滌綸長絲生產(chǎn)中的諧波的危害

1、L11506AP1000 后續(xù)核電項目低壓接地系統(tǒng)設(shè)置探討陳 戰(zhàn)(上海核工程研究設(shè)計院，上海市200233)摘要： 依據(jù)國際標準對低壓配電接地系統(tǒng)的規(guī)定及對多電源系統(tǒng)接地的要求，通過對在核電廠接地環(huán)境下低壓接地系統(tǒng)的分析，提出在AP1000 后續(xù)項目核電廠中低壓接地系統(tǒng)應(yīng)采用TN-S 系統(tǒng)，并采用雙電源一點接地做法。關(guān)鍵詞： 低壓配電接地系統(tǒng)；TN-S 系統(tǒng)；雙電源一點接地Discussion about Selection of Low-voltage electrical Grounding in Following Nuclear Power Project of AP1000Chen

2、Zhan(Shanghai Nuclear Engineering Research Design Institute, Shanghai 200233)Abstract：Based on the definitions of low-voltage electrical grounding and demand of Multiplesource systems grounding in international standard, by analyzing of low-voltage electrical grounding in nuclear power plant earthin

3、g condition, give the suggestion that TN-S system issuitablein followingnuclearpower projectof AP1000, and selectdual-sourcesystem singlegrounding.Key words ： low-voltage electrical grounding；TN-S system ； dual-source system single pointgroundingpoint引言AP1000 核電機組是美國研發(fā)的具有第三代核電技術(shù)的核電機組，其首先在中國建造，目前由美國工

4、程公司依據(jù)美國規(guī)范標準設(shè)計建造。本文針對AP1000 后續(xù)核電廠工程項目中低壓接地系統(tǒng)設(shè)置提出幾點想法。接地工程概況及遵循的標準目前我國在建的AP1000 核電廠在廠區(qū)內(nèi)均設(shè)一公共接地網(wǎng)，并且各子項均要求做到總等位聯(lián)結(jié)并與公共接地網(wǎng)相連，構(gòu)成一個等電位接地網(wǎng)。核電廠的中壓對低壓的供配電系統(tǒng)是個多電源系統(tǒng)，各電源既有集中又有分散，各子項內(nèi)較為集中在各自變電站，各子項間電源分散。其中大部分為兩兩成對，構(gòu)成雙電源系統(tǒng)。雙電源系統(tǒng)的接地是本文討論的主要內(nèi)容。我國現(xiàn)行的接地標準都是在IEC (國際電工委員會)標準的基礎(chǔ)上轉(zhuǎn)化而來。美國電氣設(shè)計和施工執(zhí)行的標準是NEC 美國國家電氣規(guī)范和IEEE美國電氣電

5、子工程師學會標準 , 美國的接地技術(shù)雖和IEC 國際標準有一定的差別, 但接地技術(shù)的目的都是為了保護設(shè)備和人身安全以及抑制干擾、為信號電壓或系統(tǒng)電壓提供一個穩(wěn)定的電位參考點,兩者本質(zhì)沒有區(qū)別。故AP1000后續(xù)核電站工程接地系統(tǒng)應(yīng)主要遵循IEC 標準及 NEC、IEEE 等相關(guān)標準。低壓接地系統(tǒng)分析3.1 IEC規(guī)定：IEC 對低壓電氣裝置接地要求見installationsPart1:FundamentalIEC60364-1:2005principles, Low-voltage assessmentofelectricalgeneralcharacteristics, definitio

6、ns，這也是我國國家標準GB/T 16895.1-2008低壓電氣裝置 第 1 部分 : 基本原則、一般特性評估和定義的等同標準。該標準對低壓配電系統(tǒng)接地型式規(guī)定為： TN、 TT、 IT 三種系統(tǒng)，其中TN系統(tǒng)又分為TN-S、 TN-C-S、 TN-C 三種形式。所采用的文字符號具有下列含意：第 1 個字母電源系統(tǒng)對地的關(guān)系，即關(guān)于系統(tǒng)接地做法。T電源端一個點直接接地，在交流電系統(tǒng)中，通常為中性點（T 是法文大地的首字母）；I 電源端所有的帶電部分與地隔離;或一個點通過高阻抗（例如1000 ）接地（ I是法文隔離的首字母） 。第 2 個字母電氣裝置的外露可導電部分對地的關(guān)系，即關(guān)于保護接地做

