2017.2|修订14D504《接地装置安装》图集的思考

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国家建筑标准设计图集03D501 - 4《接地装置安装》，是保护接地、功能接地、防静电接地安装标准图体系的重点内容之一，在工业与民用建筑电气设计与安装中有着十分重要的位置，得到了广泛应用。

图集14D504内容较图集03D501 - 4主要有以下变化：

a. 已通过审查尚未发布的国家标准GB 16895. 3 - 201X / IEC 60364 - 5 - 54：2011《低压电气装置 第5 - 54部分：电气设备的选择和安装 接地配置和保护导体》较GB 16895. 3 - 2004 / IEC 60364 - 5 - 54：2002《建筑物电气装置 第5 - 54部分：电气设备的选择和安装 接地配置、保护导体和保护联结导体》有如下变化：前言中指出“澄清了保护导体的定义。

用于电击防护时，保护导体包括保护联结导体、保护接地导体和接地导体。为了避免保护导体与保护接地导体的混淆，凡保护导体特指为保护接地导体，本部分用保护接地导体代替保护导体”；PEN导体在总配电盘内连接的3个示例；资料性附录C 埋入混凝土基础内接地极的安装、附录D 埋入土壤内接地极的安装。图集14D504应用了标准上的改变，对于电击防护按保护联结导体、保护接地导体和接地导体在图纸明确示出，附录C及附录D的一些规定得到体现。

b. 国家标准GB / T 50065 - 2011规定了发电厂、变电站水平接地网设计的要求；要求除利用自然接地极外还应敷设人工接地网和接地网均压带；低电阻接地系统中发电厂和变电站可能将接地网的高电位引向厂、站外的低压设备，要求设置防止转移电位的措施；对高压配电装置的接地要求户外箱式变压器、环网柜的接地装置宜围绕其做闭合环形的接地装置；配电变压器等电气装置安装在配变电室时要求所设接地装置应与建筑物基础钢筋等相连接；配电变压器室内所有电气装置的外露可导电部分应连接至该室内的接地母线，图集14D504中补充了该部分内容。

图集还根据GB / T 16895. 10 - 2010 / IEC 60364 - 4 - 44：2007中“图44. A1变电所和低压装置可能对地的连接及故障时出现过电压的典型示意图”和“表44. A1低压系统内的工频应力电压和工频故障电压”绘制了“变电站高压侧接地故障对低压系统的影响”来帮助设计人员理解GB / T 50065 - 2011的具体规定。

c. 国家标准GB / T 2900. 73 - 2008中“［电力］系统接地”术语指“电力系统的一点或多点的功能接地和保护接地”。图集14D504中大量篇幅介绍了配电变压器、柴油发电机组成的单电源、多电源、单母线分段接线的系统接地架构和做法。

对于响应国家节能减排号召的风力发电、光伏发电、三联供等，图集14D504以公网供电和柴油发电机系统接地为例解析如何解决分布式电源系统接地。垃圾发电、三联供、数据中心、高层建筑等工程广泛采用高压发电作为主用电源或公用电网的备用电源系统，为此图集补充了高压发电机接地方式示意图、垃圾发电等高压发电机的谐振接地方式的示例和数据中心高压柴油发电机低电阻接地方式的示意图。

d. 防静电接地部分增加了人体静电荷释放球及接地工程应用示例、智能防雷防静电接地电阻在线监测系统安装应用示意图。

e. 图集14D504保留了03D501 - 4中行之有效的部分，对一些不完善的部分做了修改和补充；针对土壤电阻率比较高的场所补充了采用钻孔方法施工的深埋式接地极、低电阻模块垂直接地极安装做法。

为了方便读图和理解编制者的想法，本文就单电源、多电源、单母线分段接线的电源系统接地，TN系统中TN - S与TN - C - S的区别，图集按油浸变压器和干式变压器布置分类的示意图，UPS、EPS功能接地，道路照明采用局部T T系统的做法展开分析和说明。

单母线分段接线、单电源、多电源的电源及接地

1  单母线分段接线

单母线分段接线指不同电源段及电源段间设分段开关的电气主接线。本文以图1 ～ 6为例说明：

a. 图1是两路10 kV电源供电，一路为主电源，另一路为备用电源。正常时由主电源供电，当主电源故障，由另一路电源供电，两路电源不同时向负载供电。

b. 图2是两路10 kV电源供电，两路电源互为备用。10 kV馈电分为电源母线段Ⅰ、Ⅱ，两个电源母线段间设有分段开关。正常时两路电源分别供电，当某电源故障，通过分段开关，由另一路电源供一、二级负荷。

c. 图3是三路10 kV电源供电，其中两路为主电源，一路为主电源的备用电源。10 kV馈电分为电源母线段Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ，三个电源母线段间设有分段开关。

