大型水电站二次盘柜的接地施工

蒋池剑 余祖良 郑智勇 马峰 高海欧

摘 要：以现有二次盘柜接地规程为依据，依次分析了各种功能接地的技术要求，提出了满足现有规程的二次盘柜接地施工方案。

关键词：二次盘柜;一次接地;二次接地;信号接地;等电位接地网

0    引言

大型水电站二次盘柜的接地可分为两种：一种是一次接地，包括二次盘柜的保护地（安全地）、电源系统地、二次电缆屏蔽地、电缆铠装层接地、防雷地;另一种是二次接地，包括等电位接地网接地、信号接地。大型水电站二次盘柜一般分布在开关站继保楼、中控楼、主厂房发电机层、副厂房等不同的区域，并且不同区域之间的距离近则几百米，远则上千米。二次盘柜内部不同性质的接地的要求是不一样的，在电力系统中一次接地要求多点接地，以提高可靠性，但会产生环流和电磁干扰;二次接地要求单点接地，要避免产生电磁干扰。

本文依次分析大型水电站二次盘柜一次接地与二次接地的规程依据，最后提出大型水电站二次盘柜接地施工方案。

1    二次盘柜槽钢接地的规程依据

关于二次盘柜保护地（安全地）接地的规程依据，依据《电气装置安装工程 盘、柜及二次回路接线施工及验收规范》（GB 50171—2012）第7.0.1条，盘、柜下部的槽钢要求两点接地，并且在现场槽钢与二次盘柜之间没有绝缘措施。架在槽钢上方的盘柜柜体因为重力的原因也会接地。因此，二次盘柜保护地（安全地）是两点以上接地的。

2    信号接地的定义和规程依据

信号的定义：将二次系统装置内部电路板和芯片逻辑信号的公共端接到等电位接地网，使其成为稳定的参考零电位。也有文献资料将信号接地称之为工作接地或逻辑接地。

关于信号接地有如下4条规程：

（1）《发电厂电力网络计算机监控系统设计技术规程》（DL/T 5226—2013）第8.3.1条：“NCS设备的保护接地、工作接地（也称逻辑接地）不应混接，工作接地应实现一点接地。”

（2）《电气装置安装工程 盘、柜及二次回路接线施工及验收规范》（GB 50171—2012）第7.0.12条第1款：“计算机监控系统设备的信号接地不应与保护接地和交流工作接地混接。”

（3）《电气装置安装工程 盘、柜及二次回路接线施工及验收规范》（GB 50171—2012）第7.0.12条第3款：“信号接地宜采用并联一点接地方式。”

（4）《水力发电厂计算机监控系统设计规程》（DL/T 5065—2009）第11.0.3条：“监控系统的各盘柜内应设与柜体绝缘、截面积不小于100 mm2的接地铜排，盘柜内应与接地网相连的各种功能地（工作地）应采用截面面积不小于4 mm2的多股铜导线连接到上述铜排。” “各盘柜内的接地铜排应经由截面不小于50 mm2的铜缆分别引至等电位接地网。” “监控系统的各盘柜的保护地（即安全地或机壳地），应当与电厂的主接地网可靠连接。”

以上4个规程明确要求信号接地实行单点接地，并且必须与盘柜壳体绝缘。《电力系统接地技术》（何金良，曾嵘主编）第15.4.2条：“对于频率低于300 kHz的设备，单点接地效果最好。”据相关文献，电力系统二次设备频率一般低于300 kHz。因此，大型水电站二次盘柜信号接地实行并联单点接地。

3    等电位接地网的定义和规程依据

等电位接地网的定义：为了减小空间电磁场对二次电缆和二次设备产生的电磁干扰，并使二次设备信号接地实现并联单点接地，由带绝缘的水平导体纵横连接构成的各节点处于等电位的接地网，其最终与主接地网一点接地。其也可称为二次接地网或抗干扰接地网。

又依据《国家电网有限公司十八项电网重大反事故措施》（2018修订版）15.6.2.1条：“在保护室屏柜下层的电缆室（或电缆沟道）内，沿屏柜布置的方向逐排敷设截面积不小于100 mm2的铜排（纜），将铜排（缆）的首端、末端分别连接，形成保护室内的等电位地网。该等电位地网应与变电站主地网一点相连，连接点设置在保护室的电缆沟道入口处。”该条标准明确要求了等电位地网应与变电站主地网一点相连。