7、法。T電氣裝置外露導電部分與地直接做電氣連接，它與電源系統(tǒng)接地無聯(lián)系；N電氣裝置外露導電部分與電源系統(tǒng)的接地點直接做電氣連接（在交流系統(tǒng)，電源系統(tǒng)的接地點通常是中性點，或者如果沒有可連接的中性點，則與一個相導體連接）后續(xù)的字母（如果有）中性導體與保護導體的配置組合情況：S由一根與中性線隔離的導體提供保護導體功能，即中性導體和保護導體是分開。的；C中性導體和保護導體功能合并在一根導體中（PEN導體）。3.2在核電廠中各子項間有大量工藝、生活水、消防水等金屬管線，同時各子項均要求做到總電位聯(lián)結(jié)以滿足安全需要，故各子項間已通過工藝、生活水、消防水等金屬管線構(gòu)成一個等電位聯(lián)結(jié)網(wǎng)，并通過裸銅纜或裸扁銅組

8、成公共接地網(wǎng)進一步鞏固了等電位聯(lián)結(jié)。3.3圖 1為TN-S 系統(tǒng)示意圖。I 0 為變配電裝置內(nèi)回變壓器中性點電流；I 01 為電氣裝置內(nèi)中性線電流；I 02為總配電箱與電氣裝置間中性線電流；I 03 為變配電裝置與總配電箱間中性線電流；I d 為變配電裝置內(nèi)回變壓器接地電流；I d1 為發(fā)生單相接地故障在接地點的電流；I d2 為流過饋線電纜中保護線（PE）的電流； I d3 為流過經(jīng)等電位聯(lián)結(jié)（工藝、水等）金屬管道的電流；I d4 為流過等電位聯(lián)結(jié)線（裸銅纜 / 裸扁銅）的電流； I d5 為流過大地的電流；C 為接地回路電流傳感器，串接在 PE線與 N 線之間的電流傳感器（穿心式CT），只

9、反映接地電流，通常情況下，由不平衡負荷產(chǎn)生的中性線電流I 0 將沿中性線 （ N）流回，而不會被接地回路傳感器檢測到；M1為變電站低壓主斷路器；K1 為受電側(cè)進線斷路器； 3P 為三極開關(guān)。正常情況下：I0=I =I=I03，0102I d=I d1 =I d2 =I d3=I d4=I d5 =0，即正常情況下無雜散電流；當發(fā)生單相接地故障時：I 0=I 03+I d，I d=I d1 =I d2 +I d3+I d4+I d5 0，其中 I d3、 I d4、 I d5 構(gòu)成雜散電流。由雜散電流能產(chǎn)生雜散電磁場，對電子信息系統(tǒng)產(chǎn)生干擾；同時雜散電流能使其路徑上的閉合金屬構(gòu)件產(chǎn)生渦流，進而可

10、引發(fā)火災(zāi)；雜散電流還具有加速腐蝕室外埋地接地網(wǎng)及金屬管線的作用。所以在發(fā)生接地故障時通過電流傳感器C 能快速檢測出故障并將故障回路切除，以保證低壓配電系統(tǒng)安全穩(wěn)定。圖 1 TN-S 系統(tǒng)示意圖Figure 1 TN-S system3.4圖 2 為 TN-C-S 系統(tǒng)示意圖。圖中 I 03 為變配電裝置與總配電箱間PEN線電流； I d2 為流過 PEN線在總配電箱重復接地處接地導體的電流；其他見3.3條。因 PEN線在總配電箱處重復接地，及（工藝、水等）金屬管道的等電位聯(lián)結(jié)和（裸銅纜/ 裸扁銅）等電位聯(lián)結(jié)線存在，在通常情況下：I 0=I 01 =I 02 =I 03+I d ， I d=I

