低壓接地系統(tǒng)詳解_第1頁(yè)
低壓接地系統(tǒng)詳解_第2頁(yè)
低壓接地系統(tǒng)詳解_第3頁(yè)
低壓接地系統(tǒng)詳解_第4頁(yè)
低壓接地系統(tǒng)詳解_第5頁(yè)
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低壓接地系統(tǒng)□□—□□)國(guó)際電工委員會(huì)(IEC)規(guī)定的供電方式符號(hào)中,第一個(gè)字母表示電力(電源)系統(tǒng)對(duì)地關(guān)系。T表示是中性點(diǎn)直接接地;I電源端所有帶電部分不接地或有一點(diǎn)通過(guò)高阻抗接地。。2)第二個(gè)字母表示用電裝置外露的可導(dǎo)電部分對(duì)地的關(guān)系。T電氣裝置的外露可電導(dǎo)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),它與系統(tǒng)中的其他任何接地點(diǎn)無(wú)直接關(guān)系;N表示負(fù)載采用接零保護(hù),電氣裝置的外露可電導(dǎo)部分與電源端接地點(diǎn)有直接電氣連接。3)第三個(gè)字母表示工作零線與保護(hù)線的組合關(guān)系。如C表示中性導(dǎo)體和(工作零線)與保護(hù)導(dǎo)體(保護(hù)線)是合一的,如TN-C;S表示工作零線與保護(hù)線是嚴(yán)格分開的,所以PE線稱為專用保護(hù)線,如TN-S。1、IT系統(tǒng)特點(diǎn)(不引出中性線)IT方式供電系統(tǒng)I表示電源側(cè)沒(méi)有工作接地,或經(jīng)過(guò)高阻抗接地。每二個(gè)字母T表示負(fù)載側(cè)電氣設(shè)備進(jìn)行接地保護(hù)。發(fā)生第一次接地故障時(shí),接地故障電流僅為非故障相對(duì)地的電容電流,其值很小,外露導(dǎo)電部分對(duì)地電壓不超過(guò)50V,不需要立即切斷故障回路,保證供電的連續(xù)性;發(fā)生接地故障時(shí),對(duì)地電壓升高1.73倍;220V負(fù)載需配降壓變壓器,或由系統(tǒng)外電源專供;安裝絕緣監(jiān)察器。使用場(chǎng)所:供電連續(xù)性要求較高,如應(yīng)急電源、醫(yī)院手術(shù)室等。IT方式供電系統(tǒng)在供電距離不是很長(zhǎng)時(shí),供電的可靠性高、安全性好。一般用于不允許停電的場(chǎng)所,或者是要求嚴(yán)格地連續(xù)供電的地方,例如電力煉鋼、大醫(yī)院的手術(shù)室、地下礦井等處。地下礦井內(nèi)供電條件比較差,電纜易受潮。運(yùn)用IT方式供電系統(tǒng),即使電源中性點(diǎn)不接地,一旦設(shè)備漏電,單相對(duì)地漏電流仍小,不會(huì)破壞電源電壓的平衡,所以比電源中性點(diǎn)接地的系統(tǒng)還安全。如果用在供電距離很長(zhǎng)時(shí),供電線路對(duì)大地的分布電容就不能忽視了。在負(fù)載發(fā)生短路故障或漏電使設(shè)備外殼帶電時(shí),漏電電流經(jīng)大地形成架路,保護(hù)設(shè)備不一定動(dòng)作,這是危險(xiǎn)的。只有在供電距離不太長(zhǎng)時(shí)才比較安全。這種供電方式在工地上很少見。2、TT系統(tǒng)特點(diǎn)電源端有一點(diǎn)直接接地,電氣裝置的外露可電導(dǎo)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)TT方式供電系統(tǒng)將電氣設(shè)備的金屬外殼直接接地的保護(hù)系統(tǒng),稱為保護(hù)接地系統(tǒng),也稱TT系統(tǒng)。第一個(gè)符號(hào)T表示電力系統(tǒng)中性點(diǎn)直接接地;第二個(gè)符號(hào)T表示負(fù)載設(shè)備外露不與帶電體相接的金屬導(dǎo)電部分與大地直接聯(lián)接,而與系統(tǒng)如何接地?zé)o關(guān)。在TT系統(tǒng)中負(fù)載的所有接地均稱為保護(hù)接地,這種供電系統(tǒng)的特點(diǎn)如下。1)當(dāng)電氣設(shè)備的金屬外殼帶電(相線碰殼或設(shè)備絕緣損壞而漏電)時(shí),由于有接地保護(hù),可以大大減少觸電的危險(xiǎn)性。但是,低壓斷路器(自動(dòng)開關(guān))不一定能跳閘,造成漏電設(shè)備的外殼對(duì)地電壓高于安全電壓,屬于危險(xiǎn)電壓。2)當(dāng)漏電電流比較小時(shí),即使有熔斷器也不一定能熔斷,所以還需要漏電保護(hù)器作保護(hù),困此TT系統(tǒng)難以推廣。3)TT系統(tǒng)接地裝置耗用鋼材多,而且難以回收、費(fèi)工時(shí)、費(fèi)料。現(xiàn)在有的單位是采用TT系統(tǒng),施工單位借用其電源作臨時(shí)用電時(shí),應(yīng)用一條專用保護(hù)線以減少需接地裝置鋼材用量。