电力系统接地讲解知识
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电力系统的接地要求和方式(一)直流系统1.两线制直流系统直流两线制配电系统应予接地。
但以下情况可不接地:备有接地检测器并在有限场地内只向工业设备供电的系统;线间电压等于或低于50V,或高于300V.采用对地绝缘的系统;由接地的交流系统供电的整流设备供电的直流系统;最大电流在O.03A及以下的直流防火信号线路。
2.三线制直流系统三线制直流供电系统的中性线宜直接接地.(二)交流系统L低于50V的交流线路一般不接地,但具有以下任何一条者应予接地;(1)由变压器供电,而变压器的电源系统对地电压超过150V;(2)由变压器供电,而变压器的电源系统是不接地的;(3)采取隔离变压器的,不应接地,但铁芯必须接地;(4)安装在建筑物外的架空线路。
3.50~1000V的交流系统符合以下条件时可作为例外,不予接地:(1)专用于向熔炼、精炼、加热或类似工业电炉供电的电气系统;(2)专为工业调速传动系统供电的整流器的单独传动系统;(3)由变压器供电的单独传动系统,变压器一次侧额定电压低于IOOOV的专用控制系统;其控制电源有供电连续性,控制系统中装有接地检测器,且保证只有专职人员才能监视和维修。
4.I-IOkV的交流系统根据需要可开展消弧线圈或电阻接地。
但供移动设备用的I-IOkV交流系统应接地。
(三)移动式和车载发电机1.移动式发电机在以下条件下不要求将移动式发电机的机架接地,该机架可作为发电机供电系统的接地,其条件是发电机只向装在发电机上的设备和(或)发电机上的插座内软线和插头连接的设备供电,且设备的外露导电部分和插座上的接地端子连接到发电机机架上。
2.车载发电机在符合以下全部条件下可将装在车辆上的发电机供电系统用的车辆的框架作为该系统的接地极。
(1)发电机的机架接地连接到车辆的框架上;(2)发电机只向装在车辆上的设备和(或)通过装在车辆上或发电机上的插座内软线和插头连接设备供电;(3)设备的外露导电部分和插座上的接地端子连接到发电机机架上。
供电系统IT、TT、TN知识讲解低压配电接地系统分为IT系统、TT系统、TN系统三种形式,而这三种接地方式非常容易混淆。
首先给出定义。
根据现行的国家标准《低压配电设计规范》(国标50054),低压配电系统有三种接地形式,即IT系统、TT系统、TN系统。
(1)第一个字母表示电源端与地的关系T-电源变压器中性点直接接地。
I-电源变压器中性点不接地,或通过高阻抗接地。
(2)第二个字母表示电气装置的外露可导电部分与地的关系T-电气装置的外露可导电部分直接接地,此接地点在电气上独立于电源端的接地点。
N-电气装置的外露可导电部分与电源端接地点有直接电气连接。
下面分别对IT系统、TT系统、TN系统进行全面剖析。
一、IT系统IT系统就是电源中性点不接地,用电设备外露可导电部分直接接地的系统。
IT 系统可以有中性线,但IEC强烈建议不设置中性线。
因为如果设置中性线,在IT 系统中N线任何一点发生接地故障,该系统将不再是IT系统。
IT系统特点IT系统发生第一次接地故障时,接地故障电流仅为非故障相对地的电容电流,其值很小,外露导电部分对地电压不超过50V,不需要立即切断故障回路,保证供电的连续性;-发生接地故障时,对地电压升高1.73倍;-220V负载需配降压变压器,或由系统外电源专供;-安装绝缘监察器。
使用场所:供电连续性要求较高,如应急电源、医院手术室等。
IT方式供电系统在供电距离不是很长时,供电的可靠性高、安全性好。
一般用于不允许停电的场所,或者是要求严格地连续供电的地方,例如电力炼钢、大医院的手术室、地下矿井等处。
地下矿井内供电条件比较差,电缆易受潮。
运用IT 方式供电系统,即使电源中性点不接地,一旦设备漏电,单相对地漏电流仍小,不会破坏电源电压的平衡,所以比电源中性点接地的系统还安全。
但是,如果用在供电距离很长时,供电线路对大地的分布电容就不能忽视了。
在负载发生短路故障或漏电使设备外壳带电时,漏电电流经大地形成架路,保护设备不一定动作,这是危险的。
电力系统的接地与保护措施在电力系统中,接地与保护措施是非常重要的环节,它们帮助确保系统的正常运行,保护人身安全和设备的完整性。
本文将介绍电力系统的接地原理与类型,以及常见的保护措施。
一、电力系统的接地原理与类型1. 接地原理电力系统的接地是通过将系统中的导体与地连接来实现的。
