民用建筑变电所接地设计

1 引言

    民用建筑中10/0.4kV变电所一般设置在地下室一层或地上楼层，高低压配电装置与变压器同处一室。根据GB/T50065-2011《交流电气装置的接地设计规范》第7.2.5条、7.2.6条要求，建筑物内低压电气装置采用保护总等电位联结系统时，低压系统电源中性点可与该变压器保护接地共用接地装置。

    2 变电所接地设计常见问题

    变电所接地做法多种多样，主要存在以下几个方面问题：①无论变压器中性点采用何种接地方式，变电所环形接地干线均采用40mm×4mm镀锌扁钢。②变压器金属外壳接地保护导体(PE)截面不明确。③低压配电系统正常运行时，接地导体中存在杂散电流。④变压器中性点直接接地，变压器低压主断路器与母联断路器采用3极开关。

    3 变压器中性点直接接地

    JGJ16-2008《民用建筑电气设计规范》第12.2.2条第1款规定：TN系统中配电变压器中性点应直接接地。

    图1是变压器中性点直接接地、电气装置发生单相接地故障时故障电流流向示意。变压器与低压配电柜采用四芯母排，变压器金属外壳与低压配电柜PE母排未直接连接。当电气装置发生单相接地故障时，故障电流沿设备金属外壳、环形接地干线至系统接地点，接地故障回路阻抗大，不利于保护电器动作。

    为了减少接地故障回路阻抗，变压器与低压配电柜连接采用五芯母排，其中变压器金属外壳通过PE母排连接低压配电柜PE母排，如图2所示。

    在变电所设计中，对于一、二级负荷，低压配电系统经常采用两台变电器一组组成单母线分段接线方式，如图3所示。

    从图3可以看出，变压器主断路器以及母联断路器均采用4极断路器，目的是保证两台变压器低压侧中性点不会通过保护接地线(PE)形成回路，中性线上的电流就不会从两台变压器中性点接地处通过保护接地线(PE)形成回路，保护接地线不会产生分流。

    4 变压器中性点在总配电屏内一点接地

    根据GB/T50065-2011《变流电气装置的接地设计规范》第7.1.2条第2款要求，对于具有多电源的TN系统，应符合下列要求：“1)不应在变压器的中性点或发电机的星形点直接对地连接;2)变压器的中性点或发电机的星形点之间相互连接的导体应绝缘，且不得将其与用电设备连接;3)电源中性点间相互连接的导体与PE之间，应只一点连接，并应设置在总配电屏内;4)对装置的PE导体可另外增设接地。”

    图4为两台变压器一组、变压器中性点在总配电屏内一点接地。从图4可以看出，从变压器中性点引出的PEN线必须对地绝缘，变压器金属外壳与低压配电柜PE母线可通过五芯母排中PE母排连接或连接至环形接地干线，但环形接地干线截面应按预期的最大短路电流选择。

    变压器外壳连接至环形接地干线时，接地干线最小截面选择按下式计算：

    式中：

    示例：10kV高压侧系统短路容量200MVA，变压器SC(B)9-10/0.4kVD，yn11变压器负序及零序阻抗等于正序阻抗，变压器低压侧出线5m，接地故障切除时间t=0.6s，计算环形接地干线PE导体最小截面如表1所示。

    5 结语

    变电所接地设计中应结合低压配电系统的接地形式选择变压器中性点接地方式：①变压器中性点直接接地的TN系统，从变电所可引出的只有TN-S系统。为防止系统正常运行时接地导体中存在杂散电流，变压器低压主开关和母联开关均采用4极断路器。②变压器中性点在低压配电柜内一点接地的TN系统，从变电所可同时引出TN-C、TN-S、TT系统和TN-C-S系统。③变压器金属外壳接地方式不同，变电所内环形接地干线截面选择不同。