摘要 石油鉆井井場(chǎng)的電氣系統(tǒng)有各自的特點(diǎn)，它涉及到防爆、防雷、防電磁干擾、人身安全以及設(shè)備的正常運(yùn)行等各種情況。在統(tǒng)一鉆井井場(chǎng)防爆區(qū)域劃分標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，建立防爆區(qū)域等級(jí)與電氣設(shè)備防爆形式的對(duì)應(yīng)關(guān)系，可確保防爆性能。系統(tǒng)接地形式的正確選擇，是設(shè)備正常運(yùn)行和人身安全的保障。
建立系統(tǒng)接地形式安全技術(shù)要求的目的是保障人和設(shè)備的安全。
      系統(tǒng)接地的形式 主要有TN系統(tǒng)、TT系統(tǒng)和IT系統(tǒng)。TN系統(tǒng)是指電源端有1點(diǎn)接地，電氣裝置的外露可導(dǎo)電部分通過(guò)保護(hù)中性導(dǎo)體(PEN)或保護(hù)導(dǎo)體(PE)連接到此接地點(diǎn)。根據(jù)中性導(dǎo)體(N)與PE的組合情況，TN系統(tǒng)的形式有TN-S系統(tǒng)、TN—C系統(tǒng)和TN—C—S系統(tǒng)。TN—S系統(tǒng)中的N和PE是分開(kāi)的，TN—C系統(tǒng)中的N和PE是合一的，TN—C—S系統(tǒng)中一部分線路的N和PE是合一的。TT系統(tǒng)電源端有1點(diǎn)直接接地，電氣裝置的外露可導(dǎo)電部分直接接地，此接地點(diǎn)在電氣上獨(dú)立于電源端的接地點(diǎn)。IT系統(tǒng)電源端的帶電部分不接地或有一點(diǎn)通過(guò)阻抗接地，電氣裝置的外露可導(dǎo)電部分直接接地。
       系統(tǒng)接地的安全技術(shù)要求包括基本要求和TN、TT、IT系統(tǒng)的要求。其中，基本要求主要包括系統(tǒng)接地為采用自動(dòng)切斷供電這一問(wèn)接接觸防護(hù)措施提供必要的條件、系統(tǒng)中盡量實(shí)施等電位聯(lián)結(jié)，PE回路連接點(diǎn)斷開(kāi)的限制、要求、串連過(guò)渡接點(diǎn)的要求及截面的要求，連接PEN的要求、保護(hù)電器的特性及回路阻抗的要求，TN系統(tǒng)電擊防護(hù)的要求，TN—C和TN—C—S系統(tǒng)中PEN的要求。
     根據(jù)石油鉆井井場(chǎng)及電控系統(tǒng)的特點(diǎn)，規(guī)定600 V／690 V發(fā)電機(jī)組采用中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)，380 V發(fā)電機(jī)組及380 V低壓電網(wǎng)全面采取TN—S供電系統(tǒng)。
        目前部分南陽(yáng)油田鉆井隊(duì)采用TN—C—S供電系統(tǒng)，因三相四線和三相五線混用會(huì)帶來(lái)一些問(wèn)題，筆者在井場(chǎng)全面推廣三相五線系統(tǒng)即TN—S系統(tǒng)，見(jiàn)下圖

     采用上圖所示的TN—S供電系統(tǒng)后，發(fā)電房并車(chē)柜上輸出的PE電纜，，井場(chǎng)、宿舍、聯(lián)絡(luò)、供水、排污、電臺(tái)、井控、發(fā)電房用電、充電機(jī)用、充電機(jī)用電及備用等回路都要采取TN—S供電系統(tǒng)，即要過(guò)相線、N線和PE線供電，雖然與三相四線系統(tǒng)相比，電氣安裝工程要增加一些工作量，但其優(yōu)點(diǎn)是可以避免斷N或N線阻抗過(guò)大造成單相設(shè)備大面積燒壞事故。
     采用TN—S系統(tǒng)后，當(dāng)電氣裝置中發(fā)生帶電部分與外露可導(dǎo)電部分(或保護(hù)導(dǎo)體)之間的故障時(shí)，如“相碰殼” 時(shí)，相線通過(guò)PE返回電源形成回路，所配置的保護(hù)電器能自動(dòng)切斷發(fā)生故障部分的供電確保人身安全。同時(shí)電氣裝置的外露可導(dǎo)電部分，當(dāng)發(fā)生斷N或斷PE時(shí)，通過(guò)N或PE返回電源，形成故障回路，確保系統(tǒng)可以自動(dòng)切斷供電。
       圖1中發(fā)電房PEN導(dǎo)線不得裝設(shè)保護(hù)裝置和開(kāi)關(guān)，但允許設(shè)置只有用工具才能斷開(kāi)的連接點(diǎn)。
PE導(dǎo)體截面可用計(jì)算法或查表法確定。PE導(dǎo)體截面積計(jì)算計(jì)算公式為

式中S—— 截面積，mm2
I－－發(fā)生了阻抗可忽略故障時(shí)的故障電流值(交流有效值)，A；
t－－-保護(hù)電器切斷供電的時(shí)間，s，應(yīng)考慮電路阻抗的限流效應(yīng)和保護(hù)電器的極容量；
K—-取決于保護(hù)導(dǎo)體、絕緣和其它部分的材質(zhì)以及初始溫度和最終溫度的一個(gè)系數(shù)。
      在同材質(zhì)情況下，也可按電氣裝置中相導(dǎo)體的截面積S進(jìn)行PE的選擇，即當(dāng)S≤16 mm 時(shí)，PE與相導(dǎo)體截面積一樣；當(dāng)15<S≤35時(shí)，PE截面積為16 mm ；當(dāng)S>35時(shí)，PE截面積為S的一半。不論采用什么方法，單相PE的截面積在有機(jī)械保護(hù)時(shí)都不小于2．5 mm2 ，在無(wú)機(jī)械保護(hù)時(shí)不能小于4 mm2 。
       鉆機(jī)低壓供電系統(tǒng)中裝設(shè)的保護(hù)電器的特性和回路的阻抗應(yīng)滿(mǎn)足公式(2)表達(dá)的條件，以保證在電氣裝置內(nèi)的任何地方發(fā)生相導(dǎo)體與PE導(dǎo)體(或外露可導(dǎo)電部分)之間的阻抗可以忽略不計(jì)的故障時(shí)，保護(hù)電器能在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)切斷其供電。
           Zs .Ia≤U0 
Zs—故障回路的阻抗，Q
Ia—保證保護(hù)電器在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)自動(dòng)切
U0—對(duì)地標(biāo)稱(chēng)電壓，V。
      公式(2)中與 有關(guān)的切斷供電時(shí)間是指，對(duì)于通過(guò)插座供電的末端回路或不用插座直接向清洗機(jī)等需用手移動(dòng)的設(shè)備供電的末端回路不超過(guò)0．4 s，對(duì)于配電回路或只給固定設(shè)備供電的末端回路，不超過(guò)5 s

結(jié)論
       TN—S系統(tǒng)在石油鉆井井場(chǎng)的應(yīng)用，避免了因斷N或其接觸不良因中性點(diǎn)漂移造成大面積燒壞單相用電設(shè)備的事故，避免了TN—C—S或TN一C—S系統(tǒng)斷N時(shí)井場(chǎng)電氣設(shè)備外殼帶電而造成的接觸電壓過(guò)高的安全隱患。