通过接地,可以使系统与地之间产生良好的导电通路,实现安全运行。
接地还可以排除电力系统中的感应电势,减少感应电流的产生。
2. 接地类型根据接地方式的不同,电力系统的接地可以分为以下几种类型:(1)单相接地:即将电力系统中的一个相线接地,通常用于低压系统。
(2)三相接地:即将电力系统中的三个相线同时接地,通常用于高压系统。
(3)零序接地:即将系统中的零序导线接地,用于保护电力系统中的设备。
二、电力系统的保护措施1. 过电流保护过电流保护是电力系统中最常见的保护措施之一,它可以及时检测到系统中的过载和短路情况,并采取相应的措施,以防止设备损坏和人身安全事故发生。
2. 过压保护过压保护主要用于防止电力系统中的电压突然升高,超过设定的安全范围。
过压保护装置能够迅速切断电路,保护设备免受过高电压的损坏。
3. 欠压保护欠压保护用于检测电力系统中的电压降低情况,当电压低于设定值时,欠压保护装置会切断电路,避免设备的故障运行。
4. 接地保护接地保护主要用于检测电力系统中的接地故障,如接地短路或接地电流过大等。
接地保护装置能够及时切断故障电路,保护系统的正常运行。
5. 过温保护过温保护用于监测电力系统中的设备温度,当设备温度超过设定的安全值时,过温保护装置会采取相应措施,如切断电路或发送报警信号。
6. 隔离保护隔离保护主要用于隔离电力系统的故障部分,以防止故障扩散和进一步损坏。
隔离保护装置能够迅速切断故障部分与正常部分之间的连接。
三、总结电力系统的接地与保护措施是确保系统正常运行的重要环节。
通过接地可以排除感应电势,减少感应电流的产生,保证系统的安全运行。
一、二次接地专题1概述接地就是将电气设备的某些部位、电力系统的某点与大地相连,提供故障电流及雷电流的泄流通道,稳定电位,提供零电位参考点,以确保电力系统、电气设备的安全运行,同时确保电力系统运行人员及其他人员的人身安全。
电力系统交流电气装置的接地按其功能可分为:工作接地、防雷接地和保护接地。
1.1工作接地通常指系统的工作接地,在电力系统电气装置中,为运行需要所设的接地(如中性点直接接地或经其他装置接地等)。
交流电力系统根据中性点是否接地分为中性点有效接地系统和中性点非有效接地系统(包括中性点不接地、电阻接地或者消弧线圈接地)。
例如我国110kV及以上电力系统中性点采用有效接地运行方式,其目的是为了降低电气设备的绝缘水平,这种接地方式成为工作接地。
1.2雷电保护接地为雷电保护装置(避雷针、避雷线和避雷器等)向大地泄放雷电流而设的接地。
为防止雷电对电力系统和人身安全的危害,一般采用避雷针、避雷线、避雷器等雷电防护设备。
流过防雷接地装置的雷电流幅值很大,可以达到数百千安,但是持续的时间很短,一般只有数十微妙。
1.3保护接地电气装置的金属外壳、配电装置的构架和线路杆塔等,由于绝缘损坏有可能带电,为防止其危及人身和设备的安全而设的接地。
在电气设备发生故障时,电气设备的外壳将带电,如果这时人接触设备外壳,将产生危险。
因此为了保证人身安全,所有电气设备的外壳必须接地,也叫保护接地,当电气设备的绝缘损坏而使外壳带电时,流过保护接地装置的故障电流使相应的继电器保护装置动作,切除故障设备,另外也可以通过降低接地电阻保证外壳的电位在人体的安全电压值之内,避免触电事故发生。
2系统接地2.1中性点有效接地方式中性点有效接地方式应符合下列规定:1)110kV~750kV系统中性点应采用有效接地方式。
在各种条件下系统的零序与正序电抗之比(X0/X1)应为正值并且不应大于3,而其零序电阻与正序电抗之比(R0/X1)不应大于1;2)110kV及220kV系统中变压器中性点可直接接地;部分变压器中性点也可采用不接地方式;3)330kV~750kV系统变压器中性点应直接接地或经低阻抗接地。
电力系统接地概述:1.接地类型(1) 功能性接地: 为保证电力系统和电气设备达到正常工作要求而进行的接地,又称工作接地。
小电流接地:中性点不接地、中性点经消弧线圈接地;大电流接地:中性点直接接地、中性点经电阻接地。
(2) 保护性接地: 为了保证电网故障时人身和设备的安全而进行的接地。
安全保护接地:为防止人体受到间接电击,而将电气设备的外露可导电部分进行的接地。
过电压保护接地:为防止过电压对电气设备和人身安全的危害而进行的接地,如防雷接地。
防静电接地:为了消除静电对电气设备和人身安全的危害而进行的接地。
(3)保护接零: 在中性点直接接地的低压电网中,把电气设备的外壳与接地中线(也称零线)直接连接,以实现对人身安全的保护。
