司管轄鐵路沿線低壓機電設備的增多，設備可靠安全運行成為重要問題。設備的可靠接地是確保電氣設備和人員使用安全的關鍵。本文對鐵路沿線電氣設備供電方式、接地方式的選用以及應當注意的問題等作了研究分析。

關鍵詞：TN-C；接地方式；鐵路沿線；電氣設備

中圖分類號： TM862 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2016）02（c）-0000-00

引言

神華準能房屋物業管理公司管轄著神華集團兩條重要的鐵路大準鐵路和準池鐵路。隨著神華準池鐵路的開通運營，鐵路沿線后勤服務設備大量增加，負責大準鐵路31個站，準池鐵路16個站的大小機電設備4300多臺/套機電設備管理運行，設備分布點多線長，低壓配電電源電壓不穩定，且設備均處于偏遠地區，雷雨季節有雷擊侵擾，容易發生設備故障或燒毀，人員受到傷害，所有電氣設備有效可靠接地尤為重要。設備必須統一做可靠的接地保護，以確保設備和人員使用安全。

本文對鐵路沿線電氣設備供電方式、接地方式的選用以及應當注意的問題等作了探討分析以便給予沿線相關檢修人員進行電氣設備接地分類指導幫助。

1.鐵路沿線房建設備供電方式

按照配電系統和電氣設備的接地組合情況，低壓配電系統一般分為三類，稱為TT系統、IT系統、TN系統。其中，根據電氣設備外露導電部分與系統連接的不同方式TN系統又分為TN-C系統、TN-S系統、TN-C-S系統三種形式?，F有準能集團管轄的大準、準池鐵路沿線低壓配電網中，輸電線路均采用三相四線制。目前各站區配電變壓器中性點直接接地，且所有電氣設備的外露可導電部分采用PEN（PE—保護線，N—中性線，PEN—三相四線系統的中性線（N）與保護線（PE）是合一時，稱PEN線）與變壓器中性點相連接，所以，全線既有低壓配電系統的接地形式均為TN-C系統。如下圖1-1所示：

2.鐵路沿線電氣設備接地方式的選用分析研究

大準和準池鐵路主要后勤服務電氣設備為鍋爐、水泵、風機、脫硫除塵、污水處理等動力設備，食堂廚具、洗衣設備等電器設備以及日常檢修固定或移動設備等。設備均處于長期不間斷運行狀態，為了確保安全運行。按照接地規范要求，變壓器、電機、電器、攜帶式或移動式電器具等的金屬底座和外殼，互感器的二次繞組，室外配電裝置的金屬構架以及靠近帶電部分的金屬圍欄和金屬門等金屬部位均應予以接地。

電氣設備接地方式應根據電氣設備的危險性質，場所的環境條件、用電設備的特點等因素合理選用。

2.1鍋爐房、給水所、污水廠等重要生產場所內動力設備接地方式選用分析

在TN-C系統中的設備外殼經低壓配電系統中的PEN線接地的方式稱為“保護接零”。目前鐵路沿線生產場所的水泵、風機等設備及配電控制柜（箱）外殼均采用該種接地方式。當系統中發生單相碰殼接地故障時，形成單相短路回路，因該回路內部無任何接地電阻，短路電流很大，足以保證在最短時間內使得熔絲熔斷、保護裝置或者自動開關跳閘，從而切斷電源保障設備及人身安全。這種接地方式符合《民用建筑電氣設計規范》（JGJ16-2008）。

但一旦當零線（PEN線）斷線而同時某設備發生單相碰殼時，斷點之后的保護接零設備外殼將會出現比較高的接觸電壓，容易發生人身觸電事故，如圖2-1（a）所示。

因此必須按照設計規范要求在TN-C系統中PEN線在進入建筑物處再作重復接地，將零線上的一處或多處通過接地裝置與大地連接，當PEN線相當長時，附近的地電位會產生位差，需要再設多處重復接地點，以減小產生位差的可能。

一般情況下，重復接地設置在電纜線路和架空線路在每個建筑物的進線處；架空線路零干線和分支線的終端處；零干線上每間隔1Km處；對于距離接地點超過50m的配電線路。重復接地電阻應不大于10Ω。

在保護零線發生斷路后，當設備的絕緣損壞或相線碰殼時，零線重復接地還能降低漏電設備的對地電壓，減輕觸電事故發生的危險性；同時零線重復接地還能夠縮短碰殼或接地短路持續時間，降低零線上的壓降損耗，改善架空線路的性能觸電防雷。設置重復接地后效果如上圖2-1（b）所示。設置重復接地的方式可有效的解決保護接零的弊端，保障設備使用安全。

