化工装置的保护接地设计

化工装置的保护接地设计
摘要：本文讨论了化工装置中的保护接地设计，提出应根据不同情况选择适当的接地形式。

关键词：保护接地接地形式TN-S TT
一、引言
由于化工装置的生产流程复杂，用电设备多，且生产原料和产品多存在火灾或爆炸危险，因此接地是化工装置防止人身触电事故、保证设备可靠工作和生产安全的必要措施。

接地从类型上主要分工作接地、防静电接地、保护接地和防雷接地等，在这里我们主要讨论一下化工装置的保护接地。

二、保护接地的形式和选择
保护接地是为防止电气装置的外露可导电部分由于绝缘损坏带电而设的接地，保护接地分为TN、TT、IT等多种形式，不同的接地形式采取的保护方法不同，使用的客观环境不同，因此如果选择使用不当，不仅会影响化工装置的生产安全，还会影响电网可靠运行。

在化工装置中，为保证电气设备的安全运行，要求保护接地线PE和零线N分开，所以保护接地的形式一般采用TN-S和TT两种，下面我们就分析一下如何正确选择这两种形式。

TN-S系统为三相五线制中性点直接接地，它是把工作零线N和专用保护线PE严格分开的供电系统。

其特点是，中性线N与保护接地线PE除在电源系统的接地点共同接地外，两线不再有任何的电气连接，电气设备的外露可导电部分通过PE线实现设备接地。

这种保护接地形式不增加地网投资，在配电线路短，配电设备少，受电点接地有困难时，尤其实用。

TN-S系统由于PE线和N线是分开的，在正常工作时，PE线上没有不平衡电流通过，而与PE线相连的设备外壳是不带电的，只有在接地出现故障时才带电，因此该系统的危险性大大降低。

但当电气设备出现接地故障时，其故障电压会通过PE线传导至其它电气设备引发事故，所以采用TN-S配电系统的电气设备需要依赖等电位连接来消除由别处PE线传导来的故障电压，因而在无等电位连接的装置区，就不适合采用TN-S配电系统保护接地。

在那些无等电位连接的区域，特别是那些化工生产装置区，我们一般采用TT系统保护接地。

TT 系统是三相四线制中性点直接接地，其方式是将电气设备的金属外壳直接接地的保护系统。

TT系统电气装置外露导电部分的接地线与电源端的系统接地无联系，当电气装置发生接地故障时，其故障电压不会像TN-S系统那样沿PE线在电气装置间传导和互窜，不会发生一装置内引发的故障在另一装置内引发电击事故。

正因
为如此，TT系统能就地打接地极引出地电位接地，所以在那些开放性的环境，如大型生产厂房和室外装置区，更适合采用TT系统。

当然，采用TT系统的保护接地形式，就需要在每一个电气设备周围有接地点的存在，这也是在办公楼等公共建筑内无法采用TT系统的原因。

而在化工装置中，存在着大量的需静电接地的化工设备，在这些区域，电气设备的保护接地可以和化工设备的防静电接地共用的一套接地装置，采用单独的接地支线与敷设在厂房四周的接地干线相连，并利用建筑物的钢筋基础或人工接地体，将电气设备外壳可能因绝缘损坏而带的电导入大地，从而实现接地安全。

另外，TN-S系统需采用五芯电缆，比TT系统需要的四芯电缆成本高；而TT系统需要在电气设备周围存在接地装置，根据采用接地材料的不同，要耗用较多的钢、铜等金属材料。

所以，如果仅从建设投资方面考虑，TN-S系统更适合配电线路短、设备布置集中的装置区；而那些配电线路长、设备布置分散，特别是那些有现场接地系统的装置区，则更适合采用TT系统。

三、项目应用实例
我们在山东设计过一套双氧水装置，该装置内设主装置、中间罐区、办公楼、成品罐区、公用工程、变配电站等工段。

其中办公楼内设配电间用于内部配电，总电源进线引自变配电站，其它工段用电设备电源均由变配电站直配。

根据上面的分析，办公楼和变配电站内部配电线路短，用电设备集中，应采用TN-S 系统保护接地；而其它工段和变配电站距离较远，配电线路长，且其内部均设有防雷、防静电接地系统，接地点多，便于用电设备外壳就近接地，因此我们在这些工段采用TT系统保护接地。

项目建设完成后，电气装置保护接地系统工作正常，保证了用电设备的接地安全，且因为恰当选择了保护接地的形式，保护接地系统投资小，效果好。

四、结束语
本文着重讨论了保护接地系统，但在化工装置中往往是防静电接地、保护接地和防雷接地多种系统并存，相互连接，并构成一复杂的接地网络，所以实际上并不存在绝对独立的接地系统。

我们在设计化工装置的保护接地时，应根据实际情况，选择适当的接地形式以避免各接地系统之间的互相干扰，防止人身触电事故并保证设备可靠工作和生产安全运行。

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注：本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文。