母线槽接地系统新技术

时间:2021/9/5   浏览量:415

文/施耐德电气(中国)投资有限公司 冯成华
文/ 青海油田公司采油一厂 孙莉蓉


      目前,随着母线槽越来越广泛地应用于配电系统,其安全性倍受关注。而母线槽接地系统的安全性是其中非常关键的部分。
      目前母线槽接地系统的两种做法母线的接地系统就是利用独立导体作为PE 接地线,从而与相线及中性线一起形成TN-S接地系统。PE接地线的实质是为整个母线槽系统提供一个独立有效的接地路径。目前已有许多母线槽接地系统进行了规定和要求,如UL857(第5章 外壳,第37章 电气连接及第51章 短路试验),IEC439(第8章 电气连接)和GB7251(第7章 设计与结构及第8章 型式试验)等。而在整个母线槽行业中,接地系统的做法主要可分为以下两种。1)内部独立接地式母排(简称ING,见图1)。即母线槽内部加入一条独立导体(通常为50%接地容量)作为独立PE 线,与相线及中性线母排共同形成TN - S 接地系统,这种接地系统也称为传统式接地系统。2)整体接地式母排(简称IGB,见图2)。即利用母线槽本身全部/部分外壳作为独立PE线(50%接地容量),与相线及中性线母排共同形成TN-S接地系统。

      ING 接地系统的做法是一种传统式的方法,大多数人都了解,但其做法存在着费用高、效果差等问题。而以施耐德电气梅兰日兰母线槽为代表的IGB接地系统技术是在传统式做法的基础上进行了技术更新与改进,不仅克服了传统ING系统的缺点,而且具备许多传统ING 无法比拟的优点,从而使整个接地系统更安全、更可靠。通常使用IGB做法的母线槽厂家是按照UL857、IEC439 及GB7251 等标准要求,采用电气级别的铝板作为母线槽系统的IGB(母线槽的外壳),并选择合适的截面使IGB 接地电流通路容量达到50% 以上。

IGB 较ING 的优点

     1)保护全面,接地路径直接,接地路径短。图1中ING 接地母线(PE)位于母线槽的一侧,意味着只有少部分带电部位由接地系统与人体隔开,接地系统只保护了母线槽的一侧,而对其余三侧均无保护。即只有A 相的泄漏电流才能直接流入ING 导入大地,而其他相线泄漏电流须经外壳至ING,再导入大地。故ING 接地保护不全面,接地路径不直接而且长。IGB 所有相线及中性线全部包括在IGB 接地母线之内(见图2),使带电部位与人体之间完全隔开,母线槽的四个侧面都得到了保护。故所有带电部位泄漏电流均可直接通过IGB 导入大地,接地保护非常全面,接地路径很直接,路径很短。

     2)接地电阻小,对地电势小。1993年新加坡有关部门曾作过试验,选用20 in(约6 m,长2段,3个接头),1 600 A母线(接地系统是IGB),用专用的电流发生装置向母线系统输入摸拟故障电流。分别以ING,IGB 及ING + IGB 做为接地系统(PE),试验检测当故障电流通过这三种接地系统时所形成的对地电阻和对地电势,并进行比较(试验结果见附表)。以上试验结果表明:由IGB所构成的接地系统回路电阻很小,对地电势很低,安全性好。而传统ING所构成的接地系统回路电阻大,对地电势高,安全性差。若同时使用IGB 与ING,80% 以上的电流从IGB 流过,仅20% 电流流过ING,说明IGB 承载故障电流能力优于ING。


     3)接地路径电阻小,外壳对地电势小。当相线发生漏电故障时,ING接地系统泄漏电流从相线→外壳→ING→大地,使接地路径电阻较大(普通金属外壳及ING 电阻均较大),同时使外壳对地电势升高,大大增加了对人体的危害。而IGB接地系统,泄漏电流从相线→ IGB→大地,使接地路径电阻很小(IGB电阻较小),同时使外壳(即IGB)对地电势很低,大大减小了对人体的危害。
     4)IGB可大大节省母线制造的成本(母线槽内不需要专用接地母排),从而降低母线槽的造价,使产品在市场上更具竞争力。综上所述,IGB 相对于ING 来说,IGB 提供了更有效更安全的接地路径,为母线槽系统安全使用提供了更可靠的保障。现在IGB已成为母线槽最佳接地系统方案,已被施耐德电气梅兰日兰等国外品牌母线槽厂所采用。