配电变压器及低压开关柜的接地方案探讨

付正义

关于地铁变电所中配电变压器及低压开关柜的接地做法不尽相同，本文主要对现存的几种做法进行分析比较，并给出推荐做法。地铁的低压系统接地方式采用TN-S，根据GB14050《系统接地的型式及安全技术要求》，系统的中性导体（N）与保护导体（PE）在电源处是连在一起的，其它部位是完全分开的，N线和PE线在在电源处统一接地，其它部分两者是分开的。TN-S系统正常运行时，N线上有三相不平衡电流，PE线上没有电流，PE线上也没有电压，外露可导电部分接到PE线上，安全可靠。在发生故障时，短路电流通过PE线流回电源中性点，由于PE线为铜排，阻抗很小，短路电流足够大，可以使开关的过流保护动作而切断故障，从而保护了设备和人身的安全。

注：GB14050-2008的第5.1.1条轨规定：“凡可被人体同时触及的外漏可导电部分，应连接到同一接地系统”。

地铁的配电系统设两台配电变压器，分列运行，设置母联开关，正常運行时，母联开关分闸。当一台配电变压器退出运行时，进线开关分闸，母联开关合闸，由另一台配电变压器带一、二级负荷。

系统的理想的接线型式如下图，图中，N线和PE线在配电变压器中性点接地。用电设备产生的三相不平衡电流要通过N线返回配电变中性点。发生单相接地短路时，短路电流流过PE线直接返回配电变压器中性点，这时的短路电流是最大的，可启动断路器跳闸。不宜通过其它导体返回中性点，因为会使回路电阻增大，短路电流减小，断路器可能不会跳闸。

除正常做法外，目前发现另外的三种接法，一种是：

这种接法是配电变压器N线通过电缆接到接地母排，低压开关柜内的PE线通过接地支线接至接地干线，接地干线再接至接地母排。这种情况下，发生单相接地短路，短路电流流过PE线-接地支线-接地干线-接地母排-接地电缆，最后返回配电变压器中性点。由于接地支线和接地干线都是扁钢，电阻较大，导致短路电流变小，断路器无法跳闸。

第二种做法是：

这种接法是配电变压器N线通过电缆接到接地母排，低压开关柜内的PE线通过接地电缆接至接地母排。这种情况下，发生单相接地短路，短路电流流过PE线-接地电缆-接地母排-接地电缆，最后返回配电变压器中性点。虽然接地电缆电阻也比较小，可以使开关跳闸，但由于短路电流流经两端电缆返回中性点，也不是我们所希望的。

第三种做法是：

由于低压开关柜是分两排布置，两段PE线没有连通。这种情况下，正常供电没有问题，但当一台配电变退出，由另一台配电变供电时：

当1#配电变退出时，由2#配电变供电。发生单相接地短路时，短路电流流过一段PE线-接地电缆-接地母排-接地电缆，最后返回2#配电变中性点。这种情况的短路电流也不是直接流回配电变中性点。

以上三种接法都不是理想的做法，理想的做法是将低压开关柜内的PE线直接与配电变中性点连接，两排开关柜的PE线连通，具体做法如下：

低压开关柜内的PE线伸入配电变压器外壳，配电变N线处引出铜排与PE线连接;两排低压开关柜内的PE线通过母线桥连通，配电变N线通过电缆接至接地母排。由于低压开关柜PE线一般在柜子底部，需对配电变提出要求，N线引出铜排到底部，再与PE线连接。

（作者单位：徐州市城市轨道交通有限责任公司）