摘要:簡介國標(biāo)圖集15D500《防雷與接地設(shè)計(jì)施工要點(diǎn)》編制背景、原則、架構(gòu)、內(nèi)容、需說明的問題。通過對現(xiàn)行防雷與接地相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的學(xué)習(xí)和理解,主要說明4個(gè)問題:
①術(shù)語因摘自不同標(biāo)準(zhǔn)出現(xiàn)的差異現(xiàn)象;
②爆炸危險(xiǎn)環(huán)境中露天布置設(shè)備防雷接地的要求;
③變電站高壓接地故障時(shí)低壓系統(tǒng)中應(yīng)對過電壓的安全采取的措施;
④ SPD脫離器的功能及設(shè)置。
來源:《建筑電氣》雜志
作者:
李道本,中國昆侖工程有限公司,原電氣總工程師。
周衛(wèi)新,北京雙圓工程咨詢監(jiān)理有限公司,教授級高級工程師,副總工程師。
孫蘭,住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部建筑電氣標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì),秘書長;中國建筑標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)研究院有限公司,教授級高級工程師,顧問總工程師。
1 前言
1. 1 標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范更新和變化
現(xiàn)行GB / T 50065 - 2011《交流電氣裝置的接地設(shè)計(jì)規(guī)范》是GBJ 65 - 83《工業(yè)與民用電力裝置的接地設(shè)計(jì)規(guī)范》的修訂本,反映了近期國家發(fā)布標(biāo)準(zhǔn)的進(jìn)步和發(fā)展。對采標(biāo)IEC的部分有具體的要求,對變電站高壓不同接地方式時(shí)配電變壓器功能接地、保護(hù)接地及單電源系統(tǒng)、多電源系統(tǒng)的接地做法作出了規(guī)定。
GB / T 16895. 1 - 2008 / IEC 60364 - 1:2005《低壓電氣裝置第1部分:基本原則、一般特性評估和定義》中將“配電系統(tǒng)的類型”更名為“導(dǎo)體配置和系統(tǒng)接地”,并規(guī)定了應(yīng)評估“系統(tǒng)接地的型式”的特性;“33. 1 特性的兼容性”的評估內(nèi)容增加了“在無故障情況下的過大的PE導(dǎo)體電流”;圖示為以滿足電磁兼容性(EMC)要求為唯一目的的TN系統(tǒng)的多電源系統(tǒng)、單電源系統(tǒng)、直流系統(tǒng)接地的要求等,并指出“系統(tǒng)接地的選擇”是評估供電連續(xù)性的特性內(nèi)容之一。
GB 16895. 3 - 201X / IEC 60364 - 5 - 54:2011《低壓電氣裝置第5 - 54部分:電氣設(shè)備的選擇和安裝接地配置和保護(hù)導(dǎo)體》(替代GB 16895. 3 - 2004 / IEC 60364 - 5 - 54:2002)中澄清了保護(hù)導(dǎo)體的定義,明確了“用于電擊防護(hù)時(shí),保護(hù)導(dǎo)體包括保護(hù)聯(lián)結(jié)導(dǎo)體、保護(hù)接地導(dǎo)體和接地導(dǎo)體”;增加了PEN導(dǎo)體在配電柜內(nèi)連接示例;增加了“埋入混凝土基礎(chǔ)內(nèi)接地極的安裝”及“埋入土壤內(nèi)接地極的安裝”資料性附錄;重申“金屬水管”“支撐線、電纜托盤、電纜梯架”不允許用作保護(hù)接地導(dǎo)體(PE)或保護(hù)聯(lián)結(jié)導(dǎo)體;規(guī)定“多個(gè)接地端子配置場所,其接地端子應(yīng)相互連接”;規(guī)定“當(dāng)過電流保護(hù)器用作電擊防護(hù)時(shí),保護(hù)導(dǎo)體應(yīng)合并到與帶電導(dǎo)體組成同一的布線系統(tǒng)中,或放置在靠它們最近的地方”;對保護(hù)接地導(dǎo)體電流超過10 mA的用電設(shè)備應(yīng)滿足加強(qiáng)型的保護(hù)導(dǎo)體要求;在資料性附錄C中給出對埋入混凝土基礎(chǔ)內(nèi)接地極的做法及應(yīng)對電化學(xué)腐蝕的要求等,反映了IEC標(biāo)準(zhǔn)新的變化。
GB / T 16895. 10 - 2010 / IEC 60364 - 4 - 44:2007《低壓電氣裝置第4 - 44部分:安全防護(hù)電壓騷擾和電磁騷擾防護(hù)》代替了GB 16895. 11 - 2001、GB 16895. 12 - 2001、GB / T 16895. 10 - 2001、GB / T 16895. 16 - 2002,有不少技術(shù)變化。增加了對多電源系統(tǒng)接地的要求、接地和等電位聯(lián)結(jié)、采用旁路導(dǎo)體措施及等電位導(dǎo)體的截面積等規(guī)定;要求“宜限制來自電源線路的通過信號電纜或數(shù)據(jù)電纜接地的屏蔽層或芯線故障電流”,設(shè)置“一根加強(qiáng)屏蔽作用的旁路等電位聯(lián)結(jié)導(dǎo)體”;高壓接地故障引起的故障電壓與持續(xù)時(shí)間曲線及相關(guān)條文的資料性附錄等內(nèi)容。
GB 50057 - 2010《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》(代替GB 50057 - 94,2000年版)變更了防接觸電壓和跨步電壓的措施;修改了防側(cè)擊雷的規(guī)定;詳細(xì)規(guī)定了電氣系統(tǒng)和電子系統(tǒng)選用電涌保護(hù)器的要求;相應(yīng)調(diào)整了預(yù)計(jì)雷擊次數(shù)判定建筑物的防雷分類的數(shù)值;要求“在敷設(shè)于土壤中的接地體連接到混凝土基礎(chǔ)內(nèi)起基礎(chǔ)接地體作用的鋼筋或鋼材的情況下,土壤中的接地體宜采用銅質(zhì)或鍍銅或不銹鋼導(dǎo)體”等。
GB 50343 - 2012《建筑物電子信息系統(tǒng)防雷技術(shù)規(guī)范》(代替GB 50343 - 2004)對建筑物電子信息系統(tǒng)雷電防護(hù)等級的劃分進(jìn)行了調(diào)整;對第5章“防雷設(shè)計(jì)”的內(nèi)容進(jìn)行了修改補(bǔ)充。
GB / T 50064 - 2014《交流電氣裝置的過電壓保護(hù)和絕緣配合設(shè)計(jì)規(guī)范》針對露天變電站、半露天變電站,戶外交流電氣裝置、構(gòu)架、支架,發(fā)電廠房、主控室、配電裝置室等防雷措施有相關(guān)的具體規(guī)定。
