涤纶长丝生产中的谐波的危害

1、L11506AP1000 后续核电项目低压接地系统设置探讨陈 战(上海核工程研究设计院，上海市200233)摘要： 依据国际标准对低压配电接地系统的规定及对多电源系统接地的要求，通过对在核电厂接地环境下低压接地系统的分析，提出在AP1000 后续项目核电厂中低压接地系统应采用TN-S 系统，并采用双电源一点接地做法。关键词： 低压配电接地系统；TN-S 系统；双电源一点接地Discussion about Selection of Low-voltage electrical Grounding in Following Nuclear Power Project of AP1000Chen

2、Zhan(Shanghai Nuclear Engineering Research Design Institute, Shanghai 200233)Abstract：Based on the definitions of low-voltage electrical grounding and demand of Multiplesource systems grounding in international standard, by analyzing of low-voltage electrical grounding in nuclear power plant earthin

3、g condition, give the suggestion that TN-S system issuitablein followingnuclearpower projectof AP1000, and selectdual-sourcesystem singlegrounding.Key words ： low-voltage electrical grounding；TN-S system ； dual-source system single pointgroundingpoint引言AP1000 核电机组是美国研发的具有第三代核电技术的核电机组，其首先在中国建造，目前由美国工

4、程公司依据美国规范标准设计建造。本文针对AP1000 后续核电厂工程项目中低压接地系统设置提出几点想法。接地工程概况及遵循的标准目前我国在建的AP1000 核电厂在厂区内均设一公共接地网，并且各子项均要求做到总等位联结并与公共接地网相连，构成一个等电位接地网。核电厂的中压对低压的供配电系统是个多电源系统，各电源既有集中又有分散，各子项内较为集中在各自变电站，各子项间电源分散。其中大部分为两两成对，构成双电源系统。双电源系统的接地是本文讨论的主要内容。我国现行的接地标准都是在IEC (国际电工委员会)标准的基础上转化而来。美国电气设计和施工执行的标准是NEC 美国国家电气规范和IEEE美国电气电

5、子工程师学会标准 , 美国的接地技术虽和IEC 国际标准有一定的差别, 但接地技术的目的都是为了保护设备和人身安全以及抑制干扰、为信号电压或系统电压提供一个稳定的电位参考点,两者本质没有区别。故AP1000后续核电站工程接地系统应主要遵循IEC 标准及 NEC、IEEE 等相关标准。低压接地系统分析3.1 IEC规定：IEC 对低压电气装置接地要求见installationsPart1:FundamentalIEC60364-1:2005principles, Low-voltage assessmentofelectricalgeneralcharacteristics, definitio

6、ns，这也是我国国家标准GB/T 16895.1-2008低压电气装置 第 1 部分 : 基本原则、一般特性评估和定义的等同标准。该标准对低压配电系统接地型式规定为： TN、 TT、 IT 三种系统，其中TN系统又分为TN-S、 TN-C-S、 TN-C 三种形式。所采用的文字符号具有下列含意：第 1 个字母电源系统对地的关系，即关于系统接地做法。T电源端一个点直接接地，在交流电系统中，通常为中性点（T 是法文大地的首字母）；I 电源端所有的带电部分与地隔离;或一个点通过高阻抗（例如1000 ）接地（ I是法文隔离的首字母） 。第 2 个字母电气装置的外露可导电部分对地的关系，即关于保护接地做

7、法。T电气装置外露导电部分与地直接做电气连接，它与电源系统接地无联系；N电气装置外露导电部分与电源系统的接地点直接做电气连接（在交流系统，电源系统的接地点通常是中性点，或者如果没有可连接的中性点，则与一个相导体连接）后续的字母（如果有）中性导体与保护导体的配置组合情况：S由一根与中性线隔离的导体提供保护导体功能，即中性导体和保护导体是分开。的；C中性导体和保护导体功能合并在一根导体中（PEN导体）。3.2在核电厂中各子项间有大量工艺、生活水、消防水等金属管线，同时各子项均要求做到总电位联结以满足安全需要，故各子项间已通过工艺、生活水、消防水等金属管线构成一个等电位联结网，并通过裸铜缆或裸扁铜组

