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        • 技術文章

          淺談剩余電流動作繼電器在油氣田站場內監測路燈接地方式

          2024-03-25 16:29:52  來源:安科瑞陳芳芳

          【摘要】油氣站站場內路燈接地方式多采用TT系統,部分采用TN-S系統,但無論TT系統還是TN-S系統均存在相應問題,為解決相應問題,本文建議油氣田站場內路燈接地方式采用TN-S系統+局部TT系統。

          【關鍵詞】接地方式;轉移故障電壓;剩余電流動作保護器

          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采用TN系統或TT系統存在的問題,并提出解決合理化建議。

          1接地方式

          低壓配電系統,按其保護接地型式分為TN系統、TT系統和IT系統。*一個字母代表電源的帶電導體與大地的關系。T:電源的一點與大地直接連接;I:電源與大地隔離或電源的一點經高阻抗與大地連接。*二個字母說明電氣裝置的外露導電部分與大地的關系。T:外露導電部分直接接大地;N:外露導電部分通過與接地的電源中性點的連接而連接。

          TN系統根據N線和PT線的不同組合分為TN-C系統、TN-S系統和TN-C-S系統。TN-C系統中的N線與PE線合為一根PEN線;TN-S系統中N線與PE線完全分開;TN-C-S系統中前一部分為TN-C系統,后面一部分為TN-C,另一部分為TN-S系統。

          由于油氣田站場內路燈接地系統采用TT或TN系統,故本文不對IT系統進行論述。

          TN-S系統接地方式見圖1.1-1,TT系統接地方式見圖1.1-2。

          2轉移故障電壓

          在TN系統中,若任一相發生接大地故障,接地故障電流通過接地故障點、大地、配電變壓器的接地電阻返回到變壓器構成回路,由于接地故障點電阻較大導致故障電流較小,不足以使保護電器動作,故障電流就經配電變壓器的接地電阻,使電源星型結點、中性線、PEN線、PE線以及電氣裝置的外露導電部分都將帶對地故障電壓。轉移故障電壓示意見圖1.2-1。

          3同一剩余電流動作保護電器所保護的設備應共用接地

          若同一剩余電流動作保護電器內所保護的各個設備采用單獨接地,其中一設備中性線發生接地故障,由于中性線對地電壓接近零伏,剩余電流動作保護電器將不動作,故障將持續存在;另一設備發生相線接地故障,故障電流Id的一部分Id1經系統接地電阻返回電源,另一部分Id2則經中性線返回電源,Id2抵消了剩余電流動作保護電器內部Id,剩余電流動作保護電器存在拒動的可能性。設備均將持續帶故障電壓而引發電機事故。

          若同一剩余電流動作保護電器內所保護的各個設備采用共用接地,則Id全為金屬性通路,Id值甚大。RCD雖然拒動,但過電流保護電器可瞬時動作,消除了電極危險。

          4接地方式的對比

          TN-S系統:油氣田站場內路燈采用TN-S系統,路燈存在因轉移故障電壓而使燈桿帶危險對地電壓的安全隱患。

          TT系統:油氣田站場內路燈采用TT系統,根據《低壓配電設計規范》GB50054-2011的相關規定,TT系統中,配電線路的間接接觸防護的保護電器應采用剩余電流動作保護電器或過電流保護電器。因TT系統內發生接地故障時,其故障回路內除部分是金屬導體外,還串聯有電源側的系統接地和電氣裝置外漏墊墊部分的保護接地,其故障回路阻抗較TN系統的故障阻抗大,故障電流較小,為采用過電流防護電器設置很低接地電阻值的接地極是很困難的,故TT系統采用剩余電流動作保護電器。

          同一剩余電流動作保護電器所保護的路燈需共用接地,故油氣田站場內路燈需重新敷設接地裝置將所有路燈相連,由于油氣田站場內路燈間距較大,共用接地裝置需重敷設熱鍍鋅扁鋼,對站場內同一剩余電流動作保護電器所保護的路燈進行可靠連接,導致接地部分費用較高,造成浪費。

          5接地方式的意見

          本文建議油氣田站場內路燈接地系統采用TN系統+局部TT系統,保護電器采用帶剩余斷路器,在保障安全的前提下,提高路燈接地系統的經濟性。

          TN系統+局部TT系統,當出現轉移故障電壓時,局部TT系統能夠降低路燈金屬外殼對地電壓,保障人身安全;當發生單相短路接地故障時,剩余電流動作保護器靈敏度高,可直接配合斷路器切斷電路,保護設備及人身安全;當某一路燈中性線發生接地故障,另一路燈發生相線接地故障,斷路器可直接切斷電路,保護設備及人身安全。

          6安科瑞ASJ系列產品介紹

          安科瑞ASJ系列剩余電流動作繼電器和多回路剩余電流監測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裝置,主要適用于交流50Hz,額定電壓400V及以下的TT和TN系統配電線路,用來對電氣線路進行接地故障保護,防止接地故障電流引起的設備損壞和電氣火災事故,也可用來對人身觸電危險提供間接接觸保護。