GB 16895. 20 - 2003 / IEC 60364 - 5 - 551:1994《建筑物電氣裝置第5部分:電氣設(shè)備的選擇和安裝第55章:其他設(shè)備第551節(jié):低壓發(fā)電設(shè)備》中的“低壓發(fā)電設(shè)備”規(guī)定了“電氣裝置中凡能獨(dú)立于其他電源或電源組合而運(yùn)行的每一個(gè)電源或電源組合,應(yīng)有間接接觸防護(hù)”。對發(fā)電設(shè)備作為公用電網(wǎng)替代電源(備用系統(tǒng))時(shí)還附加規(guī)定了“當(dāng)發(fā)電設(shè)備作為替代電源運(yùn)行而接到TN系統(tǒng)時(shí),其自動(dòng)切斷供電的防護(hù)不應(yīng)依賴于與公用電網(wǎng)接地點(diǎn)的連接。應(yīng)設(shè)一個(gè)適當(dāng)?shù)慕拥貥O”,即對低壓發(fā)電設(shè)備作為TN系統(tǒng)公用電網(wǎng)的備用系統(tǒng)時(shí)尚需考慮其供電的電擊防護(hù)應(yīng)自成系統(tǒng)的問題。
GB 50650 - 2011《石油化工裝置防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》的相關(guān)規(guī)定符合石化行業(yè)的實(shí)際,與石化同屬“大化工”的化工、紡織、輕工、制藥等行業(yè)的露天裝置防雷設(shè)計(jì)有許多通性,較GB 50057更具可操作性。
GB 50074 - 2014《石油庫設(shè)計(jì)規(guī)范》適用于設(shè)計(jì)新建、擴(kuò)建和改建的收發(fā)和儲存原油、汽油、煤油、柴油、噴氣燃料、溶劑油、潤滑油和重油等整裝、散裝油品的獨(dú)立或企業(yè)附屬的倉庫或設(shè)施。規(guī)范規(guī)定了其防雷、防靜電的相關(guān)內(nèi)容,更具針對性。
1. 2 標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范一些新規(guī)定在已有項(xiàng)目中的應(yīng)用現(xiàn)狀
a. A級、B級數(shù)據(jù)中心電源系統(tǒng)分別采用容錯(cuò)、冗余措施,因容量原因,低壓柴油發(fā)電機(jī)采用多臺機(jī)組并列運(yùn)行方式構(gòu)成了低壓多電源系統(tǒng);高壓柴油發(fā)電機(jī)多臺并列運(yùn)行組成高壓柴油發(fā)電系統(tǒng)。數(shù)據(jù)中心數(shù)據(jù)處理設(shè)備對地泄漏電流大的特性使低壓多電源系統(tǒng)宜采用TN系統(tǒng),多數(shù)尚沒有按多電源系統(tǒng)要求“在諸電源中性點(diǎn)間相互連接的導(dǎo)體與PE導(dǎo)體之間,應(yīng)只連接一次。這一連接應(yīng)設(shè)置在總配電屏內(nèi)”。
b. 主電源為公網(wǎng),高壓柴油發(fā)電機(jī)作為公網(wǎng)的備用系統(tǒng)時(shí),柴油發(fā)電系統(tǒng)接地應(yīng)按照發(fā)電機(jī)接地故障電流的大小確定其中性點(diǎn)接地方式,并應(yīng)與高壓配電系統(tǒng)的接地故障保護(hù)兼容。目前應(yīng)對公網(wǎng)采用中性點(diǎn)低電阻接地方式,多數(shù)高壓柴油發(fā)電系統(tǒng)的接地方式也采用中性點(diǎn)低電阻接地方式。
c. 等電位聯(lián)結(jié)導(dǎo)體與保護(hù)接地導(dǎo)體的截面積選擇方法不同。
GB / T 16895. 10 - 2010要求“所有保護(hù)和功能接地導(dǎo)體宜接到同一個(gè)的總接地端子”“當(dāng)為功能目的而設(shè)置接地母線時(shí),可將建筑物內(nèi)的總接地端子(MET)的延伸作接地母線”及“注1:接地母線可為裸露的或絕緣的。注2:接地母線推薦沿全部長度上可接近的方式安裝,例如,明敷在線槽上。為防止腐蝕,裸導(dǎo)體在支撐處及貫穿墻體處采取必要措施”;“接地母線的效能取決于其路由和采用導(dǎo)體的阻抗。對容量為每相電流大于200 A的裝置,接地母線截面應(yīng)不小于50 mm2銅或依據(jù)444. 4. 2 k)標(biāo)示的尺寸。注:本部分適用于10 MHz以下頻率。接地母線用作直流返回電流通路一部分時(shí),截面應(yīng)根據(jù)返回電流確定其尺寸。每一用作直流配電返回導(dǎo)體的接地母線的最大直流電壓降應(yīng)小于1 V。”
GB / T 2900. 71 - 2008 / IEC 60050 - 826:2004《電工術(shù)語電氣裝置》中“總接地端子”“總接地母線”術(shù)語是同一條。
已實(shí)施的GB 50303 - 2015第2. 1. 21條有接地干線的術(shù)語。
GB / T 50065 - 2011中有“配電變壓器室內(nèi)所有電氣裝置的外露導(dǎo)電部分應(yīng)連接至該室內(nèi)的接地母線,該接地母線應(yīng)再連接至配電裝置室的接地裝置”“與戶外箱式變壓器和環(huán)網(wǎng)柜內(nèi)所有電氣裝置的外露導(dǎo)電部分連接的接地母線,應(yīng)與閉合環(huán)形接地裝置相連接。”
總接地端子、總接地母線、接地干線其用作等電位聯(lián)結(jié)導(dǎo)體、保護(hù)接地導(dǎo)體功能、混合導(dǎo)體的不同,其導(dǎo)體截面積應(yīng)不同。
d. GB / T 50065 - 2011對與各種高壓接地方式是否采用保護(hù)接地和低壓系統(tǒng)接地共用接地配置有明確規(guī)定,特別提到“(含建筑物鋼筋的)保護(hù)總等電位聯(lián)結(jié)系統(tǒng)”,目前雖均提及等電位聯(lián)結(jié),但未必與建筑物鋼筋做到了總等電位聯(lián)結(jié)及構(gòu)成了保護(hù)總等電位聯(lián)結(jié)系統(tǒng)。
e. GB / T 16895. 1 - 2008提出的多電源系統(tǒng)圖指出僅為了滿足TN多電源系統(tǒng)的電磁兼容性的要求;GB / T 16895. 10 - 2010應(yīng)對電磁騷擾規(guī)定了多電源系統(tǒng)在總配電屏內(nèi)電源中性點(diǎn)與PE導(dǎo)體之間連接的做法;GB / T 50065 - 2011對TN多電源系統(tǒng)的要求同GB / T 16895. 10 - 2010,業(yè)內(nèi)有專家建議推廣和應(yīng)用。
美國電氣電子工程師學(xué)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)IEEE 142 - 2007《IEEE Recommended Practice for Grounding of Industrial and Commercial Power Systems》,即《工業(yè)與商用電源系統(tǒng)接地IEEE操作規(guī)程建議》第1. 6. 6 b)條對多電源(多個(gè)發(fā)電機(jī)或電力變壓器)接地,提出要求:每個(gè)電源中性點(diǎn)連接成一個(gè)共用中性母線,再接地,也是電源中性母線與PE導(dǎo)體之間只連接一次,與GB / T 16895. 10 - 2010不同之處是沒規(guī)定在總配電屏內(nèi)。第1. 6. 6條中提出當(dāng)各相關(guān)電源在接近的情況下即在同一變電站內(nèi),或?yàn)槿嗨木€系統(tǒng)時(shí),電源中性點(diǎn)與PE導(dǎo)體之間應(yīng)只連接一次。與GB / T 16895. 10 - 2010 / IEC 60364 - 4 - 44:2007 “保護(hù)和功能聯(lián)接導(dǎo)體應(yīng)各自連接到總接地端子上,這樣當(dāng)一根導(dǎo)體斷開時(shí),所有的其余導(dǎo)體仍保持固定的方式連接到總接地端子上”是一致的。北京中國工商銀行方案是美國工程師設(shè)計(jì)的,該項(xiàng)目設(shè)計(jì)文件中北京市建筑設(shè)計(jì)研究院如實(shí)執(zhí)行,在國家大劇院項(xiàng)目中也已應(yīng)用。