(4) 功能性与保护性合一的接地(如屏蔽接地) 。
二、接地的有关概念⏹接地与接地装置接地是指电气设备为达到安全和功能需要为目的,将其某一部分与大地之间作良好的电气连接。
⏹(二) 不对称短路引起的工频电压升高 当系统中发生单相或两相接地故障时.非故障相的电压将会升高。
由于单相接地故障概 率较大,因此系统是以单相接地工频电压升高的数值来确定阀式避雷器的灭弧电压的。
单相接地故障时,故障点三相电流和电压是不对称的,设线路A 相接地,故障点f 处的特征条件为...fAfB fC UI I ⎫=⎪⎪⎪=⎬⎪⎪=⎪⎭(4-9-7) 校对称分量关系可作出图4-9-11所示的复合序网图。
各序分量的电压平衡关系为...111..222..fA fA A fA fA fA fA E UIZ UIZ UIZ ∑∑∑⎫-=⎪⎪-=⎬⎪⎪-=⎭(4-9-8)图4-9-11 单相接地电力图根据单相接地故障时的边界条件,...12fA fA fA II I ==,...120fA fA fA U U U++=以及...12f A f A f A U U U==,并将式(4-9-8)代入,可得非故障相故障处的对地电压:.2220120[()(1)]A f BE a a Z a Z U X X X ∑∑∑∑∑-+-=++ (4-9-9).220120[()(1)]A f CE a a Z a Z U Z Z Z ∑∑∑∑∑-+-=++ (4-9-10)对于较大电源容量的系统,12Z Z ∑∑=,若忽略将序阻抗小的电阻分量,则式(4-9-9)、 (4-9-10)可改写为22..1010()(1)2A fCa a X a X UE X X ∑∑∑∑-+-=+22..1010()(1)2A fBa a X a X UE X X ∑∑∑∑-+-=+ (4-9-11)由式(4-9-11)可求出f B U 、f CU 的模值为012fBfCA UUX ∑∑==+ ⎪⎝⎭(1)A K E = (4-9-12)式中 (1)K 为单相接地系数.也称相电压升高倍数。
电气接地知识1、接地概述接地为防止触电或保护设备的安全,把电力电讯等设备的金属底盘或外壳接上地线;利用大地作电流回路接地线。
在电力系统中,将设备和用电装置的中性点、外壳或支架与接地装置用导体作良好的电气连接叫做接地。
2、接地的作用我们往往只知道接地可防止人身遭受电击,其实接地除了这一作用外,还可以防止设备和线路遭受损坏、预防火灾、防止雷击、防止静电损害和保证电力系统的正常运行。
(1)防止电击人体阻抗和所处环境的状况有极大的关系,环境越潮湿,人体的阻抗越低,也越容易遭受电击。
例如,自装过交流收音机的人几乎都受到过电击,但几乎都能摆脱电源,因为此时人所处的环境干燥,皮肤也较干燥。
接地是防止电击的一种有效的方法。
电气设备通过接地装置接地后,使电气设备的电位接近地电位。
由于接地电阻的存在,电气设备对地电位总是存在的,电气设备的接地电阻越大,发生故障时,电气设备的对地电位也越大,人触及时的危险性也越大。
但是,如果不设置接地装置,故障设备外壳的电压就和相线对地电压相同,比起接地电压还是高出很多的,因此危险性也相应增加。
(2)保证电力系统正常运行电力系统的接地,又称工作接地,一般在变电站或变电所对中性点进行接地。
工作接地的接地电阻要求很小,对大型的变电站要求有一个接地网,保证接地电阻小而且可靠。
工作接地的目的是使电网的中性点与地之间的电位接近于零。
低压配电系统无法避免相线碰壳或相线断裂后碰地,如果中性点对地绝缘,就会使其他两相的对地电压升高到3倍的相电压,其结果可能把工作电压为220的电气设备烧坏。
对中性点接地的系统,即使一相与地短路,另外二相仍可接近相电压,因此接于其他二相的电气设备不会损坏。
此外可防止系统振荡,电气设备和线路只要按相电压考虑其绝缘水平。
(3)防止雷击和静电危害雷电发生时,除了直接雷外,还会生产感应雷,感应雷又分为静电感应雷和电磁感应雷。
所有防雷措施中最主要的方法是接地。
3、接地种类(1)重复接地重复接地就是在中性点直接接地的系统中,在零干线的一处或多处用金属导线连接接地装置。
电力系统的中性点接地有三种方式:有效接地系统(又称大电流接地系统)小电流接地系统(包含不接地和经消弧线圈接地)经电阻接地系统(含小电阻、中电阻和高电阻)大电流接地系统用于110kV及以上系统及。
