石油化工工业电气低压配电中的接地系统初探

石油化工工业电气低压配电中的接地系统初探摘要：随着石油化工工业发展规模不断扩大，其供电系统要求也是越来越高如果接地系统不能很好地发挥安全保护作用，那么在发生雷击或是漏电事故时就可能造成较大的安全事故，基于此，本文对接地系统在低压配电系统的意义、石油化工工业建设中几种主要的接地系统以及石油化工工业低压配电系统中常用的接地方式进行了分析。关键词：低压配电接地系统；石油化工；应用接地系统在低压配电系统的意义接地系统主要是由埋于地下的多个金属接地极以及导体组成的网状接地结构在电气系统中发挥着安全防护、屏蔽等重要作用。在低压配电系统中接地系统对于保护用户生命财产安全和保障电气设备正常稳定运行有着重要影响，且随着社会经济的不断变化发展，建筑物的使用功能也在不断发生变化，不论是建筑行业还是石油化工行业在功能和结构上都发生了很大改变。在低压配电系统当中，一般可以将接地系统分为保护接地和功能接地两种类型。其中保护接地主要是为了电气安全，将系统、装置或设备的一点或多点接地包括电气装置保护接地，即电气装置的外露可导电部分、配电装置的金属框架和线路杆塔等，由于绝缘损坏或爬电有可能带电，为防止其危及人身和设备的安全而设置的接地；作业接地，即将已停电的带电部分接地，以便在无电击危险情况下进行作业；雷电防护接地，即为雷电防护装置（接闪杆、接闪线和过电压保护器等）向大地泄放雷电流而设的接地，用以消除或减轻雷电危及人身和损坏设备防静电接地，即将静电电荷导入大地的接地，如对易燃易爆管道、贮罐以及电子器件、设备为防止静电的危害所设的接地；阴极保护接地，即使被保护金属表面成为电化学原电池的阴极，以防止该表面被腐蚀的接地。功能接地主要是出于电气安全之外的目的，将系统、装置或设备的一点或多点接地，包括电力系统接地，即根据系统运行的需要进行的接地，如交流电力系统的中性点接地、直流系统中的电源正极或中性点接地等；信号电路接地，即为保证信号具有稳定的基准电位而设置的接地。由此可见，完好的接地系统对低压配电系统及弱电系统保护具有重要保护作用。石油化工工业建设中几种主要的接地系统TN-C系统中性线N和PE线在TN-C系统中是相连的，二者共同构成保护接零。电流会以正常负荷流过PEN线，此外还会存在一定的谐波电流流过，这是在PEN线线上会发生相应的电压降，这个现象会在电气设备的外壳和电线的金属管路显现一般PEN线在同一供电范围的变压器下彼此是相通的，如果发生事故，PEN线会将故障电压传导到其他设备上，严重会引起灾害发生。所以TN-C系统比较适合于三相负荷能够维持稳定，并且其中的谐波电流量很小的电力运行环境。此系统易产生火花，所以煤矿井下、石化工业等存在易燃易爆等危险品的生产环境则不适宜用这一系统。在GB50058《爆炸危险环境电力装置设计规范》第5.5.1条规定：爆炸危险环境中TN系统应采用TN-S系统，所以TN-C接地系统在石油化工行业不能使用。TN-S系统TN-S系统与TN-C系统不同，其系统中的保护线PE与中性线N是分开的，这样正常负荷电流在传输过程中不会经过保护线，只有发生故障时才会经过保护线，这样能够在发生故障时有效保护供电系统。在正常运行的情况下，保护线和用电设备之间是没有电位存在的，因而不会对用电设备造成一定安全隐患。在现代生活用电系统中这种接地系统也最为常见。TN-S系统在运行过程中通过会有以下几种电流经过:一是谐波电流。在直流电路供电系统当中，电气设备在正常运转时会在中性线上产生谐波电流，尤其是在三相当中会产生3次谐波电流。这3次会在中性线上依次叠加，而叠加之后的电流量是比较大的，会给电线造成较大的负担。因而为了有效减少谐波电流，很多接地系统中会通过增加截面积相同线路来分散谐波电流，从而减轻电线的压力;二是单相工作电流。