f. GB / T 50065 - 2011、GB / T 16895. 1 - 2008要求TN單電源系統(tǒng)在電源處一點(diǎn)直接接地。該要求與現(xiàn)行行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)DL / T 621 - 1997 《交流電氣裝置的接地設(shè)計(jì)規(guī)范》的要求一致,目前國內(nèi)應(yīng)用廣泛,電力系統(tǒng)執(zhí)行該規(guī)定。
GB 16895. 3 - 201X / IEC 60364 - 5 - 54:2011示出了PEN導(dǎo)體是在低壓配電裝置內(nèi)的一點(diǎn)接地做法。
g. 2008年北京奧運(yùn)會(huì)設(shè)置的三相UPS輸出中性線是利用配電變壓器的系統(tǒng)接地,電擊防護(hù)的故障電流計(jì)算時(shí),電流返回路徑需經(jīng)公網(wǎng)系統(tǒng)至UPS輸出中性線,與現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)GB 16895. 20 - 2003 / IEC 60364 - 5 - 551:1994《建筑物電氣裝置第5部分:電氣設(shè)備的選擇和安裝第55章:其他設(shè)備第551節(jié):低壓發(fā)電設(shè)備》“不應(yīng)依賴于與公用電網(wǎng)接地點(diǎn)的連接”的要求不符。
JGJ 16 - 2008《民用建筑電氣設(shè)計(jì)規(guī)范》和國家建筑標(biāo)準(zhǔn)圖集有三相輸出平衡的要求,在UPS輸出端有設(shè)置隔離變壓器的措施可解決中性線接地的問題,也滿足GB 16895. 20 - 2003第551. 4. 2條的要求。
h. GB / T 50065 - 2011《交流電氣裝置的接地設(shè)計(jì)規(guī)范》對高壓配電裝置的接地要求戶外箱式變壓器、環(huán)網(wǎng)柜的接地裝置宜圍繞其做閉合環(huán)形的接地裝置;配電變壓器等電氣裝置安裝在配變電室時(shí)要求所設(shè)接地裝置應(yīng)與建筑物基礎(chǔ)鋼筋等相連接;配電變壓器室內(nèi)所有電氣裝置的外露導(dǎo)電部分應(yīng)連接至該室內(nèi)的接地母線;高壓中性點(diǎn)低電阻接地方式與低壓系統(tǒng)不是總等電位聯(lián)結(jié)系統(tǒng)時(shí)配電變壓器功能接地需要與保護(hù)接地網(wǎng)分開,該部分電力系統(tǒng)做法在原圖集中尚無體現(xiàn)。
i. GB 50057 - 2010《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》5. 4. 5條規(guī)定了“在敷設(shè)于土壤中的接地體連接到混凝土基礎(chǔ)內(nèi)起基礎(chǔ)接地體作用的鋼筋或鋼材的情況下,土壤中的接地體宜采用銅質(zhì)或鍍銅或不銹鋼導(dǎo)體。”對接地電阻滿足不了要求時(shí)另設(shè)接地體的材質(zhì)提出了要求。
j. JGJ 16 - 2008《民用建筑電氣設(shè)計(jì)規(guī)范》10. 9. 3條第3款規(guī)定了室外景觀照明“距建筑物外墻大于20 m宜采用T T系統(tǒng)接地形式”,一些工程也按此規(guī)定應(yīng)用于道路照明設(shè)計(jì),但由于對規(guī)范的理解不同其做法存在差異,尚需提供其接地做法供參考應(yīng)用。
2 編制原則
依照住建部建質(zhì)函[2012]131號文要求,本圖集的編制與目前的國家標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范有關(guān)規(guī)定相符合,并吸納當(dāng)前國內(nèi)外相關(guān)科研成果及工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn),使其臻于完善,符合國家標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范及當(dāng)前國情,并可按圖施工。
2. 1 采用的主要標(biāo)準(zhǔn)
1. GB 12158 - 2006《防止靜電事故通用導(dǎo)則》
2. GB 14050 - 2008《系統(tǒng)接地的型式及安全技術(shù)要求》
3. GB 50057 - 2010《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》
4. GB 50303 - 2015《建筑電氣工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》
5. GB 50343 - 2012《建筑物電子信息系統(tǒng)防雷技術(shù)規(guī)范》
6. GB 50650 - 2011《石油化工裝置防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》
7. GB 50952 - 2013《農(nóng)村民居雷電防護(hù)工程技術(shù)規(guī)范》
8. GB 51017 - 2014《古建筑防雷工程技術(shù)規(guī)范》
9. GB 50058 - 2014《爆炸危險(xiǎn)環(huán)境電力裝置設(shè)計(jì)規(guī)范》
10. GB / T 2900. 71 - 2008 / IEC 60050 - 826:2004《電工術(shù)語電氣裝置》
11. GB / T 2900. 73 - 2008《電工術(shù)語接地與電擊防護(hù)》
12. GB / T 50064 - 2014《交流電氣裝置的過電壓保護(hù)和絕緣配合設(shè)計(jì)規(guī)范》
13. GB / T 50065 - 2011《交流電氣裝置的接地設(shè)計(jì)規(guī)范》
14. GB / T 50074 - 2014《石油庫設(shè)計(jì)規(guī)范》
15.GB / T 16895. 1 - 2008 / IEC 60364 - 1:2005《低壓電氣裝置第1部分:基本原則、一般特性評估和定義》
16. GB 16895. 3 - 2004 / IEC 60364 - 5 - 54:2002《建筑物電氣裝置第5 - 54部分:電氣設(shè)備的選擇和安裝接地配置、保護(hù)導(dǎo)體和保護(hù)聯(lián)結(jié)導(dǎo)體》
17. IEC 60364 - 5 - 54:2011《低壓電氣裝置第5 - 54部分:電氣設(shè)備的選擇和安裝接地配置和保護(hù)導(dǎo)體》