8、成公共接地网进一步巩固了等电位联结。3.3图 1为TN-S 系统示意图。I 0 为变配电装置内回变压器中性点电流；I 01 为电气装置内中性线电流；I 02为总配电箱与电气装置间中性线电流；I 03 为变配电装置与总配电箱间中性线电流；I d 为变配电装置内回变压器接地电流；I d1 为发生单相接地故障在接地点的电流；I d2 为流过馈线电缆中保护线（PE）的电流； I d3 为流过经等电位联结（工艺、水等）金属管道的电流；I d4 为流过等电位联结线（裸铜缆 / 裸扁铜）的电流； I d5 为流过大地的电流；C 为接地回路电流传感器，串接在 PE线与 N 线之间的电流传感器（穿心式CT），只

9、反映接地电流，通常情况下，由不平衡负荷产生的中性线电流I 0 将沿中性线 （ N）流回，而不会被接地回路传感器检测到；M1为变电站低压主断路器；K1 为受电侧进线断路器； 3P 为三极开关。正常情况下：I0=I =I=I03，0102I d=I d1 =I d2 =I d3=I d4=I d5 =0，即正常情况下无杂散电流；当发生单相接地故障时：I 0=I 03+I d，I d=I d1 =I d2 +I d3+I d4+I d5 0，其中 I d3、 I d4、 I d5 构成杂散电流。由杂散电流能产生杂散电磁场，对电子信息系统产生干扰；同时杂散电流能使其路径上的闭合金属构件产生涡流，进而可

10、引发火灾；杂散电流还具有加速腐蚀室外埋地接地网及金属管线的作用。所以在发生接地故障时通过电流传感器C 能快速检测出故障并将故障回路切除，以保证低压配电系统安全稳定。图 1 TN-S 系统示意图Figure 1 TN-S system3.4图 2 为 TN-C-S 系统示意图。图中 I 03 为变配电装置与总配电箱间PEN线电流； I d2 为流过 PEN线在总配电箱重复接地处接地导体的电流；其他见3.3条。因 PEN线在总配电箱处重复接地，及（工艺、水等）金属管道的等电位联结和（裸铜缆/ 裸扁铜）等电位联结线存在，在通常情况下：I 0=I 01 =I 02 =I 03+I d ， I d=I

11、d2=I d3+I d4+I d5 0；可见在通常情况下就存在接地电流，以及I d2、 I d3 、I d4、 I d5 构成杂散电流，因这些杂散电流能引发对电子信息系统产生干扰，产生涡流引发火灾，并能加速腐蚀室外埋地接地网及金属管线，故TN-C-S 系统是不安全的，不能采用。图 2 TN-C-S 系统示意图Figure 2 TN-C-S system图 3 为 TN-C 系统示意图。图 3 TN-C 系统示意图Figure 3 TN-C system图中 I 02 为总配电箱与电气装置间PEN线电流； I 03 为变配电装置与总配电箱间PEN线电流； I d1 为流过 PEN线在电气装置重复

12、接地处接地导体的电流；I d2 为流过 PEN线在总配电箱重复接地处接地导体的电流；其他见3.3条。由于电气装置中性导体和保护导体功能合并在一根导体中（ PEN导体），及（工艺、水等）金属管道的等电位联结和（裸铜缆/ 裸扁铜）等电位联结线存在，在通常情况下：I 0=I 01=I 02+I d1=I 03+I d， I d=I d1+I d2=I d3 +I d4+Id5 0；可见在通常情况下就存在接地电流，以及I 、 Id2、 Id3、Id4、 Id5构成杂散电流，且较TN-C-S 系d1统多 I d1，更不安全的，不能采用。3.5 图 4 为 TT 系统示意图。图中符号见 3.3 条。该图配