把新增加的專用保護(hù)線PE線和工作零線N分開,其特點(diǎn)是:①共用接地線與工作零線沒(méi)有電的聯(lián)系;②正常運(yùn)行時(shí),工作零線可以有電流,而專用保護(hù)線沒(méi)有電流;③TT系統(tǒng)適用于接地保護(hù)占很分散的地方。TT系統(tǒng)特點(diǎn)一外露可電導(dǎo)部分有獨(dú)立的接地保護(hù),不傳導(dǎo)故障電壓;一由于電源系統(tǒng)有兩個(gè)獨(dú)立接地體,發(fā)生接地故障時(shí)接地故障電流較小,不能采用過(guò)電流保護(hù)兼作接地故障保護(hù),而采用剩余電流保護(hù)器;一因采用剩余電流保護(hù)器保護(hù)線路,雙電源(雙變壓器、變壓器與柴油發(fā)電機(jī)組)轉(zhuǎn)換時(shí)采用四極開關(guān):一易產(chǎn)生工頻過(guò)電壓。使用場(chǎng)所:等電位聯(lián)結(jié)有效范圍外的戶外用電場(chǎng)所,城市、農(nóng)村居民區(qū)公共用電,高壓中性點(diǎn)經(jīng)低電阻接地的變電所。3、TN系統(tǒng)電源端有一點(diǎn)直接接地,電氣裝置的外露可電導(dǎo)部分通過(guò)中性導(dǎo)體或保護(hù)導(dǎo)體連接到此接地點(diǎn)。根據(jù)中性導(dǎo)體和保護(hù)導(dǎo)體的組合情況,TN系統(tǒng)的有以下三種型式:TN-S系統(tǒng):整個(gè)系統(tǒng)的中性導(dǎo)體和保護(hù)導(dǎo)體是分開的TN-C系統(tǒng):整個(gè)系統(tǒng)的中性導(dǎo)體和保護(hù)導(dǎo)體是合一的TN-C-S系統(tǒng):系統(tǒng)中一部分線路的中性導(dǎo)體和保護(hù)導(dǎo)體是合一的TN方式供電系統(tǒng)這種供電系統(tǒng)是將電氣設(shè)備的金屬外殼與工作零線相接的保護(hù)系統(tǒng),稱作接零保護(hù)系統(tǒng),用TN表示。它的特點(diǎn)如下。(1)一旦設(shè)備出現(xiàn)外殼帶電,接零保護(hù)系統(tǒng)能將漏電電流上升為短路電流,這個(gè)電流很大,是TT系統(tǒng)的5.3倍,實(shí)際上就是單相對(duì)地短路故障,熔斷器的熔絲會(huì)熔斷,低壓斷路器的脫扣器會(huì)立即動(dòng)作而跳閘,使故障設(shè)備斷電,比較安全。(2)TN系統(tǒng)節(jié)省材料、工時(shí),在我國(guó)和其他許多國(guó)家廣泛得到應(yīng)用,可見比TT系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)多。TN方式供電系統(tǒng)中,根據(jù)其保護(hù)零線是否與工作零線分開而劃分為TN-C和TN-S等兩種。(3)TN-C方式供電系統(tǒng)它是用工作零線兼作接零保護(hù)線,可以稱作保護(hù)中性線,可用PEN表示(4)TN-S方式供電系統(tǒng)它是把工作零線N和專用保護(hù)線PE嚴(yán)格分開的供電系統(tǒng),稱作TN-S供電系統(tǒng),TN-S供電系統(tǒng)的特點(diǎn)如下。1)系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí),專用保護(hù)線上不有電流,只是工作零線上有不平衡電流。PE線對(duì)地沒(méi)有電壓,所以電氣設(shè)備金屬外殼接零保護(hù)是接在專用的保護(hù)線PE上,安全可靠。2)工作零線只用作單相照明負(fù)載回路。)專用保護(hù)線PE不許斷線,也不許進(jìn)入漏電開關(guān)。)干線上使用漏電保護(hù)器,工作零線不得有重復(fù)接地,而PE線有重復(fù)接地,但是不經(jīng)過(guò)漏電保護(hù)器,所以TN-S系統(tǒng)供電干線上也可以安裝漏電保護(hù)器。)TN-S方式供電系統(tǒng)安全可靠,適用于工業(yè)與民用建筑等低壓供電系統(tǒng)。在建筑工程工工前的“三通一平”(電通、水通、路通和地平一一必須采用TN-S方式供電系統(tǒng)。(5)TN-C-S方式供電系統(tǒng)在建筑施工臨時(shí)供電中,如果前部分是TN-C方式供電,而施工規(guī)范規(guī)定施工現(xiàn)場(chǎng)必須采用TN-S方式供電系統(tǒng),則可以在系統(tǒng)后部分現(xiàn)場(chǎng)總配電箱分出PE線,TN-C-S系統(tǒng)的特點(diǎn)如下。)工作零線N與專用保護(hù)線PE相聯(lián)通。)PE線在任何情況下都不能進(jìn)入漏電保護(hù)器,因?yàn)榫€路末端漏電保護(hù)器動(dòng)作會(huì)使前級(jí)漏電保護(hù)器跳閘造成大范圍停電。)對(duì)PE線除了在總箱處必須和N線相接以外,其他各分箱處均不得把N線和PE線相聯(lián),PE線上不許安裝開關(guān)和熔斷器,也不得用大顧兼作PE線。通過(guò)上述分析,TN-C-S供電系統(tǒng)是在TN-C系統(tǒng)上臨時(shí)變通的作法。當(dāng)三相電力變壓器工作接地情況良好、三相負(fù)載比較平衡時(shí),TN-C-S系統(tǒng)在施工用電實(shí)踐中效果還是可行的。但是,在三相負(fù)載不平衡、建筑施工工地有專用的電力變壓器時(shí),必須采用TN-S方式供電系統(tǒng)。