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谈对IT系统的认识

2012-08-15张志明

山西建筑 2012年30期
关键词:中性点导电电气设备

张志明

(山西省建筑设计研究院,山西太原 030013)

随着我国社会经济的发展,用电常识的普及,越来越多的电气安全问题摆在面前,本文就实际工程的应用,阐述一下低压配电IT接地系统的优缺点。

根据IEC标准,低压配电系统的接地形式可分为TN,TT,IT三种类型。

TN系统:电力系统有一点直接接地,电气装置的外露可导电部分通过保护线与该接地点相连接。其中TN系统根据N线和PE线的不同又分为三种类型,即TN-C系统、TN-S系统、TN-C-S系统。

TT系统:电力系统有一点直接接地,电气装置的外露可导电部分通过保护线接至与电力系统接地点无关的接地极。

IT系统:第一字母I表示供电电源的中性点不接地或有一点经高阻抗(如1 000 Ω)接地,第二字母T表示电气设备的外露可导电部分(金属外壳)直接接地,与电源接地无联系。

IT系统有三种接线方式:1)供电电源的中性点对地绝缘的不接地系统,电气设备的外露可导电部分(金属外壳)采取直接接地;2)供电电源的中性点经1 000 Ω的电阻接地,电气设备的外露可导电部分(金属外壳)采取独立接地;3)供电电源的中性点经1 000 Ω的电阻接地,电气设备的外露可导电部分(金属外壳)与供电电源的中性点的1 000 Ω电阻或阻抗共用一个接地极。

我国电气接地系统沿用前苏联的规程和规定,又根据我国现有的经济条件,所以我国的现状大多是TN-S或TN-C-S系统,少数重要场所的重要负荷采用IT系统。如洁净手术室配电系统(《医院洁净手术部建筑技术规范》,8.3.1.3),飞机库应急发电电源(《飞机库设计防火规范》,8.3.3)以及一些特殊场所(矿井,玻璃厂,冶金厂,发电厂的厂用电,化工厂,爆炸危险场所)。

民用设计院设计专业厂房机会比较少,所以对IT系统的认识比较少,去年我们有幸设计非洲喀麦隆雅温得政府一号部委楼(简称CNPS),通过这个工程使我对IT系统有进一步认识。

在做CNPS工程时,我们首先对工程进行一个简单的了解,CNPS工程属已建建筑物,我们设计仅对建筑,水暖电进行设计,办公楼分成A,B,C,EC和T楼五个部分,主楼为18层,裙楼分别为2,3,5,7层。这样的工程对于国内来说,应该算比较简单的办公楼,但是针对本工程,属于政府性质办公楼,且设计规范与标准不同,导致我们修改了两次。

第一次接到任务时,时间紧迫,又是第一次设计国际工程,没有经验,所以设计时没有认真沟通,按照国内做法,所有的用电负荷均采用TN-S系统,结果第一版图纸均被否定,经沟通后得知CNPS工程为国际承保项目,非援建项目,所有的做法均应按喀方标准或IEC标准要求设计,不应按国内规范设计。所以接着我们进行第二次修改。

为了第二次修改,我们相关专业人员亲自到喀麦隆与喀方相关工作人员进行了认真的沟通和激烈的讨论,通过这次讨论,知道该建筑对于喀方来说,属于喀麦隆标志性建筑物,所有的标准就高不就低,同时喀方工程师提供了一份设计要求(简称CCTP),该CCTP已经对各个供电系统提出了详尽的设计要求,我们看完CCTP后与喀方工程师协商,最后确定为普通动力,空调,正常照明属一般负荷,同意采用TN-S系统,消防动力、安防、弱电与应急照明,这些负荷对供电不间断要求较高,这些负荷采用IT系统。

当我们进行修改时,我们遇到了比较大的问题:1)IT系统平时设计较少,偶尔在医院手术室设计,所以对IT系统比较生疏。2)喀方提供的设计初稿跟我们传统认识IT系统有很大差别,我们传统认识的IT系统(参见王厚余《低压电气装置的设计安装和检验》),供电电源直接配出三根相线,电源供给用电设备后,用电设备单独接地,而不配出中性线,喀方CCTP提供的接地系统除了三根线以外,还从变压器出来了一根中性线,所以我们看到CCTP提供的草图时,第一,判断以为是TT系统,后根据CCTP提供的文字说明,才理解喀方的意图为IT系统,在理解之后,我们开始逐一修改图纸,首先对消防设备双电源转换开关由三刀双电源转换开关改为四刀双电源转化开关(JGJ 16-2008民用建筑电气设计规范7.5.2I T系统中当有中性导体时应采用四极开关);第二,在控制盘上加载绝缘监测器以监测应急电源系统的绝缘完好状况;第三,我们总结了IT系统供电的负荷,这些负荷主要包括消防动力、应急照明和一些安防系统的供电,而这些负荷的供电电源由应急变压器和两台柴油发动机组成,这样我们将应急变压器和两台柴油发动机的中性点经1 000 Ω的电阻接地,然后与电气设备的外露可导电部分(金属外壳)共用一个接地极,这样线路就可以提供标称电压为380/220的任意电压;第四,喀方希望柴油发电机不仅提供消防负荷的供电,而且还能给正常照明作为备用,因此我们在柴油发动机供给正常照明出线端增加隔离变压器,使接地系统由IT变为TN-S后,再增加有效的卸载措施(因为IEC规定,IT系统应急柴油发动机和应急配电盘都只能专用于消防应急之类的用途,不能作为一般的备用和替代的用途,除了采取有效的自动卸载措施),满足了喀方的要求,通过以上对系统一一优化,我们的设计在不违反IEC标准前提下,均满足了喀方提出的要求。所以经过这次修改,喀方认同了我们设计的图纸。

通过这个国际承保项目工程,锻炼了自己,使我对IT系统有了更深一步的认识,总结起来IT系统有以下的优缺点:

IT系统的缺点:1)IT系统一相接地后另两相对地电压将升高为线电压380 V,这时直接接触的接触电压也高达380 V,电击致死危险性增高。2)TN或TT系统因中性点接地,可采用额定电压为300/500的四芯或五芯电缆,而IT系统则需采用额定电压为450 V/750 V的四芯或五芯电缆。3)电气设备的绝缘也需适当的提高以策安全。4)一般的国内工程均有TN系统,所以融入IT系统后带来了系统的复杂化,投资的增加以及管理麻烦等问题。

IT系统的优点:1)IT系统在发生第一次接地故障时不必切断电源。2)IT系统接地故障电流非常小,可将接触电压限制到极低值。

虽然IT系统优点较少,但是造成供电中断的电气短路绝大部分是接地故障,因此IT系统在发生第一次接地故障时不必切断电源有不可替代的作用,所以IT系统在对一些供电不间断要求较高的电气装置和对防电击要求很高的场所得到广泛的应用。发达国家为了保证电气安全,他们不惜增加投资,也不嫌管理麻烦,在很多的工程供电均采用IT系统其中包括普通的高层建筑。

根据我国的经济条件和以前的认识,我国的IT系统相对较少,相信随着我国社会经济的发展,我国安全意识的增强以及电气专业人员对IT系统认识的提高,IT系统必将在我国得到更广泛的应用。

[1] 王厚余.低压电气装置的设计安装和检验[Z].

[2] 电气装置应用指南[M].北京:中国电力出版社,2010.

[3] JGJ 16-2008,民用建筑电气设计规范[S].

[4] GB 50052-2009,供配电系统设计规范[S].

[5] GB 50053-94,10 kV及以下变电所设计规范[S].

[6] GB 50065-94,电力装置的接地设计规范[S].

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