11、d2=I d3+I d4+I d5 0；可見在通常情況下就存在接地電流，以及I d2、 I d3 、I d4、 I d5 構(gòu)成雜散電流，因這些雜散電流能引發(fā)對電子信息系統(tǒng)產(chǎn)生干擾，產(chǎn)生渦流引發(fā)火災(zāi)，并能加速腐蝕室外埋地接地網(wǎng)及金屬管線，故TN-C-S 系統(tǒng)是不安全的，不能采用。圖 2 TN-C-S 系統(tǒng)示意圖Figure 2 TN-C-S system圖 3 為 TN-C 系統(tǒng)示意圖。圖 3 TN-C 系統(tǒng)示意圖Figure 3 TN-C system圖中 I 02 為總配電箱與電氣裝置間PEN線電流； I 03 為變配電裝置與總配電箱間PEN線電流； I d1 為流過 PEN線在電氣裝置重復

12、接地處接地導體的電流；I d2 為流過 PEN線在總配電箱重復接地處接地導體的電流；其他見3.3條。由于電氣裝置中性導體和保護導體功能合并在一根導體中（ PEN導體），及（工藝、水等）金屬管道的等電位聯(lián)結(jié)和（裸銅纜/ 裸扁銅）等電位聯(lián)結(jié)線存在，在通常情況下：I 0=I 01=I 02+I d1=I 03+I d， I d=I d1+I d2=I d3 +I d4+Id5 0；可見在通常情況下就存在接地電流，以及I 、 Id2、 Id3、Id4、 Id5構(gòu)成雜散電流，且較TN-C-S 系d1統(tǒng)多 I d1，更不安全的，不能采用。3.5 圖 4 為 TT 系統(tǒng)示意圖。圖中符號見 3.3 條。該圖配

13、電接地系統(tǒng)雖然接成所謂的TT 系統(tǒng)，但因（工藝、水等）金屬管道的等電位聯(lián)結(jié)和（裸銅纜/ 裸扁銅）等電位聯(lián)結(jié)線存在，根據(jù)接地系統(tǒng)定義：第2個字母 - 電氣裝置的外露可導電部分對地的關(guān)系，即保護接地：T- 電氣裝置外露導電部分與地直接做電氣連接，它與電源系統(tǒng)接地無聯(lián)系。因與電源系統(tǒng)存在等電位聯(lián)結(jié)，故不構(gòu)成TT 系統(tǒng)。如采用此種做法，在發(fā)生接地故障時，因饋線電纜無PE 線， I d=I d3+I d4+I d50 接地故障電流大部分均沿等電位聯(lián)結(jié)線流回中性點，與TN-S 相比電位聯(lián)結(jié)線的阻抗遠遠大于饋電電纜隨行PE 線阻抗，故接地電流較小，而無法滿足斷路器在發(fā)生接地故障時切除故障的動作靈敏度，須在饋

14、電回路增設(shè)剩余電流動作保護器（RCD）。結(jié)論：因等電位聯(lián)結(jié)存在，無法做到TT 系統(tǒng)。圖 4 TT 系統(tǒng)示意圖Figure 4 TT system3.6圖 5 為 IT 系統(tǒng)示意圖。因目前無偵測出中性線發(fā)生接地故障的手段，為防止發(fā)生因中性線接地的二次接地故障無法檢測到的情況發(fā)生，故一般不引出中性線，IT 系統(tǒng)的電源端不做系統(tǒng)接地，在發(fā)生第一次接地故障時由于不具備故障電流返回電源的通路，其故障電流僅為兩非故障相對地電容電流的矢量和，其值甚小， 因此在保護接地的接地電阻Ra 上產(chǎn)生的對地故障電壓很低，不致引發(fā)電擊事故。所以發(fā)生第一次接地故障時不需切斷電源而使供電中斷。因它一般不引出中性線，不能提供照

15、明、控制等需用的220V 電源，且其故障防護和維護管理較復雜，必領(lǐng)裝設(shè)絕緣監(jiān)視及接地故障報警或顯示裝置。故IT 系統(tǒng)不適宜核電廠普遍使用。它適用于對供電不間斷和防電擊要求很高的場所。如針對核電廠儀控設(shè)備等要求供電不間斷的電氣裝置，建議采用 IT 系統(tǒng)。圖 5 IT系統(tǒng)示意圖Figure 5 IT system通過上述分析，在各子項間實施等電位聯(lián)結(jié)的前提下，TN-S 系統(tǒng)是適合的。TN-S多電源系統(tǒng)4.1 IEC規(guī)定IEC 60364-1:2005第 3條對多電源系統(tǒng)的低壓接地提出要求，其原理圖如圖所示。第 3 條提出上述做法要點：不應(yīng)在變壓器的中性點或發(fā)電機的星形點直接對地連接。b)變壓器的中

