核电厂低压配电系统接地保护配置优化探讨

王福涛

摘要：低压配电系统的接地方式不当，会产生故障电流，造成设备损坏、电气火灾。以核电厂低压配电系统为核心，探究核电厂低压配电系统接地保护配置，进而提出以下内容，希望能够为同行业工作人员提供相应的存参考价值。

关键词：核电厂;低压系统;配置优化;分析

1导言

低压配电系统用电负荷主要包括电动机、加热器、阀门、配电箱柜等。这些负荷分布在核电厂核岛、常规岛、BOP等多个区域。

2低压配电系统的接地方式

2.1分析TN系统

TN系统即接零保护系统，是将电气设备的金属外壳和零线相连接。其特点有两个：一是设备外壳带电后，该系统能将漏电电流变为短路电流，相比于TT系统电流更大，此时熔断器的熔丝熔断，断路器立即动作跳闸，促使设备断电，实现安全保护;二是该系统使用的材料少，能节省工时，适合推广应用。TN系统可划分为三种：一是TN-S，中性线和保护线分开，电气外壳的导电部分和保护线连接，适用于设置变电所的场所;二是TN-C，中性线和保护线合成PEN线，电气外壳的导电部分和PEN线连接，PEN线不和断路器连接，适用于一般工业厂房;三是TN-C-S，中性线和保护线开始合成PEN线，到某点后又分开，电气外壳的导电部分可与PEN线连接，也可与保护线连接，适用于不设置变电所的场所

2.2分析IT系统

IT系统中的“I”代表电源侧没有工作接地，或经高阻抗接地，“T”代表负载侧电气设备接地保护。该系统的应用时间短，但是可靠性和安全性高，适用于不允许停电的场所，对连续供电的要求高。IT系统应用时，即使中性点不接地，设备漏电后的漏电电流也较小，不会影响电源电压的平衡，比TT系统的安全性要好;但是如果供电距离长，那么在设备外壳带电或发生接地故障时，保护不一定动作，就会带来危险。

2.3分析TT系统

TT系统采用中性点接地保护，是电气设备外壳接地。该系统的特点是：一旦设备外壳带电就具有接地保护作用，可避免人体触电，但低压断路器不一定跳闸，此时漏电设备外壳的对地电压比安全电压要高;漏电电流较小时，即使有熔断器，熔丝也不一定熔断，还需使用漏电保护器，因此难以推广;材料消耗多，难以回收利用。

3接地保护配置存在的主要问题

3.1馈线接地保护选配造成的越级跳闸问题

核电厂低压配电系统针对电机等馈线负荷，根据额定容量选配接地保护。通常核岛配电盘75kW及以上、常规岛配电盘100kW及以上电动机类负荷配置接地保护。开关相间短路保护因为灵敏度或动作时限的原因，存在无法及时切除故障的风险，若此时接地电流已超过上游降压变压器零序保护动作定值，则降压变压器零序保护动作跳开6.6kV开关，越级跳闸造成整盘失电，扩大停电范围。

3.2接地保护级差配合问题

核电厂配电系统接地保护的级差配合，主要体现在负荷接地保护与降压变压器中性点零序保护的配合关系，既有电流定值的配合问题，又有延时配合的问题。核电厂配电系统在实际运行过程中，因动作电流或延时级差配合问题，接地保护曾发生过误动作，问题主要出现在采用“熔断器+接触器”方式供电的馈线开关，与上游降压变采用零序电流保护的配合关系上。降压变下游负荷众多，有加热器、电动机、电动头等，这些负荷所在回路的熔断器种类和容量都不尽相同，熔断器熔断特性曲线差别较大，使得零序保护不能完全匹配下游所有熔断器特性曲线，存在保护配合死区，而这些死区的存在可能会导致越级跳闸。

4低压配电系统接地故障的保护要求

4.1分析TN系统接地故障的保护

一是出现接地故障时，为了实现保护作用，中性线电位应尽量靠近大地电位。为此，中性线既要重复接地，又要分配均匀;有条件时，最好对每一个接户线和引线均进行接地处理。二是在用户端，安装设备对剩余电流进行末级保护三是在保护中性线上，不能安装熔断器，也不能安装单独开关。四是在变压器的低压侧、出线的回路上，均要安装电流保护设备，发生短路、过负荷情况时能及时发挥保护功能。五是采用TN-C-S系统时，保护线和中性线分开后，不能再合并;分开后的中性线不要重复接地，保护线可重复接地。

4.2分析IT系统接地故障的保护

一是在变压器的低压侧、出线的回路上，均要安装电流保护设备，发生短路、过负荷情况时，能及时发挥保护功能。二是在变压器的低压侧，中性线不能为220V单相供电。三是如果使用带电导体，就不能直接接地。四是检查三相的对地绝缘值，正常运行状态下需确保泄漏电流低于30mA。五是不论是低压侧的中性点，还是各出线回路的终端相线，为了防止高压击穿，都要使用高压击穿熔断器。六是发生单相接地故障时的故障电流小，造成的损害小，可不切断电源;但是，必须安装声光报警器，以便发生故障后能及时报警，提醒工作人员检修。

4.3分析TT系统接地故障的保护

一是变压侧的低压侧中性点可直接接地，中性线不能再接地，且和相线的绝缘水平相同。二是具有剩余电流保护功能，包括剩余电流总保护、中级保护、末级保护等。三是中性线不能安装熔断器或单独开关。四是使用同一个接地故障保护的电器，导电部分要使用PE线连接公用地极，接地电阻在三是欧姆以内。

5结论

综上所述，低压配电系统中，接地方式主要有TN系统、IT系统和TT系统。本文结合核电厂低压配电接地故障，分析了故障原因，阐述了接地保护的改进措施，以期提高低压配电系统的运行稳定性。

參考文献

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