煤炭港口建筑及设备的电气保护与接地

煤炭港口建筑及设备的电气保护与接地

近年来，在我国国民经济高速增长的推动下，我国煤炭工业获得了快速发展，各大港口也加快煤炭泊位、场地的建设步伐，秦皇岛港作为我国北煤南运的重点港口在近年来先后建设了煤四期扩容和煤五期工程。在煤炭港口建筑建设及设備安装过程中，接地系统的设计与安装具有重要的地位，因为它不仅关系到供电系统的可靠性，安全性而且关系到港口工作人员人身安全。一般来讲，在建筑物、构筑物供电设计中总包含有接地系统设计。随着建筑物的要求不同，各类设备的功能不同，接地系统也相应不同。煤炭港口建筑物及设备接地方式有以下几种，现就其使用状况及特点进行分析。

标签：电气保护TN-C

这里，我们先介绍一下接地系统中各字母的含义，后文不再赘述。第一个大写英文字母“I”表示配电网中性点不接地或经过高阻抗接地，“T”表示配电网中性点直接接地；第二个大写英文“T”表示电气设备金属外壳接地，“N”表示电气设备外壳接零。第三个大写英文“C”表示混合系统，第四个大写英文“S”表示分开或单独设置。

1 TN－C系统

TN－C系统被称之为三相四线系统，该系统中性线N与保护接地PE合二为一，通称PEN线。这种接地系统目前应用最为广泛。他的优点是投资较为节省，节约导线。在一般情况下，只要开关保护装置和PEN线截面选择恰当，是能够满足供电可靠性和用电安全性的。这种系统中，当三相负载不平衡或只有单项用电设备时，PEN线中有电流通过。这种接地系统虽对接地故障灵敏度高，线路简单，但它只适合用于三相负荷较平衡的场所。在煤炭港口，特别是一些低压设备一般采用这种系统，因为这些低压设备均属于三相设备，负载平衡度较高。从理论上讲，TN-C系统的缺点是，当PEN线断线时，在断线点以后的设备外壳上，会出现负载中性点偏移，可能出现危险电压。而且，若断线点后某一设备发生碰壳故障，因为没有电流回路存在，开关装置不会动作，没造成设备外壳带有危险的相电压。既然如此，为什么港口设备还大量使用这种接地系统呢？因为煤炭港口设备是以皮带输送机械及转接塔为主，他们都与大地有着紧密的连接，产生一种并联接地效应，使得港口设备的自身的接地电阻都非常小，那么安装在其上各类低压电气设备外壳自然就处于一个良好接地状态。从供电角度来看，又可以看作是PEN线在设备的一种良好的重复接地。这样，即使出现PEN线断线，断线点后侧设备出现碰壳故障，设备侧还有重复接地在起作用，这样就大大的降低了操作人员触电的危险。

2 TN－C－S系统

TN－C－S系统由两个接地系统组成，配电系统的前面是TN－C系统，后面则是是TN－S系统，它兼有两者的优点，保护性能介于两者之间。该系统一

般用在港口设有变电站，低压进线的车间及建筑物，即配电系统末端有较高供电要求或有较多弱电设备的场所。其特点是在进户之前采用三相四线TN－C系统，进户处做重复接地，进户后变成TN－S系统。在港口实践过程中，这种系统主要用于TN-C系统的升级。当有一个旧厂房或建筑物需要改造原有的配电系统时，出于种种原因，无法更换入户电源时，我们就在线路入户处，把PEN线进行重复接地，然后再另外安装接地保护PE线。需要注意的是，中性线N与保护接地线PE在进户时共同接地后，不能再有任何电气连接。否则，PE线就会失去了作用。这种系统的特点是，正常情况下，该系统的中性线N常会带电，PE线不会带电。而PE线所连接的设备外壳及金属构件在系统正常运行时,始终不会带电。因此TN－S接地系统明显提高了人及物的安全性。但是，这种系统要求入户处的PEN线必须接地良好，要定期进行检查测试，另外，尽量在PE线上其它部位应再次重复接地，以保证系统运行的可靠性。

3 TN－S系统

TN－S是一个三相四线加PE线的接地系统就是俗称的“三相五线制”。它的N线和PE线是分开设置的。所有设备的外壳只与公共的PE线相连接。N线仅当三相负载不平衡时或只有单相负载时才有电流通过，S线在正常运行状态下不会有电流通过，它只保护操作人员防止触电。TN－S系统的特点是，中性线N 与保护接地线PE除在电源中性点共同接地外，其后，两线之间及两线对地之间必须进行绝缘，不能有任何电气连接。在煤炭港口，这种系统在新建煤炭港口建筑物，调度机房及控制室大量使用。它的优点很多，主要有以下几个方面：