電氣裝置保護(hù)接地的范圍摘要:在一個(gè)建筑物內(nèi)的電氣裝置只允許有一個(gè)共用的接地裝置,并采取等電位聯(lián)結(jié),消除或減少電位差。信息技術(shù)設(shè)備只能通過(guò)PE線與共用接地裝置連接,并實(shí)施等電位聯(lián)結(jié),以等電位聯(lián)結(jié)系統(tǒng)的電位作為信息技術(shù)設(shè)備的參考電位關(guān)鍵詞:電氣裝置信息技術(shù)裝置保護(hù)接地范圍1.1需保護(hù)接地的范圍下列電氣裝置外露可導(dǎo)電部分,除另有規(guī)定者外,均應(yīng)保護(hù)接地:一電機(jī)、變壓器、電器、攜帶式及移動(dòng)式用電器具等的底座和外殼;一電氣設(shè)備傳動(dòng)裝置;一互感器的二次繞組;一配電屏(箱)、控制屏(箱)、各類箱體操作臺(tái)等金屬的框架;一戶內(nèi)外配電裝置的金屬構(gòu)架和鋼筋混凝土構(gòu)架以及靠近帶電部分的金屬圍欄和金屬門等;一封閉式組合電器和箱式變電站的金屬箱體;一電力電纜和控制電纜的金屬護(hù)套,穿線的金屬管;一電氣用各類金屬構(gòu)架、支架等;一電纜橋架、電纜線槽及金屬支架;一電涌保護(hù)器;一發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)外殼、發(fā)電機(jī)出線柜和封閉式母線(密集型或空氣絕緣型)金屬外護(hù)層;一裝有避雷線的電力線路桿塔;一在非瀝青地面的居民區(qū),無(wú)避雷線小接地電流架空電力線路的金屬桿塔和鋼筋混凝土桿塔;一安裝在配電線路桿塔上的開關(guān)設(shè)備、電容器等電力設(shè)備。1.2不需保護(hù)接地的范圍下列電氣裝置外露可導(dǎo)電部分,除另有規(guī)定者外,可不做保護(hù)接地:一電氣裝置安裝在非導(dǎo)電場(chǎng)所,其地板和墻體對(duì)地絕緣電阻:額定電壓500V時(shí),絕緣電阻不小于50kQ;額定電壓超過(guò)500V時(shí),絕緣電阻不小于100kQ,可使用0級(jí)設(shè)備。在該場(chǎng)所內(nèi),人體伸臂2m范圍內(nèi),不會(huì)同時(shí)觸及兩個(gè)外露可導(dǎo)電部分或一個(gè)外露可導(dǎo)電部分和任何一個(gè)外部可導(dǎo)電部分;在伸臂的范圍外,該距離可縮短至1.25m。必需采取措施防止通過(guò)外部可導(dǎo)電部分在該場(chǎng)所之外出現(xiàn)電位。一超低電壓(SELV)用電設(shè)備;一安裝在配電屏、控制屏和配電裝置上的電氣測(cè)量?jī)x表、繼電器和其它低壓電器等的外殼,以及當(dāng)發(fā)生絕緣損壞時(shí),在支持物上不會(huì)引起危及人身安全電壓的絕緣子金屬底座等;一安裝在已接地的金屬構(gòu)架上的設(shè)備,如套管等(應(yīng)保證電氣接觸良好);一額定電壓220V及以下的蓄電池室內(nèi)的支架;一與已接地的機(jī)床機(jī)座之間有可靠電氣接觸的電動(dòng)機(jī)和電器外殼;一雙重絕緣的用電設(shè)備;一采用電氣隔離保護(hù)方式供電的用電設(shè)備,隔離變壓器的每個(gè)繞組,只供電給單臺(tái)設(shè)備;每個(gè)繞組供電給多臺(tái)設(shè)備時(shí),各設(shè)備間應(yīng)做不接地的等電位聯(lián)結(jié)。電器產(chǎn)品按防電擊措施劃分四類,防間接接觸電擊措施見下表:表1—1電氣設(shè)備和電氣裝置電擊防護(hù)措施設(shè)備類別防護(hù)措施設(shè)備部分裝置部分基本防護(hù)附加防護(hù)0基本絕緣—非導(dǎo)電場(chǎng)所每臺(tái)設(shè)備電氣隔離I基本絕緣保護(hù)聯(lián)結(jié)自動(dòng)切斷電源II基本絕緣附加絕緣—加強(qiáng)絕緣或等效結(jié)構(gòu)配置田限制電壓—SELV和PELV1.3信息技術(shù)裝置的接地IEC標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定,在一個(gè)建筑物內(nèi)的電氣裝置只允許有一個(gè)共用的接地裝置,并采取等電位聯(lián)結(jié),消除或減少電位差。信息技術(shù)設(shè)備只能通過(guò)PE線與共用接地裝置連接,并實(shí)施等電位聯(lián)結(jié),以等電位聯(lián)結(jié)系統(tǒng)的電位作為信息技術(shù)設(shè)備的參考電位。IEC標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)為,50mm2銅質(zhì)導(dǎo)體作為接地干線,是材料成本與阻抗之間最好的結(jié)合,10mm2銅質(zhì)導(dǎo)體作為功能接地最小截面。信息技術(shù)設(shè)備接地方法及等電位聯(lián)結(jié)方法,如以下所述:(1)放射狀連接的保護(hù)導(dǎo)體如圖1—1所示,此法使用了與電源導(dǎo)體在一起的保護(hù)導(dǎo)體。