4    二次盘柜内部接地铜排的规程依据

（1）《发电厂电力网络计算机监控系统设计技术规程》（DL/T 5226—2013）第8.3.2条：“NCS不设置计算机系统专用接地网，应设置总接地板构成零电位母线。总接地板应与屏柜壳体绝缘，并以电缆或绝缘导体与主接地网可靠连接，保证系统一点接地。”

（2）《发电厂电力网络计算机监控系统设计技术规程》（DL/T 5226—2013）第8.3.3条：“装设电子装置的屏柜宜设置专用的、与屏柜壳体绝缘的接地铜排母线。”

（3）《水力发电厂计算机监控系统设计规程》（DL/T 5065—2009）第11.0.3条：“监控系统的各盘柜内应设与柜体绝缘、截面积不小于100 mm2的接地铜排，盘柜内应与接地网相连的各种功能地（工作地）应采用截面面积不小于4 mm2的多股铜导线连接到上述铜排。” “各盘柜内的接地铜排应经由截面不小于50 mm2的铜缆分别引至等电位接地网。” “监控系统的各盘柜的保护地（即安全地或机壳地），应当与电厂的主接地网可靠连接。”

由以上3个规程可知，盘柜内部与等电位接地网连接的接地汇集排必须与柜体绝缘，只有这样才能保证等电位接地网不通过盘柜基础槽钢接地，此接地汇集排接入盘柜的逻辑信号接地（也称功能地或工作地），此接地排称之为二次（信号）接地汇集排。

盘柜的安全地（或机壳地）不能接入等电位接地网，那么在盘柜内部必须另外再装一个一次（公共）接地汇集排，与主接地网就近连接，此公共接地汇集排可以直接与盘柜底座连接，盘柜内部的安全接地、保护接地、二次电缆屏蔽接地、二次电缆铠装接地、SPD防雷端子的接地、电源系统地接入一次（公共）接地汇集排。所以发电机旁LCU盘柜、继电保护室、通信室、监控室等二次盘柜内部接地实行二次（信号）专用接地汇集排与一次（公共）接地汇集排分离措施。

综上所述，国网《关于印发协调统一基建类和生产类标准差异条款（变电部分）的通知》（办基建〔2008〕20号）第30条和《国家电网有限公司十八项电网重大反事故措施》（2018修订版）第15.6.2.3条，关于“微机保护与控制装置盘柜下部接地排不要求与屏柜绝缘”的做法有待商榷。按照反措此条施工的等电位接地网会通过盘柜槽钢多点接地，违反了等电位接地网单点接地的基本原则。如果一定要遵循“微机保护与控制装置盘柜下部接地排不要求与屏柜绝缘”的话，必须在槽钢与二次盘柜之间加入绝缘措施。

5    二次盘柜底部一次（公共）接地排和与之连接铜缆的截面积依据

（1）《国家电网有限公司十八项电网重大反事故措施》（2018修订版）第15.6.2.7条规定，端子箱（汇控柜、智能控制柜）内铜排和与之连接的铜缆采用截面积不小于100 mm2的规格。

（2）《通信局（站）防雷与接地工程设计规范》（GB 50689—2011）第3.5.2条规定，接地汇集线采用截面积不小于90 mm2铜排。

（3）《建筑物电子信息系统防雷技术规范》（GB 50343—2012）第5.2.2条规定，楼层等电位端子板采用截面积不小于100 mm2铜排。

综合以上3个规程，本文主张二次盘柜一次（公共）排的截面积不应小于端子箱里面铜排的规格，二次盘柜底部一次（公共）接地排和与之连接铜缆的截面积不小于100 mm2。

6    二次盘柜正确的接地施工方案

（1）发电机旁LCU盘柜、主变LCU盘柜、GIS LCU盘柜、继电保护室、通信室、信息网络室等二次盘柜内部接地实行二次（信号）专用接地汇集排与一次（公共）接地汇集排分离措施，二次（信号）专用接地汇集排采用绝缘子与二次盘柜本体绝缘，盘柜内部的信号接地端子和盘柜内二次（信号）专用接地排汇集相连。