          ASJ10/20系列剩余電流動作繼電器

          ASJ60系列剩余電流監測儀

          6.1功能介紹

          ASJ10/20系列剩余電流動作繼電器具有以下功能:A型或者AC型剩余電流測量,剩余電流越限報警指示,額定剩余動作電流可設定,*限不驅動時間可設定,兩組繼電器輸出,具有就地,遠程“測試”、“復位”功能;

          ASJ60系列剩余電流監測儀具有以下功能:16路剩余電流監測,1路預警繼電器輸出,16路報警繼電器輸出,2路DI輸入,自動重合閘功能,遠程通訊功能,遠程分合閘功能。

          6.2技術指標

          ASJ10/20系列剩余電流動作繼電器技術指標

          項目

          指標

          AC型

          A型

          輔助電源

          電壓

          AC110/220V(±10%)

          AC/DC85~270V

          功耗

          <5W

          <5W

          輸入

          額定剩余動作

          電流In

          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)

          極限不驅動時間△t

          0.1、0.5(s)

          0、0.06、0.1、0.2、0.3、0.5、0.8、1、4、10(s)

          額定剩余不動作

          電流Ino

          50%In

          50%In

          動作特性

          AC正弦交流電流

          AC正弦交流電流、

          脈動直流電流

          頻率

          50Hz±5Hz

          50Hz±5Hz

          動作誤差

          -20% ~ -10%In

          -20% ~ -10%In

          輸出

          輸出方式

          一組常開、一組轉換

          一組常閉或常開、一組轉換

          觸點容量

          5A 250VAC

          5A 30VDC

          AL1:8A 250VAC; 5A 30VDC

          AL2:6A 250VAC; 5A 30VDC

          復位方式

          就地、遠程

          就地、遠程、自動

          環境

          工作溫度

          運行溫度:-20℃ ~ +55℃,存儲溫度:-30℃ ~ +70℃

          工作濕度

          ≤95%RH,不結露,無腐蝕性氣體場所

          海拔高度

          ≤2000m

          污染等級

          3級

          安裝類別

          Ⅲ類

          ASJ60系列剩余電流監測儀技術指標

          項目

          指標

          電源

          電壓范圍

          AC/DC85V~265V

          *大功耗

          ≤10VA

          輸入

          *大測量支路數

          16路

          剩余電流測量范圍

          1mA~30A

          額定剩余動作電流I△n

          1 mA ~30A連續可調

          動作特性

          AC正弦交流電流及脈動直流電流

          頻率

          50Hz±5Hz

          動作延時

          0~10s可設

          開關量

          2路無源干接點輸入

          輸出

          輸出方式

          1路水浸報警繼電器(常開)

          16路剩余電流報警繼電器(常開)

          觸點容量

          AC 250V/3A DC 30V/3A

          重合閘

          次數

          0~99連續可設

          間隔時間

          0~999秒連續可設

          通訊

          方式1

          RS485通訊,Modbus-RTU協議

          方式2(可選)

          4G無線通訊

          環境要求

          溫度

          工作溫度:-10℃~55℃,存儲溫度:-30℃~70℃

          濕度

          ≤95%,不結露

          海拔

          ≤2500m

          平均無故障工作時間

          ≥50000小時

          6.3選用說明

          剩余電流動作繼電器在應用時應注意低壓系統的接線型式。

          系統形式

          系統接線

          說明

          TT系統

          采用ASJ。因為當發生單相接地故障時,故障電流很小,且較難估計,達不到開關的動作電流,外殼上將出現危險電壓。

          TN-S系統

          可采用ASJ。更快速靈敏切斷故障,以提高安全可靠性,此時PE線不得穿過互感器,N線要穿互感器,且不得重復接地。

          其余接線型式需要改造成以上兩種型式使用,防止出線誤動作或者不動作的情況。剩余電流互感器的選擇應根據主回路的額定電流為參考選擇,

          型號

          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

          實際應如圖所示,互感器安裝在主回路或者支路上,通過測量剩余電流判斷是否驅動斷路器動作。

          ASJ10/20剩余電流繼電器典型應用

          ASJ60剩余電流監測儀典型應用

          6.4注意事項

          當采用剩余電流動作保護器(RCD)作為電擊防護附加防護措施時,應符合下列規定:

          • 額定剩余電流動作值不應大于30mA;
          • 額定電流不超過32A的下列回路應裝設剩余電流動作保護器(RCD):
          • 供一般人員使用的電源插座回路;
          • 室內移動電氣設備;
          • 人員可觸及的室外電氣設備。
          • 剩余電流動作保護器(RCD)不應作為*一的保護措施;
          • 采用剩余電流動作保護器(RCD)時應裝設保護接地導體(PE)。

          參考文獻:

          [1]建筑物電氣裝置500問,王厚余編著,中國電力出版社,2008年4月1日出版

          [2]路燈配電系統若干問題的探討,李良勝章友俊,《建筑電氣》2007年02月

          [3]路燈低壓供電系統保護接地方式分析,徐文雷《江蘇科技信息》2009年01期

          [4]張小田.淺談油氣田站場內路燈接地方式.

          [5]安科瑞企業微電網設計與應用手冊.2022.06版

          作者簡介:陳芳芳,女,安科瑞電氣股份有限公司,主要從事剩余電流動作保護器的研發與應用


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          陳芳芳
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