每臺(tái)設(shè)備的保護(hù)導(dǎo)體為電磁干擾(電源帶來(lái)的瞬變除外)提供了一個(gè)阻抗相對(duì)較高的通路,從而使信息技術(shù)設(shè)備間的信號(hào)電纜承受著大部分引入的噪聲。因此設(shè)備本身必需具有令人滿意的高抗干擾性能。由于信息技術(shù)設(shè)備提供了專用的電源回路和接地系統(tǒng),而它們與其他電源回路和接地系統(tǒng)及外部金屬物體相隔離,因此使引入的干擾大量減小。在某些情況下信息技術(shù)設(shè)備的放射狀連接的功能接地和保護(hù)導(dǎo)體的星狀接地點(diǎn)(如相關(guān)配電盤中的PE母線),可以通過(guò)連接到總接地端子的一個(gè)單獨(dú)的專用絕緣導(dǎo)體接地。圖1-1放射狀連接的保護(hù)導(dǎo)體(2)使用局部水平等電位聯(lián)結(jié)系統(tǒng)(網(wǎng))如圖1—2所示,將信息技術(shù)系統(tǒng)的各組成部分等電位聯(lián)結(jié)到一個(gè)局部網(wǎng)(聯(lián)結(jié)材料)上,能使常規(guī)的保護(hù)導(dǎo)體作用得到了補(bǔ)充。這樣做能夠在靠近等電位網(wǎng)上為信號(hào)互聯(lián)的各組成部分之間提供一個(gè)低阻抗的參考電位平面,其阻抗取決于頻率和網(wǎng)眼間隔。與方法1相同,由于整個(gè)信息技術(shù)系統(tǒng)的電源回路和接地系統(tǒng),包括等電位聯(lián)結(jié)網(wǎng),與其他電源回路和接地系統(tǒng)以及外部可導(dǎo)電部分(如建筑物金屬件)相隔離,因此抗干擾性能得到了提高。圖1-2使用局部水平等電位聯(lián)結(jié)系統(tǒng)(3)水平和垂直的等電位連接網(wǎng)系統(tǒng)如圖1—3所示,在建筑物每一樓層都設(shè)置等電位聯(lián)結(jié)網(wǎng),能使常規(guī)的保護(hù)導(dǎo)體作用得到加強(qiáng)。這些等電位網(wǎng)逐個(gè)與建筑物金屬構(gòu)件、電氣裝置的外露可導(dǎo)電部分和其他用途的金屬物做重復(fù)的聯(lián)結(jié),從而實(shí)現(xiàn)了樓層間的垂直等電位聯(lián)結(jié)。這種接地方法也可使用一個(gè)環(huán)狀接地干線來(lái)延伸建筑物的總接地端子。這種方法可提供足夠低的阻抗,去解決只具有一般抗干擾能力的設(shè)備上的大部分噪聲問(wèn)題,解決效果取決于工作和干擾頻譜及網(wǎng)眼間隔。但是如若不能將整個(gè)網(wǎng)保持封閉狀態(tài),是會(huì)出現(xiàn)問(wèn)題,因?yàn)樗锌赡艿脑肼曉炊紝?huì)被聯(lián)結(jié)到系統(tǒng)上。因此應(yīng)特別注意網(wǎng)眼的間隔以消散來(lái)自此類噪聲源的干擾。圖1-3水平和垂直的等電位聯(lián)結(jié)系統(tǒng)(4)對(duì)泄漏電流超過(guò)10mA的設(shè)備的進(jìn)一步要求設(shè)備泄漏電流超過(guò)10mA時(shí),該設(shè)備應(yīng)按以下列舉的三種可供選擇的要求之一進(jìn)行連接:1)高度牢靠的保護(hù)(接地)回路保護(hù)導(dǎo)體應(yīng)具有熱穩(wěn)定所要求的截面或符合下述規(guī)定的截面,在兩者中取較大者。a)當(dāng)采用獨(dú)立的保護(hù)導(dǎo)體時(shí),應(yīng)是一根截面積不小于10mm2的導(dǎo)體或是兩根有獨(dú)立端頭的,每根截面積不小于4mm2的導(dǎo)體。b)當(dāng)保護(hù)導(dǎo)體與供電導(dǎo)體合在一根多芯電纜中時(shí),電纜中所有導(dǎo)體截面積總和應(yīng)不小于10mm2.c)當(dāng)保護(hù)導(dǎo)體裝在剛性或柔性金屬導(dǎo)管內(nèi)并與導(dǎo)管并接時(shí),應(yīng)采用不小于2.5mm2的導(dǎo)體。d)符合要求的剛性或柔性金屬導(dǎo)管、金屬母線槽和槽盒以及金屬屏蔽層和鎧裝。2)接地連續(xù)性的監(jiān)測(cè)應(yīng)設(shè)置一個(gè)或多個(gè)在保護(hù)導(dǎo)體出現(xiàn)中斷故障時(shí)能按要求切斷設(shè)備供電的電器。3)使用雙繞組變壓器當(dāng)設(shè)備是通過(guò)雙繞組變壓器供電或通過(guò)其它輸入與輸出回路相互隔開的機(jī)組(如電動(dòng)發(fā)電機(jī))供電時(shí),其二次回路建議采用TN系統(tǒng)。目的是使泄漏電流的通路局部化和減少該通路連續(xù)性被中斷的可能性。為易于表達(dá),圖1-4中只畫了單相系統(tǒng),系統(tǒng)可以是三相的。初級(jí)和次級(jí)回路的控制和保護(hù)措施未在圖中標(biāo)示。C為濾波電容。L1和L2(或N)是接至電源進(jìn)線的連接導(dǎo)體。PE是從設(shè)備的可觸及部分到電氣裝置總接地端子的連接導(dǎo)體,它既用作I類設(shè)備的保護(hù)導(dǎo)體,也用作II類設(shè)備的功能接地導(dǎo)體。圖1-4雙線圈變壓器的連接方法變電所接地裝置:接地裝置可使用自然接地體和人工接地體。