大型水電站二次盤柜的接地施工

蔣池劍 余祖良 鄭智勇 馬峰 高海歐

摘 要：以現(xiàn)有二次盤柜接地規(guī)程為依據(jù)，依次分析了各種功能接地的技術(shù)要求，提出了滿足現(xiàn)有規(guī)程的二次盤柜接地施工方案。

關(guān)鍵詞：二次盤柜;一次接地;二次接地;信號接地;等電位接地網(wǎng)

0 ? ?引言

大型水電站二次盤柜的接地可分為兩種：一種是一次接地，包括二次盤柜的保護(hù)地（安全地）、電源系統(tǒng)地、二次電纜屏蔽地、電纜鎧裝層接地、防雷地;另一種是二次接地，包括等電位接地網(wǎng)接地、信號接地。大型水電站二次盤柜一般分布在開關(guān)站繼保樓、中控樓、主廠房發(fā)電機(jī)層、副廠房等不同的區(qū)域，并且不同區(qū)域之間的距離近則幾百米，遠(yuǎn)則上千米。二次盤柜內(nèi)部不同性質(zhì)的接地的要求是不一樣的，在電力系統(tǒng)中一次接地要求多點(diǎn)接地，以提高可靠性，但會產(chǎn)生環(huán)流和電磁干擾;二次接地要求單點(diǎn)接地，要避免產(chǎn)生電磁干擾。

本文依次分析大型水電站二次盤柜一次接地與二次接地的規(guī)程依據(jù)，最后提出大型水電站二次盤柜接地施工方案。

1 ? ?二次盤柜槽鋼接地的規(guī)程依據(jù)

關(guān)于二次盤柜保護(hù)地（安全地）接地的規(guī)程依據(jù)，依據(jù)《電氣裝置安裝工程 盤、柜及二次回路接線施工及驗(yàn)收規(guī)范》（GB 50171—2012）第7.0.1條，盤、柜下部的槽鋼要求兩點(diǎn)接地，并且在現(xiàn)場槽鋼與二次盤柜之間沒有絕緣措施。架在槽鋼上方的盤柜柜體因?yàn)橹亓Φ脑蛞矔拥?。因此，二次盤柜保護(hù)地（安全地）是兩點(diǎn)以上接地的。

2 ? ?信號接地的定義和規(guī)程依據(jù)

信號的定義：將二次系統(tǒng)裝置內(nèi)部電路板和芯片邏輯信號的公共端接到等電位接地網(wǎng)，使其成為穩(wěn)定的參考零電位。也有文獻(xiàn)資料將信號接地稱之為工作接地或邏輯接地。

關(guān)于信號接地有如下4條規(guī)程：

（1）《發(fā)電廠電力網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程》（DL/T 5226—2013）第8.3.1條：“NCS設(shè)備的保護(hù)接地、工作接地（也稱邏輯接地）不應(yīng)混接，工作接地應(yīng)實(shí)現(xiàn)一點(diǎn)接地。”

（2）《電氣裝置安裝工程 盤、柜及二次回路接線施工及驗(yàn)收規(guī)范》（GB 50171—2012）第7.0.12條第1款：“計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)備的信號接地不應(yīng)與保護(hù)接地和交流工作接地混接?！?/p>

（3）《電氣裝置安裝工程 盤、柜及二次回路接線施工及驗(yàn)收規(guī)范》（GB 50171—2012）第7.0.12條第3款：“信號接地宜采用并聯(lián)一點(diǎn)接地方式?！?/p>

（4）《水力發(fā)電廠計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)程》（DL/T 5065—2009）第11.0.3條：“監(jiān)控系統(tǒng)的各盤柜內(nèi)應(yīng)設(shè)與柜體絕緣、截面積不小于100 mm2的接地銅排，盤柜內(nèi)應(yīng)與接地網(wǎng)相連的各種功能地（工作地）應(yīng)采用截面面積不小于4 mm2的多股銅導(dǎo)線連接到上述銅排?！?“各盤柜內(nèi)的接地銅排應(yīng)經(jīng)由截面不小于50 mm2的銅纜分別引至等電位接地網(wǎng)?！?“監(jiān)控系統(tǒng)的各盤柜的保護(hù)地（即安全地或機(jī)殼地），應(yīng)當(dāng)與電廠的主接地網(wǎng)可靠連接?！?/p>