18. GB / T 16895. 9 - 2000 / IEC 60364 - 7 - 707:1984《建筑物電氣裝置第7部分:特殊裝置或場所的要求第707節(jié):數(shù)據(jù)處理設(shè)備用電氣裝置的接地要求》
19. GB / T 16895. 10 - 2010 / IEC 60364 - 4 - 44:2007《低壓電氣裝置第4 - 44部分:安全防護(hù)電壓騷擾和電磁騷擾防護(hù)》
20. GB / T 16895. 20 - 2003 / IEC 60364 - 5 - 551:1994《建筑物電氣裝置第5部分:電氣設(shè)備的選擇和安裝第55章:其他設(shè)備第551節(jié):低壓發(fā)電設(shè)備》
21. GB / T 18802. 12 - 2014 / IEC 61643 - 12:2008《低壓電涌保護(hù)器(SPD)第12部分:低壓配電系統(tǒng)的電涌保護(hù)器選擇和使用導(dǎo)則》
22. JGJ 16 - 2008《民用建筑電氣設(shè)計(jì)規(guī)范》
23. SH 3097 - 2000《石油化工靜電接地設(shè)計(jì)規(guī)范》
2. 2 主要內(nèi)容及編制方法
本圖集有5部分組成:術(shù)語、設(shè)計(jì)要點(diǎn)、施工要點(diǎn)、典型示例、試驗(yàn)方案及數(shù)據(jù)。
2. 2. 1 術(shù)語部分
術(shù)語(包括防雷、接地、等電位等相關(guān)的術(shù)語)從常用的現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)中摘錄,并注明出處。對于多個(gè)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范的不同術(shù)語解釋均分別列出,并提示其不同處或差異。
例如:1. 6 - 1接地裝置摘自GB 50057 - 2010第2. 0. 10條;1. 6 - 2接地裝置, 摘自GB / T 50065 - 2011第2. 0. 9條。在提示中指出了上述術(shù)語英文不同,中文相同;1. 6 - 1為防雷系統(tǒng)的接地裝置,術(shù)語里的接地體包括了接地極;1. 6 - 2為電氣系統(tǒng)的接地裝置,1. 6 - 2里的接地導(dǎo)體(線)涵蓋了1. 6 - 1里的接地線;當(dāng)防雷系統(tǒng)和電氣裝置共用時(shí),接地裝置術(shù)語可引用1. 6 - 2。為了方便查閱,術(shù)語按照防雷、接地、等電位分類編排。
2. 2. 2 設(shè)計(jì)要點(diǎn)部分
設(shè)計(jì)要點(diǎn)(包括防雷、接地、等電位連接 / 聯(lián)結(jié)的設(shè)計(jì)要點(diǎn))按照設(shè)計(jì)工作的流程編制。
設(shè)計(jì)前相關(guān)的資料收集及內(nèi)容;設(shè)計(jì)開工后各相關(guān)專業(yè)間的互提設(shè)計(jì)資料、確認(rèn)及簽字;圖紙交圖前是否符合各專業(yè)所提條件,有無漏項(xiàng)、管線有無碰撞等圖紙會(huì)簽。
設(shè)計(jì)要點(diǎn)按照防雷設(shè)計(jì)、接地設(shè)計(jì)、等電位設(shè)計(jì)的順序編寫:①防雷設(shè)計(jì)包括建筑物防雷類別的分類、防直擊雷的措施、防閃電感應(yīng)的措施、防閃電電涌侵入的措施;露天布置的石化、化工、化纖、制藥、燃料油儲存設(shè)備、露天變配電設(shè)備等的防雷設(shè)計(jì)。②接地設(shè)計(jì)包括接地的分類、低壓配電系統(tǒng)的接地型式的要求、防靜電接地、直流地、UPS輸出配電系統(tǒng)的接地,接地做法包括接地極、接地網(wǎng)、接地體 / 接地導(dǎo)體 / 接地線、總接地端子 / 總接地母線接地干線 / 接地母線、保護(hù)導(dǎo)體、接地裝置、接地電阻。③等電位設(shè)計(jì)包括等電位連接 / 聯(lián)結(jié)的類別(保護(hù)等電位、功能等電位、防電擊等電位、降低電磁干擾的等電位、爆炸危險(xiǎn)場所靜電防護(hù)應(yīng)用等電位)、等電位連接 / 聯(lián)結(jié)的做法。
2. 2. 3 施工要點(diǎn)部分
施工要點(diǎn)(包括防雷、接地、等電位連接 / 聯(lián)結(jié)的施工要點(diǎn))按照基本要求、接地裝置施工要點(diǎn)(自然接地體、人工接地體)、引下線施工要點(diǎn)、接閃器施工要點(diǎn)、等電位施工要點(diǎn)、測試編寫。
2. 2. 3. 1 基本要求
在基本要求中明確了防雷與接地施工的依據(jù);對所用材料、設(shè)備提出了要求,并對其他共性的方面做出了規(guī)定。如施工要依據(jù)已批準(zhǔn)的施工圖紙,有變更時(shí)應(yīng)由設(shè)計(jì)確認(rèn)。施工選用的材料、設(shè)備應(yīng)是合格產(chǎn)品,對于新型防雷與接地材料、設(shè)備的應(yīng)用,應(yīng)有國家認(rèn)可檢測機(jī)構(gòu)出具的檢驗(yàn)報(bào)告。
防雷與接地的施工,必須考慮結(jié)構(gòu)安全,除設(shè)計(jì)特別要求外,嚴(yán)禁在承力鋼結(jié)構(gòu)上熱加工連接。直接埋入土壤中的接地裝置應(yīng)采用焊接方式,跨越建筑物變形縫時(shí),為防止其損壞,應(yīng)采取適宜的補(bǔ)償方式。隱蔽的部分,應(yīng)進(jìn)行驗(yàn)收,并形成隱檢記錄。
2. 2. 3. 2 接地裝置的施工要點(diǎn)
自然接地體一般利用建筑物基礎(chǔ)內(nèi)的鋼筋網(wǎng),鋼筋與鋼筋的連接采用土建施工的綁扎法或螺絲扣連接能夠滿足防雷要求。當(dāng)電氣裝置的接地線與自然接地體連接時(shí),為保證其可靠性,應(yīng)采用熔焊連接方式。當(dāng)既利用建筑物基礎(chǔ)內(nèi)鋼筋網(wǎng),又利用其他樁基(如抗拔樁、抗壓樁及護(hù)坡樁)時(shí),應(yīng)按設(shè)計(jì)要求將各部分可靠連接。當(dāng)設(shè)計(jì)對利用其他樁基的數(shù)量無具體要求時(shí),應(yīng)本著盡量多的原則進(jìn)行利用,這樣有利于接地電阻的降低?;A(chǔ)底板的鋼筋與施工圖紙明確作為防雷引下線的柱筋(本圖集中稱為“專用引下線”),為保證可靠連接,特規(guī)定采用跨接焊接方式。其他的柱筋與底板鋼筋可不做特殊處理。
為保證人工接地體的可維護(hù)性,其與建筑物外墻、基礎(chǔ)或散水坡的最外沿之間的水平方向應(yīng)保持一定距離,特規(guī)定不宜小于1 m。
垂直接地極與水平接地體采用鋼導(dǎo)體時(shí),應(yīng)采用熔焊連接。為提高連接處的防腐性能,規(guī)定應(yīng)采用瀝青防腐處理措施。當(dāng)采用銅導(dǎo)體與銅導(dǎo)體或銅導(dǎo)體與鋼導(dǎo)體連接時(shí),應(yīng)采用可靠性更高的放熱焊接方式。
2. 2. 3. 3 引下線施工要點(diǎn)