在設(shè)計(jì)時(shí),應(yīng)首先充分利用自然接地體。自然接地:可充分利用建(構(gòu))筑物的鋼結(jié)構(gòu)和構(gòu)造鋼筋、行車的鋼軌等以及敷設(shè)于地下且數(shù)量不少于2根的電纜的金屬外皮等。在新建的大、中型建筑物中,都利用建筑物的構(gòu)造鋼筋作為自然接地。它們不但耐用、節(jié)省投資,而用電氣性能良好。人工接地體:人工接地體有兩種基本型式:垂直接地體和水平接地體。垂直接地體多采用截面為50mmX50mmX4mm,長(zhǎng)度為2500mm的角鋼;水平接地體多采用截面為40mmX4mm的扁鋼。(2)接地電阻:請(qǐng)參閱《電力設(shè)備接地設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程》有關(guān)章節(jié)的規(guī)定,低壓中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)中,100kVA以上變壓器接地電阻值W4Q。電氣裝置接地的一般規(guī)定摘要:電氣裝置接地涉及兩個(gè)主要方面:一方面是電源功能接地,如電源系統(tǒng)接地,多指發(fā)電機(jī)組、電力變壓器等中性點(diǎn)的接地,一般稱為系統(tǒng)接地,或稱系統(tǒng)工作接地。另一方面是電氣裝置外露可導(dǎo)電部分接地,起保護(hù)作用,故習(xí)慣稱為保護(hù)接地。關(guān)鍵詞:電氣裝置接地電源功能接地保護(hù)接地1.1功能接地與保護(hù)接地電氣裝置接地涉及兩個(gè)主要方面:一方面是電源功能接地,如電源系統(tǒng)接地,多指發(fā)電機(jī)組、電力變壓器等中性點(diǎn)的接地,一般稱為系統(tǒng)接地,或稱系統(tǒng)工作接地。另一方面是電氣裝置外露可導(dǎo)電部分接地,起保護(hù)作用,故習(xí)慣稱為保護(hù)接地。系統(tǒng)接地的主要作用:一為大氣或操作過(guò)電壓提供對(duì)地泄放的回路,避免電氣設(shè)備絕緣被擊穿;一提供接地故障回路,當(dāng)發(fā)生接地故障時(shí),產(chǎn)生較大的接地故障電流,迅速切斷故障回路;一中性點(diǎn)不接地系統(tǒng),當(dāng)發(fā)生接地故障時(shí),雖能保證供電連續(xù)性,但非故障相對(duì)地電壓升高1.73倍,系統(tǒng)中的設(shè)備及線路絕緣均較中性點(diǎn)接地系統(tǒng)絕緣水平高,增加投資費(fèi)用;一中性點(diǎn)不接地系統(tǒng),需大量安裝絕緣監(jiān)察裝置。保護(hù)接地的主要作用:一降低預(yù)期接觸電壓;一提供工頻或高頻泄漏回路;一為過(guò)電壓保護(hù)裝置提供安裝回路;一等電位聯(lián)結(jié)。

圖1—1電氣裝置功能接地與保護(hù)接地根據(jù)電氣裝置的要求,接地配置可以兼容或分別地承擔(dān)保護(hù)和功能兩種目的。對(duì)于保護(hù)的目的要求,始終應(yīng)當(dāng)予以優(yōu)先地考慮。接地配置的設(shè)施的選擇和安裝應(yīng)滿足:一接地電阻值符合電氣裝置的功能和保護(hù)要求,并預(yù)計(jì)長(zhǎng)期有效;一能承受接地故障電流和對(duì)地泄漏電流而無(wú)危險(xiǎn),特別是熱的、熱一機(jī)械應(yīng)力、電機(jī)械應(yīng)力引起的危害;一有足夠的強(qiáng)度或有附加的機(jī)械保護(hù),以適應(yīng)所在場(chǎng)所的外部的影響;一應(yīng)采取措施,防止由于電腐蝕作用對(duì)接地配置的設(shè)施和其它金屬部分造成危害。1.2變電所的接地配置10kV系統(tǒng)中性點(diǎn)接地可分為:中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)(包括經(jīng)消弧線圈接地)中性點(diǎn)接地系統(tǒng)經(jīng)電阻接地低電阻接地高電阻接地1.2.1中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)接地故障特點(diǎn)配電系統(tǒng)在正常運(yùn)行時(shí),三相基本平衡電壓作用下,各相對(duì)地電容電流ICL1.ICL2、ICL3相等,分別超前相電壓90°,ICL1=ICL2=ICL3=U中①。其ICL1+ICL2+ICL3=0,系統(tǒng)中性點(diǎn)與地有相同電位。如L1相發(fā)生接地故障,忽略接地過(guò)渡電阻,視為金屬性接地,10kV系統(tǒng)各支路的電容電流的流向如下圖所示:圖1-210kV系統(tǒng)接地故障示意從10kV系統(tǒng)接地故障示意圖可以得出結(jié)論:全系統(tǒng)所有非故障的各支路,故障相的電容電流均為零,非故障相均有電容電流;在故障支路,故障相流過(guò)所有各支路的電容電流的總和;c)故障支路的電容電流其方向由負(fù)載流向電源,非故障各支路的電容電流其方向由電源流向負(fù)載;d)故障支路檢測(cè)的零序電流為各非故障支路電容電流總和;e)接地故障電流大小與接地故障點(diǎn)的位置無(wú)關(guān),只與接地故障點(diǎn)的過(guò)渡電阻有關(guān)。