16、性點或發(fā)電機的星形點之間相互連接的導體應(yīng)是絕緣的，這種導體的功能類似于 PEN；而且不得將其與用電設(shè)備連接。在諸電源中性點間相互連接的導體與 PE 導體之間，應(yīng)只連接一次，這一連接應(yīng)設(shè)置在總配電屏內(nèi)。對裝置的 PE 導體可另外增設(shè)接地。并注明：圖6 所示的多電源系統(tǒng)為以能滿足電磁兼容（EMC）要求的TN系統(tǒng)。圖6多電源接地（IEC60364-1 ）Figure 6 Grounding for Multiple source systems（IEC60364-1 ）4.2 NEC規(guī)定NEC(National Electrical Code)是由（美國）全國消防協(xié)會（NFPA）制定的（美國）國家電

17、氣法規(guī)，即NFPA-70，是電氣設(shè)計和施工的最基本準則。NFPA-70規(guī)程建立了電氣系統(tǒng)設(shè)計和施工的最低標準。在 NEC 250-184（ B）條中提出多電源系統(tǒng)采用一點接地系統(tǒng)要求。4.3 IEEE規(guī)定IEEE 是美國電氣電子工程師學會標準，同樣是美國電氣設(shè)計和施工的權(quán)威標準。在 IEEE142-2007 IEEE Recommended Practice for Grounding of Industrial and CommercialPower Systems 即工業(yè)與商用電源系統(tǒng)接地IEEE 操作規(guī)程建議第1.6.6 b)條對多電源( 多個發(fā)電機或電力變壓器) 接地，提出要求：每個電

18、源中性點連接成一個共用中性母線，再接地，即一點接地，如圖7 所示。1.6.6條中提出當各相關(guān)電源在接近的情況下即在同一變電站內(nèi)，或為四線系統(tǒng)時，應(yīng)采用如圖7 所示的一點接地方式，并說明采用一點接地方式具有對接地故障可有選擇性的方便排除的優(yōu)勢，繼電保護相對簡單。圖 7 多電源直接接地Figure 7 Grounding for systems with multiple power sources-solidly grounded4.4參考做法在美國 ELECTRICAL ENGINEER S PORTABLE HANDBOOK即電氣工程師便攜手冊提供了滿足NEC規(guī)范雙電源系統(tǒng)一點接地的參考做法

19、，見圖8 所示。圖 8 雙電源系統(tǒng)一點接地Figure 8 Dual-source systemsingle-point grounding這種做法采用在變壓器中性點接地連接線上安裝電流傳感器（互感器）。在聯(lián)絡(luò)斷路器閉合運行的情況下，無論M1傳感器還是M2傳感器都有可能感應(yīng)到中性線上的不平衡電流，并且都可能誤跳閘。 將這兩種傳感器的極性布置連同聯(lián)絡(luò)斷路器輔助開關(guān)(Ta)一起如圖3.1所示連接， 則以上這種可能性可以排除。在聯(lián)絡(luò)斷路器和兩個主要斷路器之間，通過GFR/1、GFR/2、 GFR/T 的動作電流和整定延時來實現(xiàn)接地故障的選擇性配合。GFR為接地故障繼電器。當每一個負荷饋線上加裝了接地

20、故障保護和附加裝置時，該系統(tǒng)所帶來的及時切除故障回路并以提高設(shè)備供電連續(xù)性的優(yōu)勢才能得到充分的體現(xiàn)。由圖8 兩主斷路器及聯(lián)絡(luò)斷路器及各饋線斷路器均采用三極斷路器。4.5多電源系統(tǒng)一點接地主要優(yōu)點是：1）如 IEEE 142-2007第 1.6.6條所述：繼電保護相對簡單，能對接地故障做到有選擇性的方便的排除。2）因一點接地避免了中性線電流通過兩個變壓器各自接地點所構(gòu)成的環(huán)路而產(chǎn)生的雜散電流，避免由雜散電流引發(fā)的火災(zāi)、腐蝕、電磁干擾的危害，及為防雜散電流而要求兩變壓器低壓主斷路器及母聯(lián)斷路器均采用四極開關(guān)。而四極開關(guān)因其中性線觸頭具有的先合后斷特性， 而產(chǎn)生的膜電阻 （由金屬氧化物、化學附屬物、