3.1 如果N线出现意外断开的话，将会出现中性点偏移的情况，有可能造成设备出现故障甚至损毁设备。但是不会对设备外壳造成任何影响，不会在设备外壳上出现危险电压。在这里必须纠正一个概念，TN-S系统保护的是防止人受到触电伤害，而不是去保护设备本身。

3.2 正常运行时在三相负载严重不平衡时或单相负载较大时，在N线上会出现较大电流，从而产生较大电压。这时候，PE线上没有电流流过，仍然处于零电位，不会出现危险电压。

3.3 在正常情况下，PE线上没有电流通过。这样用电设备之间就不会产生电磁干扰，适用于有较多电子信息设备的场所。

既然TN-S系统有这么多优点，那我们在现场全用它不就更好吗。其实，这种想法并没有错，但是这种系统它消耗的导电材料多，成本高，投资较大，不经济，而且港口设备有其自身的特点，使用TN-S系统会造成不必要的浪费。

在实际工程实践中，使用这种系统需要注意以下几点：①专用保护线PE不许断线，也不许进入漏电开关。这样，会造成漏电开关误动作甚至无法合闸。②干线上使用漏电保护器，工作零线不得有重复接地，而PE线应有重复接地，但是不应经过漏电保护器，所以TN-S系统供电干线上也可以安装漏电保护器。③考虑到TN-S方式供电系统安全可靠，在各类工程开工前的“三通一平”（电通、

水通、路通和地平）应尽可能采用TN-S方式供电系统。

4 TT系统

通常称TT系统为三相四线接地系统。该系统常用于低压共用用户，即用于为装备配电变压器，从外面引进低压电源的小型用户。TT系统的特点是中性线N与设备保护接地线PE没有电气连接，即中性点接地与PE线接地是分开的。该系统在正常运行时，不管三相负荷平衡不平衡，在中性线N带电情况下，PE 线不会带电。但是，在这种系统中，当外壳故障带电时，故障电流将沿低阻值低压工作接地构成回路。由于工作接地的接地电阻很小，设备外壳将带有接近相电压的故障对地电压，有较大的电击危险，因此，必须采用附加的防触电措施。所以说，一般情况下不采用TT系统。如果必须使用，则应加装漏电保护器或其他装置限制故障持续时间。在煤炭港口内，一般不采用这种接地系统。

5 IT系统

IT系统是三相三线式接地系统，该系统变压器中性点不接地或经阻抗接地，没有中性线N，只有380V线电压存在，无相电压（220V），设备保护接地线PE 各自独立接地。这种系统用在煤炭港口高压动力缆及井下供电系统中。它的主要特点是系统的某一相因为意外发生触壳故障时，由于不构成直接的电气回路使得外壳不会带有较大的故障电流，系统基本上可以运行。当然这种运行状态也是不正常的，国标中对这种故障持续时间也做了相关的规定。它的缺点是，负载设备外壳必须安装保护接地，这将大大降低设备外壳与大地的漏电电压，保证人身安全。如果没有，将会对人身造成伤害。现在又出现了问题，上面已经说了既然系统不构成直接的电气回路不就是安全了吗？其实不然，系统虽然没有直接的电气回路，但是当在潮湿的天气时，或者线路较长、绝缘水平较低的情况下，通过间接回路发生电击的危险性也是非常大的，所以说，设备外壳的保护接地是非常必要的。另外，这种系统没有中性线N，只能应用与工业设备中，不适用于有许多单相设备的民用及工业建筑物。

以上就是港口建设中几种常见的接地系统介绍。现在，由于计算机技术及通信技术的快速发展，港口也逐渐实现了办公自动化，各种各样的电子设备、网络设备、通讯设备、监控设备使得港口生产作业方式发生了较大的改变。人们在控制室内皆可以操作各种港口机械设备，提高了工作效率，降低了工作强度。上述办公设备的大量使用，使得港口的建筑设施向民用化发展，对港口供电系统的要求越来越高。正如前文所说，前些年港口在进行建设时，建筑物供电系统一般采用的是TN－C系统，这种系统已经出现了越来越多的问题，已经不能够适应现代的需要。在港口的办公大楼内，单相用电设备越来越多，电子办公设备也越来越多，单相负荷比重较大，这样造成三相负荷通常是不平衡的，因此在中性线N 中带有随机电流。另外，由于白炽灯的逐步淘汰，荧光灯照明的大量采用，使得其所产生的三次谐波叠加在N线上，就加大了N线上的电流量，如果将N线接到设备外壳上，容易造成电击或火灾事故，此外，TN－C系统容易产生较多的电磁干扰，造成各种精密电子仪器设备不能够正常运转，所以说，在未来的港口办公供电系统选择中，TN－C系统将逐渐被淘汰，TN－S系统将成为主要供电