10kV系統(tǒng)接地故障,電壓與電流矢量關(guān)系如下圖所示:圖1-310kV系統(tǒng)接地故障矢量圖L1相發(fā)生接地故障,相當(dāng)于在L1相上加上U0=—UL1,L2相L3相也加上U0=—UL1,非故障相對(duì)地電壓升高后倍,其夾角由120°變成60°,合成的電容電流增大名倍,接地故障電流為單相電容電流的3倍,Id=3U中①C。(2)優(yōu)缺點(diǎn)a)接地故障引起系統(tǒng)內(nèi)部過(guò)電壓可達(dá)3.5?4倍相電壓,易使設(shè)備和線路絕緣被擊穿。b)油浸紙絕緣電力電纜達(dá)20A,聚乙烯絕緣電力電纜達(dá)15A,交聯(lián)聚乙烯絕緣電力電纜達(dá)10A,接地故障電流引燃電弧則不能自熄,引起間歇電弧,產(chǎn)生過(guò)電壓易產(chǎn)生相間短路或火災(zāi);c)非故障相對(duì)地電壓升高右倍。系統(tǒng)內(nèi)設(shè)備或電纜絕緣等級(jí)相應(yīng)提高,例如,10kV電力電纜應(yīng)選用8.7/10kV而不是6/10kV;無(wú)間隙氧化鋅避雷器,提高持續(xù)運(yùn)行電壓數(shù)值或加串聯(lián)保護(hù)間隙等;d)發(fā)生接地故障時(shí),報(bào)警而不切斷故障支路,保證供電的連續(xù)性;e)接地故障在一段時(shí)間內(nèi)存在,接地故障電壓易使人遭受電擊或引起火災(zāi),如下圖1-4所示.1.2.2中性點(diǎn)低電阻接地系統(tǒng)根據(jù)接地故障電流大小,劃分低電阻或高電阻接地。當(dāng)接地故障電流大于或等于100A而小于或等于1000A時(shí),為低電阻接地方式;接地故障電流小于10A時(shí),為高電阻接地方式。低電阻接地方式的接地故障電流一般情況下選擇為300A?800A,10kV系統(tǒng)低電阻接地方式接地電阻不同地區(qū)選擇為10Q或16Q。圖1—4高壓接地故障電壓傳導(dǎo)到低壓側(cè)為了將系統(tǒng)內(nèi)諧振過(guò)電壓倍數(shù)限制在2.5以下,流過(guò)中性點(diǎn)電阻性電流IR要大于或等于系統(tǒng)電容性電流IC的1.5。低電阻接地方式,增大接地故障電流Id。系統(tǒng)內(nèi)發(fā)生接地故障時(shí)的接地故障電流Id與接地故障點(diǎn)位置無(wú)關(guān),不能采用零序電流速斷保護(hù)來(lái)實(shí)現(xiàn)保護(hù)的選擇性,而應(yīng)采用不同時(shí)限的零序電流保護(hù)來(lái)實(shí)現(xiàn)保護(hù)的選擇性。機(jī)械式繼電器延時(shí)時(shí)限:出線為0.5s;母聯(lián)為1.0s;主進(jìn)線為1.5s?2.0s。采用電子式保護(hù)器延時(shí)時(shí)限選定為0.2s?0.3s,整定值范圍大且整定精確,建議采用電子式保護(hù)器作為零序電流保護(hù)。中性點(diǎn)經(jīng)低電阻接地方式,接地故障電流Id較大,切斷故障回路時(shí)間內(nèi),有較大的接地故障電壓Uf,低壓系統(tǒng)接地型式為TN系統(tǒng)時(shí),外露可對(duì)地部分與變壓器低壓中性點(diǎn)共用接地體,接地故障電壓Uf傳導(dǎo)到低壓側(cè),易引起人身電擊或火災(zāi),如圖1-5所示.低壓系統(tǒng)接地型式為TT系統(tǒng)時(shí),外露可對(duì)地部分與變壓器低壓中性點(diǎn)有相互獨(dú)立的接地體,接地故障電壓Uf傳導(dǎo)到低壓側(cè),易引起工頻過(guò)電壓如圖1-6所示。IEC標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定,一般低壓電氣設(shè)備允許工頻過(guò)電壓與故障電路切斷時(shí)間要求:允許承受的工頻過(guò)電壓為U0+250V時(shí),切斷故障電路時(shí)間大于5s;允許承受的工頻過(guò)電壓為U0+1200V時(shí),切斷故障電路時(shí)間小于或等于5s。一..土HMI--圖1-5高壓系統(tǒng)的接地故障電壓傳導(dǎo)到TN系統(tǒng)內(nèi)一..土HMI---nMI-nHr--nMI-nHr-圖1-6高壓系統(tǒng)的接地故障電壓引起TT系統(tǒng)工頻過(guò)電壓中性點(diǎn)經(jīng)低電阻接地方式,系統(tǒng)內(nèi)發(fā)生接地故障,立即切斷故障電路,供電的連續(xù)性得不到保證。根據(jù)以上的所述,10kV不接地系統(tǒng)中,發(fā)生接地故障時(shí)的故障電壓幅值不高,但存在時(shí)間很長(zhǎng)。低壓采用TN系統(tǒng)供電時(shí),故障電壓沿PEN線或PE線傳導(dǎo),采取總等電位聯(lián)結(jié)措施降低預(yù)期接觸電壓。10kV經(jīng)低電阻接地系統(tǒng)中,發(fā)生接地故障時(shí)的故障電壓雖時(shí)間不長(zhǎng),但幅值很高。低壓采用TN系統(tǒng)供電時(shí),應(yīng)采取以下措施:變電所內(nèi)設(shè)置兩組接地極;采用總等電位聯(lián)結(jié)措施;在總等電位聯(lián)結(jié)范圍外供電時(shí),采用局部TT系統(tǒng)供電。低壓采用TT系統(tǒng)供電時(shí),變電所的外露可導(dǎo)電部分的接地電阻不超過(guò)1Q或帶有已接地的合適的有金屬護(hù)層的高壓電纜和低壓電纜總長(zhǎng)度超過(guò)1km。