正常时两路主用电源段分别供电，当某电源故障时，通过分段开关，由备用电源回路向故障电源段的一、二级负荷供电。若备用电源回路也故障，可由另一主用电源供电，但设计容量需考虑由一路电源供电的容量。

d. 图4是两路10 kV电源供电，经配电变压器变换为低压向负荷供电，其二个变电系统互为备用。0. 23 / 0. 4 kV馈电母线段分为电源母线段Ⅰ、Ⅱ，电源母线段间设有分段开关。

正常时两路电源段分别供电，当某电源故障时，通过分段开关，由另一电源向故障电源段的一、二级负荷供电。若10 kV电源是二回路供电，则二个变电系统设备互为备用，仅满足二级负荷的供电要求。

e. 图5是一路10 kV电源作为主电源供电，经配电变压器变换为低压向负荷供电；设发电设备作为备用电源或应急电源，0. 23 / 0. 4 kV馈电母线段分为电源母线段Ⅰ、Ⅱ，电源母线段间设有分段开关。

重要负荷由Ⅱ段配电母线馈出，一般负荷由Ⅰ段配电母线馈出。若发电设备用作安全（应急）电源时，主电源的变电和电源母线段Ⅰ、配出部分可仍按用电负荷的要求设计；其发电设备和电源母线段Ⅱ、配出部分宜按照IT系统设计。

f.  图6是两路10 kV电源作为主电源供电（两路电源互为备用），10 kV电源经配电变压器变换为低压向负荷供电；设发电设备作为备用电源或安全（应急）电源。0. 23 / 0. 4 kV馈电母线段分为电源母线段Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ，电源母线段间设有分段开关。

重要负荷配电母线由Ⅲ段馈出，一般负荷由Ⅰ、Ⅱ配电母线分别馈出。当Ⅰ、Ⅱ配电母线段其中一段故障时，由其中正常的母线段经分段开关供电；Ⅰ、Ⅱ配电母线段都故障时，由发电设备供电。若发电设备用作安全（应急）电源时，主电源的变电和电源母线段Ⅰ和Ⅱ、配出部分可仍按用电负荷的要求设计；其发电设备和电源母线段Ⅲ、配出部分宜按照IT系统设计。

以上采用单母线分段接线的示意图是用于电源互备，不允许出现电源并联运行，电源转换做不到无缝衔接。

2  单电源系统、多电源系统

GB / T 16895. 1 - 2008 / IEC 60364 - 1：2005中示出了单电源系统、多电源系统。

2. 1 单电源系统

TN系统本文在后边将示出，T T系统、IT系统仅示出配出中性导体的部分。

T T系统只有一点直接接地，而装置的外露可导电部分则是被接到在电气上独立于电源系统接地的接地极上（见图7）。

IT电源系统的所有带电部分都与地隔离，或某一点通过阻抗接地。电气装置的外露可导电部分，被单独地或集中地接地，或按照GB 16895. 21 - 2011 / IEC 60364 - 4 - 41：2005《低压电气装置 第4 - 41部分：安全防护 电击防护》的411. 6的规定，接到系统的接地上（见图8、图9）；

标准规定TN电源系统在电源处应有一点直接接地，装置的外露可导电部分应经PE接到接地点。从T T系统、IT系统图示可以看出电源的功能接地也是在电源处，对于电气装置的外露可导电部分的接地，T T系统要求接在电气上独立于电源系统接地的接地极上，IT系统则要求单独地、成组地或集中地接地。

2. 2 多电源系统

国家标准GB / T 16895. 1- 2008和GB / T 50065 - 2011仅示出了多电源TN - C -S系统，但GB / T 16895. 10 - 2010示出的多电源TN - C - S系统和多电源T T系统，其电源数从1到n，没有限定其数量。公网供电的供电路数根据供电可靠性、负荷容量、电压等级确定，35 kV及以上电压等级公网供电一般采用两路、三路；20 kV、10 kV公网供电一般1 ～ 4路。数据中心的发电设备配置台数可能会多一些，单母线分段接线随着发电设备数、公网供电的路数、电压类别增加等，其设置的电源母线段、电源切换装置、联锁及二次图难度和复杂程度也随之加大，也关系到操作的可靠性和安全性。