當(dāng)建筑物遭受雷擊時(shí),為確保將雷電流順利引入大地,引下線上與接閃器、下與接地裝置應(yīng)做可靠連接,宜優(yōu)先選擇焊接方式。當(dāng)利用建筑物周邊柱子鋼筋做專用引下線時(shí),其位置、數(shù)量應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求。
當(dāng)利用幕墻豎向龍骨做引下線時(shí),應(yīng)保證豎向龍骨具有可靠的貫通性,如不能滿足貫通性,應(yīng)按設(shè)計(jì)要求采取跨接措施。貫通性的豎向龍骨之間的間距按國標(biāo)圖集15D503《利用建筑物金屬體做防雷及接地裝置安裝》規(guī)定,不應(yīng)大于3 m,且豎向龍骨的頂端和底端應(yīng)與做防雷裝置的鋼筋進(jìn)行連接。
2. 2. 3. 4 接閃器施工要點(diǎn)
在建筑外墻外表面(或屋檐)所設(shè)接閃帶,為防止垂直落雷,應(yīng)按國標(biāo)圖集15D503規(guī)定,設(shè)在建筑外墻外表面(或屋檐)的邊垂線上,也可設(shè)在建筑外墻外表面(或屋檐)的垂直面外。
當(dāng)設(shè)置的接閃帶不能保護(hù)外墻角(或屋檐)時(shí),可在接閃帶上焊出斜向接閃桿,接閃桿長度應(yīng)達(dá)到能保護(hù)外墻角(或屋檐)的要求。當(dāng)利用金屬欄桿做接閃器時(shí),也應(yīng)同樣處理。
當(dāng)建筑物為金屬屋面時(shí),宜優(yōu)先利用其作為接閃器,但其厚度應(yīng)符合國標(biāo)圖集15D503的規(guī)定。金屬屋面板應(yīng)與做防雷裝置的金屬型鋼進(jìn)行可靠連接。當(dāng)屋面有旗桿、欄桿等金屬物可利用其做接閃器時(shí),應(yīng)與防雷引下線或接閃器焊接。
2. 2. 3. 5 等電位施工要點(diǎn)
為保證等電位端子箱的質(zhì)量,應(yīng)采用制造廠生產(chǎn)的成品,并規(guī)定了端子箱內(nèi)端子板為銅質(zhì)材料且應(yīng)鍍錫。
針對工程中很多設(shè)置的局部等電位端子箱過小,不方便測量和維修的情況,特規(guī)定局部等電位端子箱的尺寸(長×寬×深)不應(yīng)小于135 × 75 × 50。還針對局部等電位端子箱內(nèi)端子排寬度和厚度過小問題,特規(guī)定最小規(guī)格為20 × 3。
由于進(jìn)出建筑物的各種金屬管道較分散,自總等電位端子箱引至金屬管道的聯(lián)結(jié)線,可利用結(jié)構(gòu)鋼筋時(shí),鋼筋直徑不應(yīng)小于10 mm,鋼筋之間應(yīng)采用焊接或螺紋連接方式。當(dāng)在結(jié)構(gòu)內(nèi)單獨(dú)敷設(shè)圓鋼(或扁鋼)時(shí),截面積不應(yīng)小于50 mm2,并規(guī)定采用扁鋼時(shí),厚度不應(yīng)小于3 mm。
當(dāng)設(shè)計(jì)要求設(shè)置局部等電位的場所,如浴室(或具有洗浴功能的衛(wèi)生間)、樓層電氣豎井、設(shè)備機(jī)房等,應(yīng)就近將本層的樓板鋼筋網(wǎng)接至局部等電位端子箱。
當(dāng)浴室內(nèi)所有設(shè)備管道采用塑料管材時(shí),由于其不可能將危險(xiǎn)電位傳至浴室內(nèi),其末端連接的金屬物(如:散熱器、地漏等)可不進(jìn)行等電位聯(lián)結(jié)。
2. 2. 3. 6 測試
接地裝置和等電位施工完成后,為檢驗(yàn)接地和等電位聯(lián)結(jié)效果,應(yīng)采用專用儀器進(jìn)行測試,接地電阻和等電位聯(lián)結(jié)導(dǎo)通性應(yīng)符合設(shè)計(jì)或本圖集要求。
2. 2. 4 典型示例
典型示例給出了兩個(gè)示例:一個(gè)是接地系統(tǒng)示例,摘自IEC 60364 - 5 - 54:2011《低壓電氣裝置第5 - 54部分:電氣設(shè)備的選擇和安裝接地配置和保護(hù)導(dǎo)體》;一個(gè)是防雷與接地示意圖,根據(jù)現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)及實(shí)際工程做法,將強(qiáng)電和弱電 / 智能化系統(tǒng)防雷、接地、等電位連接 / 聯(lián)結(jié)繪制成一張圖并加注說明,便于讀者閱讀。
防雷系統(tǒng)強(qiáng)調(diào)了專用引下線和均壓環(huán)的設(shè)置;等電位強(qiáng)調(diào)了總等電位聯(lián)結(jié)的做法,對進(jìn)出建筑物的電氣線路和給排水等設(shè)備金屬管道,如就近連接到總接地端子或其延長金屬體上,可認(rèn)為與建筑物做了總等位聯(lián)結(jié)。接地系統(tǒng)加注了強(qiáng)電豎井里的接地干線根據(jù)設(shè)計(jì)需要可作為保護(hù)接地導(dǎo)體(PE),也可作為保護(hù)聯(lián)接導(dǎo)體(PB)。
2. 2. 5 單相接地故障電流測試
對電纜穿鋼管、沿網(wǎng)格橋架敷設(shè)時(shí),用扁鋼或鋼管模擬建筑物基礎(chǔ)鋼筋的電氣通路,按扁鋼置于橋架內(nèi)與電纜平行時(shí)接通電源,線導(dǎo)體、中性導(dǎo)體(N)、保護(hù)導(dǎo)體(PE)、扁鋼、橋架和鋼管在負(fù)荷末端處短接(測試故障回流路徑的電流數(shù)據(jù));N導(dǎo)體不接入,線導(dǎo)體、PE導(dǎo)體和鋼管、扁鋼橋架在負(fù)荷末端處短接(測試故障回流路徑PE、鋼管和扁鋼回流數(shù)據(jù));N導(dǎo)體和扁鋼不接入,線導(dǎo)體、PE導(dǎo)體和橋架、鋼管在負(fù)荷末端處短接(測試故障回流路徑無PE專線,鋼管和扁鋼的數(shù)據(jù));橋架內(nèi)無扁鋼、N導(dǎo)體不接入,線導(dǎo)體、PE導(dǎo)體和橋架、鋼管在負(fù)荷末端處短接(測試故障回流路徑PE專線、扁鋼的數(shù)據(jù));橋架內(nèi)無扁鋼、N和PE導(dǎo)體不接入,線導(dǎo)體和橋架、鋼管在負(fù)荷末端處短接(測試故障回流路徑PE、鋼管的數(shù)據(jù))。
3 需說明的幾個(gè)問題
3. 1 對術(shù)語因摘自不同標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范出現(xiàn)的差異現(xiàn)象的處理
術(shù)語中由于摘自不同標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范,存在中文稱謂相同,英文表達(dá)相同,中文解釋有差異;英文表達(dá)相同,中文稱謂不同,中文解釋有差異;英文表達(dá)相同,中文稱謂不同,中文解釋相同等現(xiàn)象。