21、塵埃等構(gòu)成的接觸電阻）缺少因帶載拉弧清除，長期積累而造成中性線觸頭接觸不良，而發(fā)生“斷零”事故。3） 兩變壓器低壓主斷路器及母聯(lián)斷路器用三極開關(guān)取代四極開關(guān)，既可避免因四極開關(guān)發(fā)生“斷零”的缺陷，又可減少電氣設(shè)備投資，節(jié)約工程造價。研究結(jié)論綜上所示，在滿足低壓配電系統(tǒng)安全可靠及做到電磁兼容（EMC）要求的條件下，對于AP1000 后續(xù)項目核電廠低壓接地系統(tǒng)應(yīng)采用TN-S 系統(tǒng)， 并采用雙電源一點接地做法，即雙電源系統(tǒng)的PEN線在總配電屏的聯(lián)絡(luò)柜內(nèi)實施一點接地，并裝設(shè)C、C1、 C2 三個電流傳感器，注意傳感器極性布置，如圖9 示意圖所示。圖 9 TN-S 雙電源一點接地系統(tǒng)示意圖Figure

22、9 TN-S system with dual-source system single point grounding圖中： I 0 為變配電裝置內(nèi)回電源變壓器2 中性點電流； I 0為變配電裝置內(nèi)回電源變壓器 1 中性點電流； I 01 為電氣裝置內(nèi)中性線電流；I 02為總配電箱與電氣裝置間中性線電流；I 03 為變配電裝置與總配電箱間電源2 饋線電纜中性線電流；I 03 為變配電裝置與總配電箱間電源 1 饋線電纜中性線電流；I d 為電氣裝置內(nèi)回變壓器接地電流；I d1 為發(fā)生單相接地故障在接地點的電流； I d2 為流過電源變壓器2饋線電纜保護線（ PE）的電流； I d2 為流過電源

23、變壓器 1 饋線電纜保護線（PE）的電流； I d3 為流過經(jīng)等電位聯(lián)結(jié)（工藝、水等）金屬管道的電流； I d4 為流過等電位聯(lián)結(jié)線（裸銅纜/裸扁銅）的電流；I d5 為流過大地的電流； I d6 為流過 C1 傳感器的電流； I d7為流過 C2 傳感器的電流； C 為接地回路傳感器， 串接在 PE線與 PEN線之間的電流傳感器（穿心式CT），只反映接地故障電流，通常情況下，由不平衡負荷產(chǎn)生的中性線電流 I 0 將沿中性線（ N）流回，而不會被接地回路傳感器檢測到；C1、C2 為電流傳感器，安裝在聯(lián)絡(luò)柜內(nèi)PEN線一點接地的兩側(cè)；M1、M2 為變電站低壓主斷路器， T 為變電站低壓聯(lián)絡(luò)斷路器， M1、 M2、T 采取電氣聯(lián)鎖和三鎖兩鑰匙機械聯(lián)鎖, 即三臺開關(guān)只能同時合上二臺，通常M1、M2為合閘狀態(tài)，為雙電源供電；F1、F2 為饋出線回路斷路器，配置接地故障保護裝置；K1、 K2 為受電側(cè)進線斷路器，通常均為合閘狀態(tài)；A.T.S/4P為四極自動轉(zhuǎn)換開關(guān)，此處選用四極開關(guān)的目的是使返回變壓器中性點的電流均沿供電電源（變壓器 2）的饋線電纜中性線流回變壓器2 中性點，避免采用三極開關(guān)時，致使有一部分中性線返回電流沿非供電電源（變壓器1）饋線電纜中性線流回變壓器2 中性點，從而產(chǎn)生雜散電流；3P 為三極開關(guān)。 正常情況下當四極A.T.S投切至變壓器 2時：