所以单母线分段接线的电源数要限定在合理的范围。

为了便于说明多电源系统与单母线分段接线的差别，本节采用GB / T 16895. 10 - 2010多电源系统的图来说明（如图10、图11所示）。

从图10和图11可以看出“多电源系统”的电源根据需要来设置，在诸电源中性点间相互连接的导体与PE导体之间，应只连接一次。连接应设置在总配电屏内。

《电气安装技术手册》第2. 4节 在故障条件下的电击保护（间接接触保护或故障保护）中“2. 4. 4  TN - 系统”有如下说法：“备注：在具有大规模远程通信设备的建筑中建议尽可能不用PEN导线（TN - C - 系统或TN - C - S - 系统），以免干扰影响。

鉴于这种有可能产生的干扰影响，因此，在医院的有些区域中，这与导线截面无关，要求采用TN - S - 系统”，与GB / T 16895. 10 - 2010降低电磁干扰的措施是一致的。

“在TN - 系统中的多点供电”“注意”中写道：“TN - S - 系统只是在不需要2个或2个以上供电电源同时供电的场合中才可毫无问题地使用（见图12）。

可理解为“2个或2个以上供电电源”不是分别单独供电时，才可以如图12接线：2个电源的线导体、PEN互相连通；2个电源TN - S系统时N和PE在分开后又重新连接。图12的图名为“在TN - 系统中多点供电的实例”，显然电源并列接线的做法是允许的。

“注意”中有“在TN - S - 系统中要解决多点供电这一问题，可采用集中接地的TN - S - 系统”的提法，与GB / T 16895. 10 - 2010“在诸电源中性点间相互连接的导体与PE导体之间，应只连接一次。连接应设置在总配电屏内”，以及GB / T 50065 - 2011“电源中性点间相互连接的导体与PE导体之间，应只一点连接，并应设置在总配电屏内”的集中接地做法，其精神是一致的。表明了多电源系统讲的就是《电气安装技术手册》的多点供电。

以及GB / T 16895. 10 - 2010强调了“在承载交流电流的单芯电缆的情况下，芯线周围产生环形电磁场而干扰电子设备”；“应避免工作电流流过不期望的路径”，中性点间相互连接的导体与PE导体之间，应只连接一次。连接应设置在总配电屏内。然而图12仅“注意”中提出可采用集中接地的TN - S - 系统。图12帮助我们对多电源系统的理解和认识。

2. 3 单电源系统、单母线分段接线、多电源系统的差别

单电源系统是一个电源组成的供电系统。

单母线分段接线是不同电源、电源段间设分段开关组成的电气主接线。单母线分段接线的特点是根据需要设计成各电源独自运行及馈电系统，不同电源系统间可互为备用、可专作为备用电源等方式运行；但电源间不允许长期并列运行；防止并列运行的措施使单母线分段接线架构中电源转换过程必出现断电现象，其各个电源运行是单电源系统的方式。

多电源系统从标准附图中可以看出，电气接线表明各电源是并列运行的，这就要求电气装置需满足并列运行的条件。

当多台发电设备并列运行且容量有足够的冗余时，一台发电设备故障退出不会造成断电现象，这就是公用电网“N - 1”准则的出发点；一些重要用户对卫星电视转播的供电曾要求变压器与发电设备并列运行，其缘由就在此。

数据中心的发电设备的柴油发电机、UPS作为公用电网的备用电源系统，采用多电源系统的应用十分广泛。

柴油发电机、UPS并列运行的台数需考虑配电装置开关电器额定分断能力、箱体及母线承受短路电流的动、热稳定参数。

低压断路器额定电流目前6 300 A、低压配电装置承受短路容量MNS是80 kA、低压母线槽的载流能力与断路器配套，柴油发电机组并列运行的台数受配电设备和布线系统的限制；高压柴油发电机因电流较低压小，许多场所选用高压柴油发电机可减少发电机台数，目前十多台并列运行的项目不在少数，也说明了按照单母线分段接线是不现实的。

从上述分析单母线分段接线与多电源系统因从接线、运行特点的差异很大，在满足负载运行要求的前提下，当发电设备数量不多、技术经济合理时，未必套用多电源系统的要求，可按单电源系统的要求来设计。

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作者：

范景昌，中国昆仑工程有限公司，高级工程师，电气总工程师。

李道本，中国昆仑工程有限公司，原电气总工程师。

本文有删减，全文载于《建筑电气》2017年第2期，详文请见杂志。版权归《建筑电气》所有。