例如:摘自GB / T 50065 - 2011 第2. 0. 8條“2. 1 - 1接地系統(tǒng)earthing system系統(tǒng)、裝置或設(shè)備的接地所包含的所有電氣連接和器件”;摘自GB 50057 - 2010第2.0.23條“2. 1 - 2接地系統(tǒng)earthing system 將等電位連接網(wǎng)絡(luò)和接地裝置連在一起的整個(gè)系統(tǒng)”;摘自GB / T 2900. 71 - 2008 / IEC 60050 - 826:2004第826 - 13 - 04條“2. 1 - 3接地配置earthing arrangement;grounding arrangement(US)接地系統(tǒng)earthing system(deprecated)系統(tǒng)、裝置或設(shè)備的接地所包含的所有電氣連接和器件”;摘自GB / T 2900. 73 - 2008第195 - 02 - 20條“2. 1 - 4接地配置earthing arrangement;grounding arrangement 接地系統(tǒng)earthing system(deprecated)系統(tǒng)、裝置和設(shè)備的接地所包含的所有電氣連接和器件”。因GB / T 2900. 71 - 2008、GB / T 2900. 73 - 2008提出和歸口單位都有全國電工術(shù)語標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì),GB / T 2900. 73 - 2008在“前言”中明確了與GB / T 2900. 71 - 2008相關(guān)術(shù)語協(xié)調(diào)一致,所以二者都與IEC標(biāo)準(zhǔn)一致。GB / T 50065 - 2011主編是中國電力企業(yè)聯(lián)合會(huì)、GB 50057 - 2010主編是中國中元國際工程公司,術(shù)語中文解釋有差異,顯然反映了標(biāo)準(zhǔn)在編制過程中協(xié)調(diào)的不夠或考慮不同。
標(biāo)準(zhǔn)圖集不具有統(tǒng)一術(shù)語的功能,為此在圖集中采用提示的方法,為“術(shù)語”應(yīng)用提供意見。例如對上述術(shù)語提示了“2. 1 - 1定義廣泛,適用于常見的電氣(強(qiáng)電、弱電 / 智能化)系統(tǒng)的接地,包括防雷系統(tǒng)。2. 1 - 2主要突出防雷等電位連接網(wǎng)絡(luò)和接地裝置連在一起的整個(gè)系統(tǒng)”“接地系統(tǒng)和接地配置定義相同”“當(dāng)采用共用接地系統(tǒng)時(shí),上述術(shù)語應(yīng)用沒區(qū)別”。接地干線、接地母線、保護(hù)接地端子、等電位連接、等電位聯(lián)結(jié)導(dǎo)體的術(shù)語也存在以上問題,圖集中采用有差異的術(shù)語均列出并注出提示的方法來編制。
3. 2 建筑物防雷分類、爆炸危險(xiǎn)環(huán)境中露天布置設(shè)備防雷接地的建議
爆炸危險(xiǎn)環(huán)境中雷電流、靜電、短路電流、電氣控制設(shè)備線路等產(chǎn)生的電火花、電弧或高溫可能引發(fā)氣體爆炸、粉塵爆炸、火災(zāi),上述誘因涉及危險(xiǎn)環(huán)境中防爆電器、電氣控制設(shè)備的選用;各專業(yè)設(shè)備的電氣設(shè)備是由工藝專業(yè)選用的;各專業(yè)開展設(shè)計(jì)都需要爆炸危險(xiǎn)區(qū)域圖,因與電有關(guān),所以將電氣防爆的爆炸危險(xiǎn)區(qū)域內(nèi)容列入電氣標(biāo)準(zhǔn)中。
GB 50058 - 2014第3. 2. 5條規(guī)定了爆炸性氣體環(huán)境的“爆炸危險(xiǎn)區(qū)域的劃分應(yīng)按釋放源和通風(fēng)條件確定,存在連續(xù)級釋放源的區(qū)域可劃為0區(qū),存在一級釋放源的區(qū)域可劃為1區(qū),存在二級釋放源的區(qū)域可劃為2區(qū)”,并要求應(yīng)根據(jù)通風(fēng)條件調(diào)整危險(xiǎn)區(qū)域的劃分。第3. 3. 1條規(guī)定“爆炸性氣體環(huán)境危險(xiǎn)區(qū)域范圍應(yīng)根據(jù)釋放源的級別和位置、可燃物質(zhì)的性質(zhì)、通風(fēng)條件、障礙物及生產(chǎn)條件、運(yùn)行經(jīng)驗(yàn),經(jīng)濟(jì)技術(shù)比較綜合確定”。
GB 50058 - 2014第4. 2. 2條規(guī)定了爆炸性粉塵環(huán)境的“爆炸危險(xiǎn)區(qū)域應(yīng)根據(jù)爆炸性粉塵環(huán)境出現(xiàn)的頻繁程度和持續(xù)時(shí)間分為20區(qū)、21區(qū)、22區(qū)”,第4. 3. 1條規(guī)定了爆炸性粉塵環(huán)境“在一般情況下,區(qū)域的范圍應(yīng)通過評價(jià)涉及該環(huán)境的釋放源的級別引起爆炸性粉塵環(huán)境的可能來規(guī)定。”
顯然無論是爆炸性氣體環(huán)境、爆炸性粉塵環(huán)境,都與爆炸介質(zhì)的特性、生產(chǎn)特點(diǎn)、釋放源的位置、通風(fēng)條件有關(guān),電氣設(shè)計(jì)人員在工藝和運(yùn)行方面未必是專家,所以GB 50058 - 2014第1. 0. 4條規(guī)定“爆炸危險(xiǎn)區(qū)域的劃分應(yīng)由負(fù)責(zé)生產(chǎn)工藝加工介質(zhì)性能、設(shè)備和工藝性能的專業(yè)人員和安全、電氣專業(yè)的工程技術(shù)人員共同商議完成。”
化工、石化等設(shè)計(jì)院一般配備安全工程師,爆炸危險(xiǎn)區(qū)域、火災(zāi)場所劃分是由安全工程師來組織實(shí)施。鑒于其后果嚴(yán)重、安全責(zé)任重大,在設(shè)計(jì)要點(diǎn)中強(qiáng)調(diào)了電氣專業(yè)的工程技術(shù)人員是共同商議人,不是決策人。因而,對于爆炸危險(xiǎn)區(qū)域的劃分電氣設(shè)計(jì)人員不能大包大攬,應(yīng)按照工藝專業(yè)提出的介質(zhì)特性和運(yùn)行條件、暖通專業(yè)對通風(fēng)效果的評估、采取降低爆炸危險(xiǎn)性措施的有效性和可靠性來開展設(shè)計(jì)工作。
鋁粉、鎂粉等金屬爆炸性粉塵的爆炸事故其后果不言而喻,設(shè)計(jì)要點(diǎn)強(qiáng)調(diào)了應(yīng)按照國家現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)的相關(guān)規(guī)定執(zhí)行。
火工品的制造、使用、存儲的建筑物及生產(chǎn)環(huán)境,規(guī)定不允帶入和使用電氣設(shè)備,照明也是專用的,設(shè)計(jì)要點(diǎn)中強(qiáng)調(diào)了應(yīng)執(zhí)行相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范的規(guī)定。
爆炸危險(xiǎn)環(huán)境中的化工、石油化工、化纖、醫(yī)藥等露天布置的塔、容器、管道及戶外燃料油儲存設(shè)備等,因不在建筑物內(nèi)布置,除應(yīng)按照現(xiàn)行GB 50057和GB 3836. 14的相關(guān)規(guī)定劃分爆炸危險(xiǎn)區(qū)域外,其燃料油儲存設(shè)備部分的防雷設(shè)計(jì)應(yīng)參見GB 50074 - 2014;石油化工裝置的防雷設(shè)計(jì)應(yīng)符合現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)GB 50650 - 2011的相關(guān)規(guī)定,化工、化纖的露天裝置防雷設(shè)計(jì)可參考執(zhí)行。