以上4個規(guī)程明確要求信號接地實(shí)行單點(diǎn)接地，并且必須與盤柜殼體絕緣。《電力系統(tǒng)接地技術(shù)》（何金良，曾嶸主編）第15.4.2條：“對于頻率低于300 kHz的設(shè)備，單點(diǎn)接地效果最好?！睋?jù)相關(guān)文獻(xiàn)，電力系統(tǒng)二次設(shè)備頻率一般低于300 kHz。因此，大型水電站二次盤柜信號接地實(shí)行并聯(lián)單點(diǎn)接地。

3 ? ?等電位接地網(wǎng)的定義和規(guī)程依據(jù)

等電位接地網(wǎng)的定義：為了減小空間電磁場對二次電纜和二次設(shè)備產(chǎn)生的電磁干擾，并使二次設(shè)備信號接地實(shí)現(xiàn)并聯(lián)單點(diǎn)接地，由帶絕緣的水平導(dǎo)體縱橫連接構(gòu)成的各節(jié)點(diǎn)處于等電位的接地網(wǎng)，其最終與主接地網(wǎng)一點(diǎn)接地。其也可稱為二次接地網(wǎng)或抗干擾接地網(wǎng)。

又依據(jù)《國家電網(wǎng)有限公司十八項(xiàng)電網(wǎng)重大反事故措施》（2018修訂版）15.6.2.1條：“在保護(hù)室屏柜下層的電纜室（或電纜溝道）內(nèi)，沿屏柜布置的方向逐排敷設(shè)截面積不小于100 mm2的銅排（纜），將銅排（纜）的首端、末端分別連接，形成保護(hù)室內(nèi)的等電位地網(wǎng)。該等電位地網(wǎng)應(yīng)與變電站主地網(wǎng)一點(diǎn)相連，連接點(diǎn)設(shè)置在保護(hù)室的電纜溝道入口處?！痹摋l標(biāo)準(zhǔn)明確要求了等電位地網(wǎng)應(yīng)與變電站主地網(wǎng)一點(diǎn)相連。

4 ? ?二次盤柜內(nèi)部接地銅排的規(guī)程依據(jù)

（1）《發(fā)電廠電力網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程》（DL/T 5226—2013）第8.3.2條：“NCS不設(shè)置計(jì)算機(jī)系統(tǒng)專用接地網(wǎng)，應(yīng)設(shè)置總接地板構(gòu)成零電位母線?？偨拥匕鍛?yīng)與屏柜殼體絕緣，并以電纜或絕緣導(dǎo)體與主接地網(wǎng)可靠連接，保證系統(tǒng)一點(diǎn)接地?！?/p>

（2）《發(fā)電廠電力網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程》（DL/T 5226—2013）第8.3.3條：“裝設(shè)電子裝置的屏柜宜設(shè)置專用的、與屏柜殼體絕緣的接地銅排母線?！?/p>

（3）《水力發(fā)電廠計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)程》（DL/T 5065—2009）第11.0.3條：“監(jiān)控系統(tǒng)的各盤柜內(nèi)應(yīng)設(shè)與柜體絕緣、截面積不小于100 mm2的接地銅排，盤柜內(nèi)應(yīng)與接地網(wǎng)相連的各種功能地（工作地）應(yīng)采用截面面積不小于4 mm2的多股銅導(dǎo)線連接到上述銅排?！?“各盤柜內(nèi)的接地銅排應(yīng)經(jīng)由截面不小于50 mm2的銅纜分別引至等電位接地網(wǎng)?！?“監(jiān)控系統(tǒng)的各盤柜的保護(hù)地（即安全地或機(jī)殼地），應(yīng)當(dāng)與電廠的主接地網(wǎng)可靠連接?！?/p>

由以上3個規(guī)程可知，盤柜內(nèi)部與等電位接地網(wǎng)連接的接地匯集排必須與柜體絕緣，只有這樣才能保證等電位接地網(wǎng)不通過盤柜基礎(chǔ)槽鋼接地，此接地匯集排接入盤柜的邏輯信號接地（也稱功能地或工作地），此接地排稱之為二次（信號）接地匯集排。