2.2 公共建筑物內的小型洗衣設備、車間固定設備等接地選用分析

鐵路沿線擁有大量的廚房設備、洗衣設備及車間固定設備。由于小型設備自身帶有漏電保護系統，當發生碰殼漏電等現象時，系統自動斷電保護，防止發生觸電傷人。不論在何種接地方式下，電氣設備的金屬外殼都必須做保護接地，并且設備外殼與電源進線中PEN線或PE線連接。在TN-C系統中，當輸電線路進入建筑物內時需要在進戶線配電箱處將PEN線分為PE線和N線，從而實現TN-C向TN-S系統的轉換，然后再將線路接入各用電設備或帶有接地插頭的插座。插座必須具備與PE線相連接的接地觸頭。通常廚房、洗衣房、車間設備的電源插頭為3個端子（頭），其中的PE端子作為接地觸頭。若在進戶線處配電箱PEN線不進行分離，當設備電源插頭的接地插頭通過插座連接到PEN線上后，一旦PEN線斷開且設備發生接地故障后，人身接觸設備的外露導電部分就將受到相電壓的電擊危險。

在某些特殊環境中，電氣設備必須采用專用的PE線進行接地。若保護鋼管滿足電氣連續性的要求，可以當作PE線，但不能當作PEN線和N線。

2.3 易燃易爆作業場所電氣設備接地選用分析

在鐵路沿線共有大小食堂約20個。每個食堂均有甲醇燃料存放間，必須采取可靠的接地措施防止安全事故的發生。根據易燃易爆場所性質不同，電氣設備設施各異取用接地方式。例如甲醇間有輸送甲醇燃料的管道，而且甲醇燃料需定期不間斷補充，人員在此操作過程中可能產生靜電，從而出現高電位及火花放電，有發生火災危險，危及人員及財產安全。為了避免靜電可采用以下三種接地措施：

（1）導體接地：將聚集靜電的設備金屬外殼可靠接地或金屬管道接頭處設置跨接線，以保證設備運行的整體安全性。

（2）鋪設導電性地板：在設備所在場所絕緣地板上噴刷導電性涂料，進入時穿導電鞋襪。

（3）接地導體屏蔽：用具有屏蔽特性的接地導體靠近帶靜電體位置以增大帶靜電體對地電容，從而降低帶電體靜電電位，減輕靜電放電的危險。

2.4 手持或移動式電氣設備接地接地選用分析

手持和移動式電氣設備因為本身是需要經常性移動的，因此該類設備的接地線必須要采用多股軟銅線，截面要不少于15mm?才能既保證接地線的機械強度又能方便設備的移動。接地線和手持或移動式電氣設備的連接時要采用專用夾具或者螺栓連接，防止出現接觸不良的情況發生。

3.低壓電氣設備接地須注意的問題

3.1在同一配電系統中保護接地和保護接零不能混用

如下圖2-2所示，在同一個低壓配電系統中，設備A采用保護接零，設備B采用保護接地。

在運行中當設備B發生碰殼時，電流通過Rd和R形成回路，電流相對較小，線路可能并不會斷開，但此故障將長時間持續存在，接觸B設備的人員有觸電危險。由于零線對地電壓升高，最高可達到110V【U0=（U/（Rd+R0））*R0，其中，U取220V，Rd、R0均取10Ω】，將會導致所有與接零設備接觸的人員均有觸電危險。由此看來，同一配電系統中不允許保護接地和保護接零兩種接地方式混用。

3.2 鐵路沿線電氣設備接地要與建（構）筑物的防雷接地統籌考慮

由于鐵路沿線設備均分布在偏遠地區，有的站區設在四周地勢開闊的地帶，極易受到雷電災害的侵襲，為防止雷電壓的反擊作用，防雷接地裝置與建（構）筑物、電氣設備及其系統之間最好能保持足夠的距離，但在工程中往往存在許多困難而無法做到。由于各種建（構）筑物中有許多引入管線，這些管線分布范圍很廣，尤其在利用鋼筋混凝土建（構）筑物的結構鋼筋作為暗敷防雷網時，建（構）筑物管線與電氣設備的外殼、電氣設備的接地無法與防雷系統真正分開。在這種情況下，為限制雷擊時電氣設備和建筑物接地點電位的增高，必須將電氣設備的接地與鍋爐煙囪、水塔等建（構）筑物的防雷接地同時統籌考慮，即應采用共用接地，將變壓器中性點以及各種電氣設備的工作接地和保護接地與防雷接地共同連接成統一的接地系統，從而減少雷電電壓的危害。共用接地電阻值一般要求限制在1Ω以下。

4.結語

通過上述對鐵路沿線電氣設備接地方式及應該特別注意問題的分析研究，分門別類的指出并掌握各類電氣設備接地方式，方便今后更加深入的指導沿線電氣設備接地具體實踐應用，從而達到保證沿線電氣設備的可靠運行及操作人員人身安全的目的。

參考文獻

[1] 張強，彭小平.低壓電氣設備接地技術措施的探討[J].現代建筑電氣，2015（06）.

[2] 陳建貴 郭冬雪.電力系統中電氣設備接地技術分析[J].電子技術與軟件工程， 2016（07）.

[3] 李政芮.電氣接地和電氣安全問題探析[J].山東工業技術，2016（01）.