3. 3 變電站高壓接地故障時(shí)低壓系統(tǒng)中過電壓安全措施的認(rèn)識
GB / T 16895. 10 - 2010“圖44. A1變電所和低壓裝置可能對地的連接及故障時(shí)出現(xiàn)過電壓的典型示意圖”示出了高壓接地系統(tǒng)和低壓接地系統(tǒng)相互連接和高壓接地系統(tǒng)和低壓接地系統(tǒng)分隔時(shí)的系統(tǒng)圖,“表44. A1低壓系統(tǒng)內(nèi)的工頻應(yīng)力電壓和工頻故障電壓”示出了不同類過電壓相關(guān)計(jì)算方法。按表44. A1 計(jì)算得出的低壓外露可導(dǎo)電部分與地之間出現(xiàn)的故障電壓的幅值及持續(xù)時(shí)間不應(yīng)超過“圖44. A2變電所內(nèi)高壓側(cè)發(fā)生接地故障時(shí)允許的故障電壓值”示出的曲線值,根據(jù)表44. A1得出值的低壓裝置中的低壓設(shè)備工頻應(yīng)力電壓的幅值與持續(xù)時(shí)間不應(yīng)超過“表44. A2允許的工頻應(yīng)力電壓”的要求。
高壓接地系統(tǒng)和低壓接地系統(tǒng)相互連接在GB / T 50065 - 2011中對110 kV及以上發(fā)電廠和變電站接地網(wǎng)設(shè)計(jì)的第4. 2. 1條規(guī)定了有效接地系統(tǒng)和低電阻系統(tǒng)應(yīng)符合接地網(wǎng)的接地電阻宜符合下列公式的要求,且保護(hù)接地接至變電站接地網(wǎng)的站用變壓器的低壓側(cè)應(yīng)采用TN系統(tǒng),低壓電氣裝置應(yīng)采用(含建筑物鋼筋的)保護(hù)總等電位聯(lián)結(jié)系統(tǒng)和公式4. 2. 1 - 1,即滿足第4. 2. 1條的要求時(shí),高壓接地系統(tǒng)和低壓接地系統(tǒng)可相互連接;在第4. 3. 3條對有效接地系統(tǒng)和低電阻系統(tǒng)“可能將接地網(wǎng)的高電位引向廠、站外或?qū)⒌碗娢灰驈S、站內(nèi)的設(shè)備,應(yīng)采取下列防止轉(zhuǎn)移電位引起危害的隔離措施”中有“站用變壓器向廠、站外低壓電氣裝置供電時(shí),其0. 4 kV繞組的短時(shí)(1 min)交流耐壓應(yīng)比廠、站接地網(wǎng)電位升高40 %。向廠、站外供電用低壓線路采用架空線,其電源中性點(diǎn)不在廠、站內(nèi)接地,改在廠、站外適當(dāng)?shù)牡胤浇拥?rdquo;的規(guī)定,即屬于第4. 3. 3條的情況時(shí)高壓接地系統(tǒng)和低壓接地系統(tǒng)需分隔。
GB / T 50065 - 2011第4. 2. 1條還規(guī)定了不接地、諧振接地和高電阻接地系統(tǒng)接地網(wǎng)的接地電阻應(yīng)符合R ≤ 120 / Ig(Ig為計(jì)算用的接地網(wǎng)入地對稱電流)的要求,但不應(yīng)大于4 Ω,且保護(hù)接地接至變電站接地網(wǎng)的站用變壓器的低壓側(cè)電氣裝置。應(yīng)采用(含建筑物鋼筋的)保護(hù)總等電位聯(lián)結(jié)系統(tǒng)。即滿足該要求,高壓接地系統(tǒng)和低壓接地系統(tǒng)可相互連接。
GB / T 50065 -2011第7. 2. 5條規(guī)定了向低壓電氣裝置供電的配電變壓器的高壓側(cè)工作于不接地、諧振接地和高電阻接地系統(tǒng),且變壓器的保護(hù)接地裝置的接地電阻符合本規(guī)范第6. 1. 1條的要求,建筑物內(nèi)低壓電氣裝置采用(含建筑物鋼筋的)保護(hù)總等電位聯(lián)結(jié)系統(tǒng)時(shí),低壓系統(tǒng)電源中性點(diǎn)接地可與該變壓器接地保護(hù)共用接地配置。”第6. 1. 1條要求“工作于不接地、諧振接地和高電阻接地系統(tǒng)、向1 kV及以下低壓電氣裝置供電的高壓配電電氣裝置,其保護(hù)接地的接地電阻應(yīng)符合R ≤ 50 / I(I為計(jì)算用單相接地故障電流;諧振接地系統(tǒng)為故障點(diǎn)殘余電流)的要求,且不應(yīng)大于4 Ω。第6. 1. 2條規(guī)定了低電阻接地系統(tǒng)的高壓配電電氣裝置,其保護(hù)接地的接地電阻應(yīng)符合本規(guī)范公式(4. 2. 1 - 1)的要求,且不應(yīng)大于4 Ω。表明各種接地方式的高壓配電電氣裝置其保護(hù)接地的接地電阻不應(yīng)大于4 Ω。
GB / T 50065 - 2011第7. 2. 6條規(guī)定了向低壓電氣裝置供電的配電變壓器的高壓側(cè)工作于低電阻接地系統(tǒng),變壓器的保護(hù)接地裝置的接地電阻符合本規(guī)范第4. 2. 1條的要求,建筑物內(nèi)低壓采用TN系統(tǒng)且低壓電氣裝置采用(含建筑物鋼筋的)保護(hù)總等電位聯(lián)結(jié)系統(tǒng)時(shí),低壓系統(tǒng)電源中性點(diǎn)可與該變壓器接地共用接地配置;還規(guī)定了當(dāng)建筑物內(nèi)低壓配電裝置雖然采用TN系統(tǒng),但未采用(含建筑物鋼筋的)保護(hù)總等電位聯(lián)結(jié)系統(tǒng),以及建筑物內(nèi)低壓配電裝置采用TT或IT系統(tǒng)時(shí),低壓系統(tǒng)電源中性點(diǎn)嚴(yán)禁與該變壓器保護(hù)接地共用接地配置,低壓電源系統(tǒng)的接地應(yīng)按工程條件研究確定。
不難看出,針對高壓系統(tǒng)的接地故障在低壓系統(tǒng)中的人員和設(shè)備的安全,GB / T 50065 - 2011的上述規(guī)定與GB / T 16895. 10 - 2010第442. 2節(jié)及附錄A“有關(guān)442. 1和442. 2的注釋說明”是一致的,但GB / T 50065 - 2011更明確和易于操作。
國網(wǎng)公司企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)Q / GDW 738 - 2012《配電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)技術(shù)導(dǎo)則》第8. 8節(jié)規(guī)定了110 kV系統(tǒng)采用直接接地方式,66 kV系統(tǒng)采用經(jīng)消弧線圈接地方式,35 kV、10 kV系統(tǒng)可采用不接地、消弧線圈接地或低電阻接地方式;10 kV配電網(wǎng)中性點(diǎn)接地方式選擇遵循的原則是單相接地故障電容電流在10 A及以下,宜采用中性點(diǎn)不接地方式,單相接地故障電容電流在10 A ~ 150 A,宜采用中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地方式,單相接地故障電容電流達(dá)到150 A以上,宜采用中性點(diǎn)低電阻接地方式,并應(yīng)將接地電流控制在150 A ~ 1 000 A范圍內(nèi)(筆者注:經(jīng)消弧線圈接地方式是諧振接地方式)。依據(jù)高壓系統(tǒng)接地方式、配電變壓器低壓系統(tǒng)的接地型式和是否做到了含建筑物鋼筋的保護(hù)總等電位聯(lián)結(jié)系統(tǒng)來確定高壓接地系統(tǒng)和低壓接地系統(tǒng)采取互相連接還是分隔及相應(yīng)措施避免高壓系統(tǒng)的接地故障在低壓系統(tǒng)造成的危害。