13、电接地系统虽然接成所谓的TT 系统，但因（工艺、水等）金属管道的等电位联结和（裸铜缆/ 裸扁铜）等电位联结线存在，根据接地系统定义：第2个字母 - 电气装置的外露可导电部分对地的关系，即保护接地：T- 电气装置外露导电部分与地直接做电气连接，它与电源系统接地无联系。因与电源系统存在等电位联结，故不构成TT 系统。如采用此种做法，在发生接地故障时，因馈线电缆无PE 线， I d=I d3+I d4+I d50 接地故障电流大部分均沿等电位联结线流回中性点，与TN-S 相比电位联结线的阻抗远远大于馈电电缆随行PE 线阻抗，故接地电流较小，而无法满足断路器在发生接地故障时切除故障的动作灵敏度，须在馈

14、电回路增设剩余电流动作保护器（RCD）。结论：因等电位联结存在，无法做到TT 系统。图 4 TT 系统示意图Figure 4 TT system3.6图 5 为 IT 系统示意图。因目前无侦测出中性线发生接地故障的手段，为防止发生因中性线接地的二次接地故障无法检测到的情况发生，故一般不引出中性线，IT 系统的电源端不做系统接地，在发生第一次接地故障时由于不具备故障电流返回电源的通路，其故障电流仅为两非故障相对地电容电流的矢量和，其值甚小， 因此在保护接地的接地电阻Ra 上产生的对地故障电压很低，不致引发电击事故。所以发生第一次接地故障时不需切断电源而使供电中断。因它一般不引出中性线，不能提供照

15、明、控制等需用的220V 电源，且其故障防护和维护管理较复杂，必领装设绝缘监视及接地故障报警或显示装置。故IT 系统不适宜核电厂普遍使用。它适用于对供电不间断和防电击要求很高的场所。如针对核电厂仪控设备等要求供电不间断的电气装置，建议采用 IT 系统。图 5 IT系统示意图Figure 5 IT system通过上述分析，在各子项间实施等电位联结的前提下，TN-S 系统是适合的。TN-S多电源系统4.1 IEC规定IEC 60364-1:2005第 3条对多电源系统的低压接地提出要求，其原理图如图所示。第 3 条提出上述做法要点：不应在变压器的中性点或发电机的星形点直接对地连接。b)变压器的中

16、性点或发电机的星形点之间相互连接的导体应是绝缘的，这种导体的功能类似于 PEN；而且不得将其与用电设备连接。在诸电源中性点间相互连接的导体与 PE 导体之间，应只连接一次，这一连接应设置在总配电屏内。对装置的 PE 导体可另外增设接地。并注明：图6 所示的多电源系统为以能满足电磁兼容（EMC）要求的TN系统。图6多电源接地（IEC60364-1 ）Figure 6 Grounding for Multiple source systems（IEC60364-1 ）4.2 NEC规定NEC(National Electrical Code)是由（美国）全国消防协会（NFPA）制定的（美国）国家电

17、气法规，即NFPA-70，是电气设计和施工的最基本准则。NFPA-70规程建立了电气系统设计和施工的最低标准。在 NEC 250-184（ B）条中提出多电源系统采用一点接地系统要求。4.3 IEEE规定IEEE 是美国电气电子工程师学会标准，同样是美国电气设计和施工的权威标准。在 IEEE142-2007 IEEE Recommended Practice for Grounding of Industrial and CommercialPower Systems 即工业与商用电源系统接地IEEE 操作规程建议第1.6.6 b)条对多电源( 多个发电机或电力变压器) 接地，提出要求：每个电

18、源中性点连接成一个共用中性母线，再接地，即一点接地，如图7 所示。1.6.6条中提出当各相关电源在接近的情况下即在同一变电站内，或为四线系统时，应采用如图7 所示的一点接地方式，并说明采用一点接地方式具有对接地故障可有选择性的方便排除的优势，继电保护相对简单。图 7 多电源直接接地Figure 7 Grounding for systems with multiple power sources-solidly grounded4.4参考做法在美国 ELECTRICAL ENGINEER S PORTABLE HANDBOOK即电气工程师便携手册提供了满足NEC规范双电源系统一点接地的参考做法