PE線帶有故障電壓Uf時(shí),用電設(shè)備外露可導(dǎo)電部分對(duì)地電壓為零。既PE線帶有故障電壓Uf時(shí),又發(fā)生用電設(shè)備接地故障,用電設(shè)備外露可導(dǎo)電部分對(duì)地電壓為Uf與UELV向量和,用電設(shè)備務(wù)必布置在等電位聯(lián)結(jié)有效范圍內(nèi),以防止用電設(shè)備外露可導(dǎo)電部分對(duì)人身產(chǎn)生電擊危險(xiǎn)。lL.m.山lL.m.山PE圖1—8(b)PELV電路圖用電設(shè)備外露可導(dǎo)電部分對(duì)地有連接,PE線帶有故障電壓Uf時(shí),用電設(shè)備外露可導(dǎo)電部分對(duì)地電壓為Uf時(shí)。既PE線帶有故障電壓Uf時(shí),又發(fā)生用電設(shè)備接地故障,用電設(shè)備外露可導(dǎo)電部分對(duì)地電壓為Uf與UELV/2向量和,用電設(shè)備務(wù)必布置在等電位聯(lián)結(jié)有效范圍內(nèi)及保護(hù)電器切斷電源,以防止用電設(shè)備外露可導(dǎo)電部分對(duì)人身產(chǎn)生電擊危險(xiǎn)。1.3.3FELV(FunctionalELV)由于功能上的原因采用了特低電壓,SELV或PELV的所有要求不能滿足時(shí),或不需要SELV或PELV時(shí),保證直接和間接接觸兩者兼有的防護(hù),這種方法的組合稱為FELV,F(xiàn)ELV回路的用電設(shè)備絕緣不能耐受一次回路所要求的試驗(yàn)電壓時(shí),則設(shè)備的可觸及的非導(dǎo)電部分的絕緣應(yīng)在安裝時(shí)加強(qiáng),使其能耐受交流方均根值為1500V,時(shí)間1min的試驗(yàn)電壓。將FELV回路中的用電設(shè)備外露可導(dǎo)電部分與一次回路的保護(hù)導(dǎo)體連接;此時(shí)FELV回路中的帶電導(dǎo)體不排除與該一次回路保護(hù)導(dǎo)體的連接,用電設(shè)備務(wù)必布置在等電位聯(lián)結(jié)有效范圍內(nèi)及保護(hù)電器切斷電源,以防止用電設(shè)備外露可導(dǎo)電部分對(duì)人身產(chǎn)生電擊危險(xiǎn)。電氣隔離防護(hù)時(shí),將FELV回路中的設(shè)備外露可導(dǎo)電部分與一次回路的不接地等電位聯(lián)結(jié)導(dǎo)體連接。

圖1—9FELV電路圖FELV回路的用電設(shè)備絕緣不能耐受一次回路所要求的試驗(yàn)電壓時(shí),則設(shè)備的可觸及的非導(dǎo)電部分的絕緣應(yīng)在安裝時(shí)加強(qiáng),使其能耐受交流方均根值為1500V,時(shí)間1min的試驗(yàn)電壓。將FELV回路中的用電設(shè)備外露可導(dǎo)電部分與一次回路的保護(hù)導(dǎo)體連接;此時(shí)FELV回路中的帶電導(dǎo)體不排除與該一次回路保護(hù)導(dǎo)體的連接,用電設(shè)備務(wù)必布置在等電位聯(lián)結(jié)有效范圍內(nèi)及保護(hù)電器切斷電源,以防止用電設(shè)備外露可導(dǎo)電部分對(duì)人身產(chǎn)生電擊危險(xiǎn)。電氣隔離防護(hù)時(shí),將FELV回路中的設(shè)備外露可導(dǎo)電部分與一次回路的不接地等電位聯(lián)結(jié)導(dǎo)體連接。小電流接地系統(tǒng)與大電流接地系統(tǒng)定義和區(qū)別中性點(diǎn)直接接地的系統(tǒng),發(fā)生單相接地故障時(shí),接地短路電流很大,這種系統(tǒng)稱為大電流接地系統(tǒng)。如果發(fā)生接地故障,會(huì)出現(xiàn)很大的零序電壓和電流,利用零序電壓、電流來(lái)構(gòu)成接地短路的保護(hù),有顯著優(yōu)點(diǎn),如不及時(shí)切除故障設(shè)備,后果不堪設(shè)想。所以這種系統(tǒng)中的保護(hù)的任務(wù)是盡早地跳閘。被廣泛應(yīng)用在110KV及110KV以上電壓等級(jí)中性點(diǎn)不接地或經(jīng)消弧線圈(電阻)接地的系統(tǒng),發(fā)生單相接地故障時(shí),由于不構(gòu)成短路回路,接地短路電流比負(fù)荷電流小很多,這種系統(tǒng)稱為小電流接地系統(tǒng)。一般66kv及以下系統(tǒng)常采用這種系統(tǒng)。在這種系統(tǒng)中如果發(fā)生了接地故障,流過(guò)設(shè)備的電流為電容電流,其值很小,系統(tǒng)可以繼續(xù)運(yùn)行一段時(shí)間。所以這種系統(tǒng)中保護(hù)的任務(wù)只是發(fā)出信號(hào)。