发电机旁LCU盘柜、主变LCU盘柜、GIS LCU盘柜、继电保护室、通信室、信息网络室等二次盘柜底部二次（信号）接地汇集排应选用截面不小于50 mm2的绝缘铜缆与盘柜下层的等电位接地网相连。

一次（公共）接地汇集排直接采用螺栓固定在盘柜本体上，一次（公共）接地汇集排直接与就近的主接地网或接地干线连接，除信号接地以外的其他接地（如二次电缆屏蔽接地、铠装层接地和盘柜外壳安全接地、交流地、防雷地）与盘柜一次（公共）接地汇集排可靠连接。

一次（公共）接地汇集排不宜小于100 mm2紫铜排，此紫铜排宜采用不小于100 mm2铜缆与就近的接地干线或主接地网连接。

正确的二次盘柜接地施工如图1所示。

（2）大型水电站二次系统不同于常规变电站的二次系统，大型水电站二次系统属于分布式二次系统，其主厂房发电机旁LCU盘柜、主变LCU盘柜、GIS LCU盘柜、继电保护室、通信室、信息网络室等二次系统分布在主厂房发电机层、副厂房、中控楼、继保楼等不同的区域，区域之间距离很远，有时甚至可达数千米。而常规变电站二次系统只在一层楼一个房间里，属于集中式二次系统。

位于不同区域发电机旁LCU（集中控制）盘柜、继保楼、中控楼的二次设备、主变LCU盘柜、GIS LCU盘柜、信息网络盘柜二次接地汇集排（信号接地排）通过带绝缘的等电位接地网（二次地）接地，各个区域的等电位接地网可以是并联关系，等电位接地网最终与电站主接地网保留一个公共的、唯一的入地点，如图2所示。

（3）二次盘柜的保护地（安全地）、电源系统地、二次电缆屏蔽地、电缆铠装层接地、防雷地等与盘柜一次（公共）接地汇集排连接，一次（公共）接地汇集排最终与附近的主接地网（一次地）连接。地下厂房与中控楼或继保楼距离较远时，地下厂房与中控楼或继保楼之间宜采用不小于300 mm2铜缆作为等电位接地网的连接干线，等电位接地网最终在地下厂房中间层只保留一个公共的、唯一的入地點。

7    错误的施工方法

错误的施工方法如图3和图4所示，该施工方案属于等电位接地网和信号接地多点接地，等电位接地网虽然相互连通，但等电位接地网和二次盘柜二次接地排（信号接地）多点就近与主接地网连接，违反了等电位接地网和信号接地单点接地的基本原理。

8    结语

国网《关于印发协调统一基建类和生产类标准差异条款（变电部分）的通知》（办基建〔2008〕20号）第30条和《国家电网有限公司十八项电网重大反事故措施》（2018修订版）第15.6.2.3条，关于“微机保护与控制装置盘柜下部接地排不要求与屏柜绝缘”的做法有待商榷，大型水电站二次盘柜接地不应照搬以上两个文件要求。

大型水电站二次盘柜接地实行等电位接地网与信号接地合二为一，盘柜底部实行一次接地与二次接地分离，盘柜底部一次接地排不要求与盘柜外壳绝缘，二次盘柜的保护地（安全地）、电源系统地、二次电缆屏蔽地、电缆铠装层接地、SPD防雷地等与盘柜一次（公共）接地汇集排连接，一次（公共）接地汇集排与附近的主接地网（一次地）连接。

二次（信号）接地排必须与盘柜外壳绝缘，盘柜内部的信号接地端子通过4 mm2绝缘铜缆与盘柜内二次（信号）专用接地汇集排相连;发电机旁LCU盘柜、主变LCU盘柜、GIS LCU盘柜、继电保护室、通信室、信息网络室等二次盘柜底部二次（信号）接地汇集排应选用截面积不小于50 mm2的绝缘铜缆与盘柜下层的等电位接地网相连。

[参考文献]

[1] 何金良，曾嵘.电力系统接地技术[M].北京：科学出版社，2007.

[2] 余睿，权强，郑智勇，等.仙游抽水蓄能电站分布式等电位接地网的设计[J].水电与抽水蓄能，2019，5（4）：117-120.

收稿日期：2020-12-18

作者简介：蒋池剑（1978—），男，浙江杭州人，高级工程师，从事抽水蓄能电站安全生产管理工作。