3. 4 SPD的脫離器的功能及設(shè)置
SPD的電源側(cè)一般設(shè)熔斷器或斷路器,往往供貨商把該保護(hù)電器的保護(hù)功能稱為“后備保護(hù)”,由于沒有搞清楚其保護(hù)的對象,使一些設(shè)計(jì)人員在保護(hù)及保護(hù)配合出現(xiàn)鉆牛角尖現(xiàn)象,為此通過學(xué)習(xí)標(biāo)準(zhǔn)來理清“SPD的脫離器”的含義及用途。
術(shù)語“SPD的脫離器”的中文說明是把SPD從電源系統(tǒng)斷開所需要的裝置(內(nèi)部的和 / 或外部的)。注:這種斷開裝置不要求具有隔離能力,它防止系統(tǒng)持續(xù)故障并可用來給出SPD故障的指示。可具有多于一種的脫離器功能,例如過電流保護(hù)功能和熱保護(hù)功能。這些功能可以組合在一個(gè)裝置中或幾個(gè)裝置來完成(摘自GB / T 18802. 12 - 2014 / IEC 61643 - 12:2008 第3. 1. 16條),表明脫離器是SPD損壞時(shí)SPD從系統(tǒng)斷開的裝置及SPD脫離器至少有防熱(例如壓敏電阻的熱崩潰等)、防內(nèi)部短路和防間接接觸的保護(hù)功能。
GB / T 18802. 12 - 2014在“6. 3 輔助器件的特性”中對“脫離器”使用有如下表述:“一個(gè)單獨(dú)的脫離器可能具有3個(gè)基本的脫離功能(熱保護(hù)、短路保護(hù)和間接接觸保護(hù)),或者有必要使用1 ~ 3個(gè)脫離器。
它們被安裝在SPD里面或與SPD連接。通過系統(tǒng)的后備保護(hù)來考慮某些功能,后備保護(hù)安裝在SPD的指定位置處,脫離器是裝在SPD回路中還是主要連接線上,取決于與過電流保護(hù)器的配合,也取決于是否需要持續(xù)保護(hù)還是持續(xù)供電兩者之間的平衡(見J. 2)。
可能也需要一些脫離器的其他功能,例如在很高的暫時(shí)過電壓的情況下。
脫離器可能是一個(gè)熔斷器、斷路器、RCD或一個(gè)具有這些用途的器件。”
GB / T 18802. 12 - 2014“附錄J(資料性附錄)選擇SPD的判據(jù)”的“J. 2 SPD失效模式”中設(shè)定“若一個(gè)SPD的失效模式是開路(由SPD本身的一個(gè)非線性元件提供,或與SPD串聯(lián)的內(nèi)部或外部脫離器提供,且與供電系統(tǒng)是斷開的),這樣就保證了在SPD失效時(shí)供電的連續(xù)性,然而在系統(tǒng)后備保護(hù)動(dòng)作之前,必須特別注意SPD的端口能力,必須仔細(xì)研究SPD脫離器及后備保護(hù)之間的配合。”二端口SPD中的內(nèi)部脫離器見圖1(規(guī)范圖J. 2)、并聯(lián)SPD的說明見圖2(規(guī)范圖J. 3)。
圖1中,在情況a時(shí)的主要特點(diǎn)是脫離器動(dòng)作后,設(shè)備仍在工作。但是,設(shè)備就不再受到保護(hù)了。若未用一個(gè)故障指示器(遠(yuǎn)程的和 / 或現(xiàn)場的)來給一個(gè)斷開信號,用戶就不知道設(shè)備不再受保護(hù),這樣將更易受到侵入電涌。在情況b時(shí)的主要特點(diǎn)是脫離器動(dòng)作后設(shè)備和電源斷開,但和電涌的主電源也斷開了。
為了減少缺乏保護(hù)與電源斷開的危險(xiǎn),將配備了脫離器的SPD并聯(lián)使用,如圖2所示。
圖2中,若SPD的失效模式屬于短路模式(由于SPD自己或是由于附加電器),引起后備保護(hù)跳閘,其狀況與上述情況b類似。除非制造廠表明了一個(gè)特定的失效模式,可假定SPD可能是上述任意失效模式。為了得到失效模式的單一模式(短路或開路條件),就要用一個(gè)附件電器(如用一個(gè)過流脫離器,見圖2)。
在SPD失效時(shí),存在一個(gè)暫時(shí)的、不確定的狀態(tài),為了得到SPD失效后的確定狀態(tài)(開路或短路),需要采用附加電器(如熱熔式脫離器)。
上述規(guī)定表明對于SPD的熱保護(hù)、短路保護(hù)和間接接觸保護(hù)的脫離器可以選擇滿足其功能的保護(hù)電器。例如熔斷器(或斷路器)保護(hù)動(dòng)作整定值滿足過電流保護(hù)、短路保護(hù)、電擊防護(hù)的故障保護(hù)要求,就可以采用一個(gè)SPD的脫離器;若按保護(hù)功能分別設(shè)置:熔斷器作短路保護(hù)、斷路器作過電流保護(hù)、RCD保護(hù)電器作電擊故障保護(hù)就需采用3個(gè)SPD的脫離器。SPD的脫離器與SPD的安裝位置不同,如圖1所示:SPD失效后,情況a時(shí)脫離器(D)動(dòng)作不影響線導(dǎo)體(L)的供電連續(xù)性;情況b時(shí)脫離器(D)動(dòng)作設(shè)備和電源斷開,此處的脫離器對設(shè)備的主保護(hù)是后備保護(hù),其不同點(diǎn)是情況a脫離器僅斷開了SPD回路,情況b脫離器同時(shí)斷開了SPD回路和設(shè)備回路;圖2示出SPD因短路造成失效引起其脫離器動(dòng)作,將故障回路斷開,另一SPD不受影響,保護(hù)電涌不損壞設(shè)備,根據(jù)制造商的要求采用過流脫離器或熱熔式脫離器。顯然,廠家所說的后備保護(hù)是對采用SPD作為防電涌侵入保護(hù)的設(shè)備的主保護(hù)而言,不能將熔斷器、斷路器、RCD保護(hù)電器理解為是SPD的后備保護(hù)。
顯然,電氣系統(tǒng)、電子系統(tǒng)采用電涌保護(hù)器時(shí),設(shè)計(jì)前需明確SPD失效后被保護(hù)的設(shè)備是否繼續(xù)運(yùn)行,并根據(jù)使用要求選擇SPD和確定SPD的脫離器的安裝位置。配電裝置為多路用電負(fù)荷配電,按照保護(hù)需要設(shè)置SPD時(shí)不希望因SPD失效致使饋電回路斷電,其SPD的脫離器就需與上級保護(hù)電器具有保護(hù)選擇性,不允許出現(xiàn)越級跳閘的現(xiàn)象;末端用電設(shè)備設(shè)置SPD時(shí)因影響面僅設(shè)備本身,其SPD的脫離器可以同時(shí)切斷設(shè)備的電源;若末端用電設(shè)備設(shè)置不允許因SPD失效而斷電,則應(yīng)采用SPD與SPD的脫離器并聯(lián)使用的做法。
4 結(jié)語
本文通過介紹15D500編制的背景、編制原則、架構(gòu)、內(nèi)容、需說明的4個(gè)問題,展現(xiàn)了編者的觀點(diǎn)和想法,期望與設(shè)計(jì)、施工、監(jiān)理人員交流和溝通,為設(shè)計(jì)、施工、監(jiān)理人員運(yùn)用圖集提供參考和幫助。鑒于閱歷、知識、理解的欠缺,所談?dòng)^點(diǎn)僅供參考。
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