接地 · 等电位 · 抗干扰工程表达 · 必会
接地做不好,前面所有设计都可能功亏一篑:保护误动、测量漂移、甚至伤人。本节从二次视角讲三件事:二次回路必须"一点接地"、电缆屏蔽怎么抗干扰、以及二次系统如何与高压主接地网协调(依据 BS EN 50522)。
1 二次回路"一点接地"铁律
CT/VT 二次回路、保护/测控装置的安全接地必须一点且仅一点。原因前面(模块 05)讲过:
- 防高压窜入:万一高低压绕组击穿,接地把危险电压导入大地,不伤人或损设备;
- 防环流:两点接地 → 地电位差在二次回路产生环流 → 测量失真、保护误动。
2 电缆屏蔽与抗干扰
为什么会被干扰
变电站里强电流、开关操作产生强电磁场;若弱电信号电缆与动力电缆并行,会感应噪声,导致测量抖动、保护误判。
屏蔽 + 分离
信号电缆用屏蔽层;强弱电、模拟量与数字量分开敷设、分层桥架;屏蔽层按规范一点或两端接地(视现场与标准定)。
3 与高压主接地网协调(BS EN 50522)
全站有一个主接地网(接地极+接地母线网格)。二次屏柜、电缆沟、设备外壳都要等电位联结到它。故障时故障电流经接地网入地,会在地表产生电位升(EPR),可能危及人和二次设备。
两个安全限值(典型设计值,依据 IEC 61936-1 / IEC 60479-1,亦见 ENA TS 41-24)
| 故障持续时间 | 允许接触电压 Ut(典型值) |
|---|---|
| ≤ 100 ms | ≤ 500 V |
| ≤ 500 ms | ≤ 150 V |
| ≤ 1 s | ≤ 116 V |
| ≤ 5 s | ≤ 75 V |
限值随故障时间缩短而升高(短时人体耐受能力强)。上表为典型设计限值,实际数值取决于工程采用的故障切除时间,须按 BS EN 50522 / IEC 60479 现行版曲线校验。设计措施包括:降阻(扩大/加深接地网)、均压网、绝缘铺垫、外墙/围栏等电位。
英国特有的协调问题:PME/CNE 与 EPR
英国大量 LV 配网采用 PME(Protective Multiple Earthing,保护多重接地)/ CNE(Common Neutral Earth,共用中性线接地)(ENA EREC G12):中性线与保护接地在 LV 侧合一。这意味着变电站的接地电位升(EPR, Earth Potential Rise)会通过 LV 网络扩散,必须与 LV / 通信网络协调,否则危险电位会"窜"到用户端或电信电缆。
- EPR "HOT / COLD" 判据:若变电站故障时的 EPR 可能超过 430 V(电信协调的 ITU 限值),即"HOT site",须与电信方联合处置;低于该值称"COLD site"。
- 人身协调限值:与 LV‑PME 协调时,1 秒允许接触电压常取约 233 V(EPS 工程政策研究实测约 226 V,落在 233 V 内)。注意这与上方"典型人身限值 116 V@1s"用的是不同模型/场景——前者是 BS EN 50522 概率模型,后者是与 PME 网络协调的工程判据。
- 接地电阻限值(二次变电站 HV 侧):电缆馈电(地下)≤ 20 Ω;架空馈电(overhead)≤ 10 Ω。
4 抗干扰设计清单(落到图纸上)
- 二次电缆采用屏蔽型,屏蔽层按规范接地;
- 强电/弱电、交流/直流、模拟/数字分沟分层,交叉时垂直穿越;
- CT/VT 二次回路一点接地,接地点明确画在端子图;
- 屏柜内等电位接地母排可靠连主网;
- 对特别敏感回路(如差动、SV 光纤)单独标识与防护。
✍️ 主动回忆 · 自测
BS EN 50522 HV 接地 · BS 7430 接地规范 · ENA TS 41-24 主接地系统 · S34 EPR 评估 · G12 (PME/CNE) 保护多接地位 · Touch/Step voltage 接触/跨步电压 · EPR 地电位升高 · Soil resistivity (Wenner) 土壤电阻率(温纳) · One-point earthing 一点接地 · Equipotential bonding 等电位联结 · Transferred potential 转移电位