在低压配电系统当中，工作电流是比较常见的电流，其对电线的影响主要是受电线自身使用情况控制的，如果电线自身使用过度或是系统中电流量过大则会对电气设备产生较大的影响;三是三相不均衡电流。这种电流在单相负荷配电系统中是比较常见的，且会随着供电系统运行时间而加剧，而采用TN—S接地系统则能够有效解决这种三项不均衡电流带来的影响。TN-C-STN-C-S是TN系统中最后一种类型。在供电系统中，前部分是采用TN-C系统方式来供电，而如果要满足于现场TN-S系统的供电方式，则可以从系统后半部分的配电箱中将PE线分出，将零线N与PE线分开，PE线在任何条件下都不进入漏电保护器，并且除了总配电箱中的PE线和N线相连之外，其他分配电箱中的零线N均不与PE线连接，也不能安装熔断器和开关。这种接地系统是在TN-C系统上变化而来的，且要满足三相接地良好和平衡的条件，对于三相不平衡的现场最好还是采用TN-S接地系统。石油化工行业低压配电系统中常用的接地形式及接地措施3.1常用接地形式根据以上分析，石油化工行业接地需采用TN-S接地系统，在爆炸危险区内电气中性点接地和保护接地线完全分开，是比较好的选择。TT型电源系统在危险区中要采用剩余电流动作的保护电器，比较少用°IT型电源系统在爆炸危险中要设置绝缘检测装置。目前国内和国外在石油化工行业主要采用TN-S接地系统。3.2保护接地注意事项外露可导电部分应按系统接地型式的具体条件，与PE连接。PE导体对机械伤害、化学或电化学损伤、电动力和热动力等应具有适当的防护性能。每个PE导体和其他设备之间的连接（如螺纹连接，卡箍接头），应提供持久的电气连续性和足够的机械强度和保护。同时，定期或不定期对地线进行日常维护，检查地线是否断落，以保证用电安全。确保每根PE导体的截面积应能承受保护电器切断时间内预期故障电流引起的机械和热应力。实施等电位联结建筑物的低压电气装置应采用等电位联结以降低建筑物内电击电压和不同金属物体间的电位差；避免自建筑物外经电气线路和金属管道引入的感应或故障电压的危害；减少保护电器动作不可靠带来的危险和有利于避免外界电磁场引起的干扰，改善装置的电磁兼容性。静电的消除措施消除静电的主要途径有两种：一是创造条件加速静电泄露或中和，包括泄露法和中和法。接地、增湿、加入抗静电剂属于泄露法；通过感应静电消除器、放射线静电消除器及离子流静电消除器等属于中和法。二是工艺控制法。危险化学品在管道中流动所产生的静电量，与流速的二次方成正比。降低流速便降低了摩擦程度，可减少静电的产生。在爆炸危险1区外设置人体静电及化学品装卸设施静电释放装置。一般石化企业采用的接地措施：（1）固定设备（塔、容器、机泵、换热器、离心机等）外壳，应进行静电及保护接地。若为覆盖设备一般可不做静电接地。（2）直径大于或等于2.5m及容器大于或等于50m3的设备，其接地点不应少于两处，接地点应沿设备外围均匀布置，间距不应大于30m。（3）有振动性的固定设备，其振动部件应采用截面不小于6mm2的铜芯软绞线接地，不准使用单股线。有软连接的几个设备之间应采用铜芯软绞线跨接。（4）皮带传动的机组及其皮带的防静电接地刷、防护罩，均应接地。（5）固定设备与接地线或连接线宜采用螺栓连接。6）与地绝缘的金属部件（如法兰、胶管接头等），应采用铜芯软绞线跨接引出接地。（7）管道在进出装置区（含生产车间厂房）处，分岔处应进行接地。长距离无分支管道应每隔100m接地一次。（8）阴极保护的设备不与等电位系统连接，可与专门为阴极保护的接地系统连接。结束语随着经济发展的需要，新材料新工艺的应用，人们对与安全方面的要求也越来越高，石油化工企业大多属于易燃易爆高毒操作，对于电气系统接地，保护接地及工作接地更为严格，在设计中必须高度重视。应结合实际需要正确选择低压配电接地系统，设备保护接地