19、，见图8 所示。图 8 双电源系统一点接地Figure 8 Dual-source systemsingle-point grounding这种做法采用在变压器中性点接地连接线上安装电流传感器（互感器）。在联络断路器闭合运行的情况下，无论M1传感器还是M2传感器都有可能感应到中性线上的不平衡电流，并且都可能误跳闸。 将这两种传感器的极性布置连同联络断路器辅助开关(Ta)一起如图3.1所示连接， 则以上这种可能性可以排除。在联络断路器和两个主要断路器之间，通过GFR/1、GFR/2、 GFR/T 的动作电流和整定延时来实现接地故障的选择性配合。GFR为接地故障继电器。当每一个负荷馈线上加装了接地

20、故障保护和附加装置时，该系统所带来的及时切除故障回路并以提高设备供电连续性的优势才能得到充分的体现。由图8 两主断路器及联络断路器及各馈线断路器均采用三极断路器。4.5多电源系统一点接地主要优点是：1）如 IEEE 142-2007第 1.6.6条所述：继电保护相对简单，能对接地故障做到有选择性的方便的排除。2）因一点接地避免了中性线电流通过两个变压器各自接地点所构成的环路而产生的杂散电流，避免由杂散电流引发的火灾、腐蚀、电磁干扰的危害，及为防杂散电流而要求两变压器低压主断路器及母联断路器均采用四极开关。而四极开关因其中性线触头具有的先合后断特性， 而产生的膜电阻 （由金属氧化物、化学附属物、

21、尘埃等构成的接触电阻）缺少因带载拉弧清除，长期积累而造成中性线触头接触不良，而发生“断零”事故。3） 两变压器低压主断路器及母联断路器用三极开关取代四极开关，既可避免因四极开关发生“断零”的缺陷，又可减少电气设备投资，节约工程造价。研究结论综上所示，在满足低压配电系统安全可靠及做到电磁兼容（EMC）要求的条件下，对于AP1000 后续项目核电厂低压接地系统应采用TN-S 系统， 并采用双电源一点接地做法，即双电源系统的PEN线在总配电屏的联络柜内实施一点接地，并装设C、C1、 C2 三个电流传感器，注意传感器极性布置，如图9 示意图所示。图 9 TN-S 双电源一点接地系统示意图Figure

22、9 TN-S system with dual-source system single point grounding图中： I 0 为变配电装置内回电源变压器2 中性点电流； I 0为变配电装置内回电源变压器 1 中性点电流； I 01 为电气装置内中性线电流；I 02为总配电箱与电气装置间中性线电流；I 03 为变配电装置与总配电箱间电源2 馈线电缆中性线电流；I 03 为变配电装置与总配电箱间电源 1 馈线电缆中性线电流；I d 为电气装置内回变压器接地电流；I d1 为发生单相接地故障在接地点的电流； I d2 为流过电源变压器2馈线电缆保护线（ PE）的电流； I d2 为流过电源

23、变压器 1 馈线电缆保护线（PE）的电流； I d3 为流过经等电位联结（工艺、水等）金属管道的电流； I d4 为流过等电位联结线（裸铜缆/裸扁铜）的电流；I d5 为流过大地的电流； I d6 为流过 C1 传感器的电流； I d7为流过 C2 传感器的电流； C 为接地回路传感器， 串接在 PE线与 PEN线之间的电流传感器（穿心式CT），只反映接地故障电流，通常情况下，由不平衡负荷产生的中性线电流 I 0 将沿中性线（ N）流回，而不会被接地回路传感器检测到；C1、C2 为电流传感器，安装在联络柜内PEN线一点接地的两侧；M1、M2 为变电站低压主断路器， T 为变电站低压联络断路器， M1、 M2、T 采取电气联锁和三锁两钥匙机械联锁, 即三台开关只能同时合上二台，通常M1、M2为合闸状态，为双电源供电；F1、F2 为馈出线回路断路器，配置接地故障保护装置；K1、 K2 为受电侧进线断路器，通常均为合闸状态；A.T.S/4P为四极自动转换开关，此处选用四极开关的目的是使返回变压器中性点的电流均沿供电电源（变压器 2）的馈线电缆中性线流回变压器2 中性点，避免采用三极开关时，致使有一部分中性线返回电流沿非供电电源（变压器1）馈线电缆中性线流回变压器2 中性点，从而产生杂散电流；3P 为三极开关。 正常情况下当四极A.T.S投切至变压器 2时：