盤柜的安全地（或機(jī)殼地）不能接入等電位接地網(wǎng)，那么在盤柜內(nèi)部必須另外再裝一個一次（公共）接地匯集排，與主接地網(wǎng)就近連接，此公共接地匯集排可以直接與盤柜底座連接，盤柜內(nèi)部的安全接地、保護(hù)接地、二次電纜屏蔽接地、二次電纜鎧裝接地、SPD防雷端子的接地、電源系統(tǒng)地接入一次（公共）接地匯集排。所以發(fā)電機(jī)旁LCU盤柜、繼電保護(hù)室、通信室、監(jiān)控室等二次盤柜內(nèi)部接地實(shí)行二次（信號）專用接地匯集排與一次（公共）接地匯集排分離措施。

綜上所述，國網(wǎng)《關(guān)于印發(fā)協(xié)調(diào)統(tǒng)一基建類和生產(chǎn)類標(biāo)準(zhǔn)差異條款（變電部分）的通知》（辦基建〔2008〕20號）第30條和《國家電網(wǎng)有限公司十八項(xiàng)電網(wǎng)重大反事故措施》（2018修訂版）第15.6.2.3條，關(guān)于“微機(jī)保護(hù)與控制裝置盤柜下部接地排不要求與屏柜絕緣”的做法有待商榷。按照反措此條施工的等電位接地網(wǎng)會通過盤柜槽鋼多點(diǎn)接地，違反了等電位接地網(wǎng)單點(diǎn)接地的基本原則。如果一定要遵循“微機(jī)保護(hù)與控制裝置盤柜下部接地排不要求與屏柜絕緣”的話，必須在槽鋼與二次盤柜之間加入絕緣措施。

5 ? ?二次盤柜底部一次（公共）接地排和與之連接銅纜的截面積依據(jù)

（1）《國家電網(wǎng)有限公司十八項(xiàng)電網(wǎng)重大反事故措施》（2018修訂版）第15.6.2.7條規(guī)定，端子箱（匯控柜、智能控制柜）內(nèi)銅排和與之連接的銅纜采用截面積不小于100 mm2的規(guī)格。

（2）《通信局（站）防雷與接地工程設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB 50689—2011）第3.5.2條規(guī)定，接地匯集線采用截面積不小于90 mm2銅排。

（3）《建筑物電子信息系統(tǒng)防雷技術(shù)規(guī)范》（GB 50343—2012）第5.2.2條規(guī)定，樓層等電位端子板采用截面積不小于100 mm2銅排。

綜合以上3個規(guī)程，本文主張二次盤柜一次（公共）排的截面積不應(yīng)小于端子箱里面銅排的規(guī)格，二次盤柜底部一次（公共）接地排和與之連接銅纜的截面積不小于100 mm2。

6 ? ?二次盤柜正確的接地施工方案

（1）發(fā)電機(jī)旁LCU盤柜、主變LCU盤柜、GIS LCU盤柜、繼電保護(hù)室、通信室、信息網(wǎng)絡(luò)室等二次盤柜內(nèi)部接地實(shí)行二次（信號）專用接地匯集排與一次（公共）接地匯集排分離措施，二次（信號）專用接地匯集排采用絕緣子與二次盤柜本體絕緣，盤柜內(nèi)部的信號接地端子和盤柜內(nèi)二次（信號）專用接地排匯集相連。

發(fā)電機(jī)旁LCU盤柜、主變LCU盤柜、GIS LCU盤柜、繼電保護(hù)室、通信室、信息網(wǎng)絡(luò)室等二次盤柜底部二次（信號）接地匯集排應(yīng)選用截面不小于50 mm2的絕緣銅纜與盤柜下層的等電位接地網(wǎng)相連。

一次（公共）接地匯集排直接采用螺栓固定在盤柜本體上，一次（公共）接地匯集排直接與就近的主接地網(wǎng)或接地干線連接，除信號接地以外的其他接地（如二次電纜屏蔽接地、鎧裝層接地和盤柜外殼安全接地、交流地、防雷地）與盤柜一次（公共）接地匯集排可靠連接。

一次（公共）接地匯集排不宜小于100 mm2紫銅排，此紫銅排宜采用不小于100 mm2銅纜與就近的接地干線或主接地網(wǎng)連接。

正確的二次盤柜接地施工如圖1所示。

（2）大型水電站二次系統(tǒng)不同于常規(guī)變電站的二次系統(tǒng)，大型水電站二次系統(tǒng)屬于分布式二次系統(tǒng)，其主廠房發(fā)電機(jī)旁LCU盤柜、主變LCU盤柜、GIS LCU盤柜、繼電保護(hù)室、通信室、信息網(wǎng)絡(luò)室等二次系統(tǒng)分布在主廠房發(fā)電機(jī)層、副廠房、中控樓、繼保樓等不同的區(qū)域，區(qū)域之間距離很遠(yuǎn)，有時甚至可達(dá)數(shù)千米。而常規(guī)變電站二次系統(tǒng)只在一層樓一個房間里，屬于集中式二次系統(tǒng)。