其優(yōu)點(diǎn)是發(fā)生單相接地時(shí),故障電流較小,三相之間線電壓保持對(duì)稱,對(duì)負(fù)荷供電沒(méi)什么影響,因此一般允許再繼續(xù)運(yùn)行1-2小時(shí),而不必立即跳閘,但其他兩相對(duì)地電壓會(huì)提高1.732倍,若不及時(shí)處理可能會(huì)發(fā)展為絕緣破壞、兩相短路,弧光放電,引起全系統(tǒng)過(guò)電壓。為防止故障擴(kuò)大或造成其他多點(diǎn)接地短路,及時(shí)報(bào)警,運(yùn)行人員查找接地線路,將其消除。因此,在單相接地時(shí),一般只要求選擇性地發(fā)出信號(hào),而不必跳閘。但當(dāng)單相接地對(duì)人身和設(shè)備的安全有危險(xiǎn)時(shí),則應(yīng)動(dòng)作于跳閘。另外一種情況是,當(dāng)中性點(diǎn)非直接接地系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時(shí),接地點(diǎn)將通過(guò)接地線路對(duì)應(yīng)電壓等級(jí)電網(wǎng)的全部對(duì)地電容電流。如果此電容電流相當(dāng)大,就會(huì)在接地點(diǎn)產(chǎn)生間歇性電弧,引起過(guò)電壓,從而使非故障相對(duì)地電壓極大增加。在電弧接地過(guò)電壓的作用下,可能導(dǎo)致絕緣損壞,造成兩點(diǎn)或多點(diǎn)的接地短路,使事故擴(kuò)大。為此,我國(guó)采取的措施是:當(dāng)各級(jí)電壓電網(wǎng)單相接地故障時(shí),如果接地電容電流超過(guò)一定數(shù)值(35kV電網(wǎng)為10A,10kV電網(wǎng)為20A,3?6kV電網(wǎng)為30A),就在中性點(diǎn)裝設(shè)消弧線圈,其目的是利用消弧線圈的感性電流來(lái)補(bǔ)償接地故障時(shí)的容性電流,就可以減少流經(jīng)故障點(diǎn)的電流,以致自動(dòng)熄弧,保證繼續(xù)供電。中性點(diǎn)運(yùn)行方式的選擇主要取決于單相接地時(shí)設(shè)備絕緣要求及供電可靠性。中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地接地方式因電網(wǎng)發(fā)生單相接地的故障是隨機(jī)的,造成單相接地保護(hù)裝置動(dòng)作情況復(fù)雜,尋找故障點(diǎn)比較難。消弧線圈采用無(wú)載分接開關(guān),靠人工憑經(jīng)驗(yàn)操作比較難實(shí)現(xiàn)過(guò)補(bǔ)償。消弧線圈本身是感性元件,與對(duì)地電容構(gòu)成諧振回路,在一定條件下能發(fā)生諧振過(guò)電壓,給繼電保護(hù)的功能實(shí)現(xiàn)增加了困難。所以當(dāng)電纜線路較長(zhǎng)、系統(tǒng)電容電流較大時(shí),也可以采用經(jīng)電阻接地方式,即中性點(diǎn)與大地之間接入一定阻值的電阻。該電阻與系統(tǒng)對(duì)地電容構(gòu)成并聯(lián)回路,由于電阻是耗能元件,也是電容電荷釋放元件和諧振的阻壓元件,對(duì)防止諧振過(guò)電壓和間歇性電弧接地過(guò)電壓,有一定優(yōu)越性。中性點(diǎn)經(jīng)電阻接地的方式有高電阻接地、中電阻接地、低電阻接地等三種方式。這三種電阻接地方式各有優(yōu)缺點(diǎn),要根據(jù)具體情況選定。小電流接地系統(tǒng)接地保護(hù)1中性點(diǎn)不接地電網(wǎng)的接地保護(hù)電力電網(wǎng)小接地系統(tǒng)大部分為中性點(diǎn)不接地系統(tǒng),而單相接地保護(hù)的變化已從傳統(tǒng)接地保護(hù)發(fā)展到無(wú)人值守變電所配合綜合自動(dòng)化裝置的接地保護(hù)、接地選線裝置等,其保護(hù)目前主要有以下幾種:(1)系統(tǒng)接地絕緣監(jiān)視裝置:絕緣監(jiān)視裝置是利用零序電壓的有無(wú)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)不接地系統(tǒng)的監(jiān)視。將變電所母線電壓互感器其中一個(gè)繞組接成星形,利用電壓表監(jiān)視各相對(duì)地電壓,另一繞組接成開口三角形,接入過(guò)電壓繼電器,反應(yīng)接地故障時(shí)出現(xiàn)的零序電壓。當(dāng)發(fā)生單相接地故障時(shí),開口三角形出現(xiàn)零序電壓,過(guò)電壓繼電器動(dòng)作,發(fā)出接地信號(hào)。該保護(hù)只能實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)出接地故障,并能通過(guò)三只電壓表判別出接地的相別,但不能判別出是哪條線路的接地。要想判斷故障線路,必須經(jīng)拉線路試驗(yàn),必將增加了對(duì)用戶的停電次數(shù)。且若發(fā)生兩條線路以上接地故障時(shí),將更難判別。裝置可能會(huì)因電壓互感器的鐵磁諧振、熔斷器的接觸不良、直流的接地、回路

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