摘要 石油鉆井井場的電氣系統(tǒng)有各自的特點，它涉及到防爆、防雷、防電磁干擾、人身安全以及設(shè)備的正常運行等各種情況。在統(tǒng)一鉆井井場防爆區(qū)域劃分標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，建立防爆區(qū)域等級與電氣設(shè)備防爆形式的對應(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點接地，電氣裝置的外露可導(dǎo)電部分通過保護中性導(dǎo)體(PEN)或保護導(dǎo)體(PE)連接到此接地點。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，此接地點在電氣上獨立于電源端的接地點。IT系統(tǒng)電源端的帶電部分不接地或有一點通過阻抗接地，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)接地為采用自動切斷供電這一問接接觸防護措施提供必要的條件、系統(tǒng)中盡量實施等電位聯(lián)結(jié)，PE回路連接點斷開的限制、要求、串連過渡接點的要求及截面的要求，連接PEN的要求、保護電器的特性及回路阻抗的要求，TN系統(tǒng)電擊防護的要求，TN—C和TN—C—S系統(tǒng)中PEN的要求。
     根據(jù)石油鉆井井場及電控系統(tǒng)的特點，規(guī)定600 V／690 V發(fā)電機組采用中性點不接地系統(tǒng)，380 V發(fā)電機組及380 V低壓電網(wǎng)全面采取TN—S供電系統(tǒng)。
        目前部分南陽油田鉆井隊采用TN—C—S供電系統(tǒng)，因三相四線和三相五線混用會帶來一些問題，筆者在井場全面推廣三相五線系統(tǒng)即TN—S系統(tǒng)，見下圖

     采用上圖所示的TN—S供電系統(tǒng)后，發(fā)電房并車柜上輸出的PE電纜，，井場、宿舍、聯(lián)絡(luò)、供水、排污、電臺、井控、發(fā)電房用電、充電機用、充電機用電及備用等回路都要采取TN—S供電系統(tǒng)，即要過相線、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)點是可以避免斷N或N線阻抗過大造成單相設(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(或保護導(dǎo)體)之間的故障時，如“相碰殼” 時，相線通過PE返回電源形成回路，所配置的保護電器能自動切斷發(fā)生故障部分的供電確保人身安全。同時電氣裝置的外露可導(dǎo)電部分，當(dāng)發(fā)生斷N或斷PE時，通過N或PE返回電源，形成故障回路，確保系統(tǒng)可以自動切斷供電。
       圖1中發(fā)電房PEN導(dǎo)線不得裝設(shè)保護裝置和開關(guān)，但允許設(shè)置只有用工具才能斷開的連接點。
PE導(dǎo)體截面可用計算法或查表法確定。PE導(dǎo)體截面積計算計算公式為

式中S—— 截面積，mm2
I－－發(fā)生了阻抗可忽略故障時的故障電流值(交流有效值)，A；
t－－-保護電器切斷供電的時間，s，應(yīng)考慮電路阻抗的限流效應(yīng)和保護電器的極容量；
K—-取決于保護導(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進行PE的選擇，即當(dāng)S≤16 mm 時，PE與相導(dǎo)體截面積一樣；當(dāng)15<S≤35時，PE截面積為16 mm ；當(dāng)S>35時，PE截面積為S的一半。不論采用什么方法，單相PE的截面積在有機械保護時都不小于2．5 mm2 ，在無機械保護時不能小于4 mm2 。
       鉆機低壓供電系統(tǒng)中裝設(shè)的保護電器的特性和回路的阻抗應(yīng)滿足公式(2)表達的條件，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的故障時，保護電器能在規(guī)定的時間內(nèi)切斷其供電。
           Zs .Ia≤U0 
Zs—故障回路的阻抗，Q
Ia—保證保護電器在規(guī)定的時間內(nèi)自動切
U0—對地標(biāo)稱電壓，V。
      公式(2)中與 有關(guān)的切斷供電時間是指，對于通過插座供電的末端回路或不用插座直接向清洗機等需用手移動的設(shè)備供電的末端回路不超過0．4 s，對于配電回路或只給固定設(shè)備供電的末端回路，不超過5 s

結(jié)論
       TN—S系統(tǒng)在石油鉆井井場的應(yīng)用，避免了因斷N或其接觸不良因中性點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時井場電氣設(shè)備外殼帶電而造成的接觸電壓過高的安全隱患。