位于不同區(qū)域發(fā)電機(jī)旁LCU（集中控制）盤柜、繼保樓、中控樓的二次設(shè)備、主變LCU盤柜、GIS LCU盤柜、信息網(wǎng)絡(luò)盤柜二次接地匯集排（信號接地排）通過帶絕緣的等電位接地網(wǎng)（二次地）接地，各個區(qū)域的等電位接地網(wǎng)可以是并聯(lián)關(guān)系，等電位接地網(wǎng)最終與電站主接地網(wǎng)保留一個公共的、唯一的入地點(diǎn)，如圖2所示。

（3）二次盤柜的保護(hù)地（安全地）、電源系統(tǒng)地、二次電纜屏蔽地、電纜鎧裝層接地、防雷地等與盤柜一次（公共）接地匯集排連接，一次（公共）接地匯集排最終與附近的主接地網(wǎng)（一次地）連接。地下廠房與中控樓或繼保樓距離較遠(yuǎn)時，地下廠房與中控樓或繼保樓之間宜采用不小于300 mm2銅纜作為等電位接地網(wǎng)的連接干線，等電位接地網(wǎng)最終在地下廠房中間層只保留一個公共的、唯一的入地點(diǎn)。

7 ? ?錯誤的施工方法

錯誤的施工方法如圖3和圖4所示，該施工方案屬于等電位接地網(wǎng)和信號接地多點(diǎn)接地，等電位接地網(wǎng)雖然相互連通，但等電位接地網(wǎng)和二次盤柜二次接地排（信號接地）多點(diǎn)就近與主接地網(wǎng)連接，違反了等電位接地網(wǎng)和信號接地單點(diǎn)接地的基本原理。

8 ? ?結(jié)語

國網(wǎng)《關(guān)于印發(fā)協(xié)調(diào)統(tǒng)一基建類和生產(chǎn)類標(biāo)準(zhǔn)差異條款（變電部分）的通知》（辦基建〔2008〕20號）第30條和《國家電網(wǎng)有限公司十八項(xiàng)電網(wǎng)重大反事故措施》（2018修訂版）第15.6.2.3條，關(guān)于“微機(jī)保護(hù)與控制裝置盤柜下部接地排不要求與屏柜絕緣”的做法有待商榷，大型水電站二次盤柜接地不應(yīng)照搬以上兩個文件要求。

大型水電站二次盤柜接地實(shí)行等電位接地網(wǎng)與信號接地合二為一，盤柜底部實(shí)行一次接地與二次接地分離，盤柜底部一次接地排不要求與盤柜外殼絕緣，二次盤柜的保護(hù)地（安全地）、電源系統(tǒng)地、二次電纜屏蔽地、電纜鎧裝層接地、SPD防雷地等與盤柜一次（公共）接地匯集排連接，一次（公共）接地匯集排與附近的主接地網(wǎng)（一次地）連接。

二次（信號）接地排必須與盤柜外殼絕緣，盤柜內(nèi)部的信號接地端子通過4 mm2絕緣銅纜與盤柜內(nèi)二次（信號）專用接地匯集排相連;發(fā)電機(jī)旁LCU盤柜、主變LCU盤柜、GIS LCU盤柜、繼電保護(hù)室、通信室、信息網(wǎng)絡(luò)室等二次盤柜底部二次（信號）接地匯集排應(yīng)選用截面積不小于50 mm2的絕緣銅纜與盤柜下層的等電位接地網(wǎng)相連。

[參考文獻(xiàn)]

[1] 何金良，曾嶸.電力系統(tǒng)接地技術(shù)[M].北京：科學(xué)出版社，2007.

[2] 余睿，權(quán)強(qiáng)，鄭智勇，等.仙游抽水蓄能電站分布式等電位接地網(wǎng)的設(shè)計(jì)[J].水電與抽水蓄能，2019，5（4）：117-120.

收稿日期：2020-12-18

作者簡介：蔣池劍（1978—），男，浙江杭州人，高級工程師，從事抽水蓄能電站安全生產(chǎn)管理工作。