该系统在单相接地时,另外两相对地电压基本不变,系统过电压较低,对110kV及以上系统抑制过电压有利,但此时接地电流很大,运行设备很难长时间通过此电流,接地相对地电压很低,甚至为零,系统电压严重不平衡,许多电气设备无法正常工作,必须及时切除接地点。
大电流接地系统要求部分主变的中性点接地,避免单相接地时短路电流过大。
这些主变必须有一个三角形接线的绕组,以构成零序通路,降低零序阻抗。
主变的零序阻抗一般为正序阻抗的1/3,线路的零序阻抗一般为正序阻抗的3倍。
作为220kV枢纽变电站的主变必须并列运行。
其中一台主变的220kV侧中性点和110kV侧中性点必须直接接地,其他主变中性点通过间隙接地。
好处是110kV侧零序阻抗稳定,有利于该110kV系统零序定值的计算和整定,零序过流保护的保护范围变化很小,容易保持其阶梯特性;未220kV系统提供稳定的零序电源,保持220kV系统零序保护的方向性和稳定性。
主变220kV侧中性点和110kV侧中性点均加装间隙保护,保护动作跳开各侧断路器。
作为220kV负荷变电站的主变必须分列运行。
此时所有主变的220kV侧中性点必须通过间隙接地,110kV侧中性点全部接地运行。
所有主变不能相220kV系统提供零序电流,110kV 侧零序阻抗稳定。
主变220kV侧中性点加装间隙保护,保护动作跳开各侧断路器。
作为链式接线的220kV变电站,其220kV侧母线并列运行并有两个电源。
虽然主变分列运行,但必须有一台主变的220kV侧中性点直接接地,其他主变的220kV侧中性点通过间隙接地。
110kV侧中性点必须全部直接接地。
主变220kV侧中性点加装间隙保护,保护动作跳开各侧断路器。
目前运行的110kV变电站全部主变均分裂运行,其电源侧母线为单电源。
所以主变110kV 侧中性点通过间隙接地,并且不再加装间隙保护。
0.4kV系统均采用大电流接地运行。
对于Y/Y0接线的变压器,零序阻抗很大。
虽然接入的负荷多为单相负荷,由于每个负荷较小,并不一定会造成三相负荷电流严重不一致(中性点电流小于额定电流的25%),不会造成三相电压严重不平衡。
但当线路出现对地短路时,短路电流较小,往往不能使断路器(空气开关)跳开或熔断器熔断,致使事故扩大,许多情况下形成火灾。
此时应在变压器中性点引线处加装过流保护,跳开高压侧断路器。
显然这是比较复杂的。
使用△/Y0接线的变压器,可以克服这一缺点。
但充油变压器的分接开关制作比较困难,尤其是有载分接开关。
△/Y0接线的变压器虽然有零序阻抗低,三相电流不平衡时电压差异不大的优点,但是用时中性点电流仍不得超过额定电流的60%。
为此315kVA及以下中小容量的变压器(尤其是充油变压器)多采用Y/Y0接线,而315kVA以上的变压器(尤其是干式变压器)多采用△/Y0接线。
目前,大型建筑物中供电多采用三相五线制,比原来的三相四线制多出一根地线。
地线和零线在低压屏(或变压器)处是连在一起的(小电阻接地系统另有说明),从低压屏引出时分为两线。
零序可接入单相负荷,会有工作电流,地线由于没有工作电流,其电位始终与大地一致。
为保证地线与大地的电位一致,还需按规定进行重复接地。
而零线则不应再接地,更不能再与地线相连,避免地线中产生工作电流。
电气设备的金属外壳均应与地线相连。
当电气设备绝缘损坏时,与地线形成回路,严重时造成保险丝熔断或空气开关跳开,而外壳电位基本不升高,对人身安全不会产生威胁。
小电流接地系统系统的中性点全部不接地时,无论是架空线还是电缆,在正常运行时均有一三相对地基本相等的电容。
由于容抗基本相等,所以三相对地电压基本相等,中性点的对地电压很低(不超过2%系统额定电压)。
当其中一相接地时,接地相对地电压降低(金属性接地时为零),非接地相对地电压升高(金属性接地时为线电压),金属性接地时接地点的电流为每相对地电容电流的3倍。
系统中若接有测量对地电压的电压互感器,其输出电压为额定电压(开口三角有固定接法)。
根据这个电压的高低,可以判断系统是否发生了单相接地。
由于接地点只有电容电流,系统可以长期运行。
但接地点的跨步电压会对周围人员的生命安全(20米内)产生很大的威胁,此外系统中监视对地电压的电压互感器是按坚持8小时设计的。
因此应尽快找出接地点并将其从电网中切除。
接地点接触不牢固时会产生电弧。
由于电弧电流不大,当导线远离接地点时电弧不能维持,会自动熄灭。
间歇电弧电流会引起系统过电压,电弧电流不大时,过电压会限制在系统允许的范围内。
当此系统规模增大时,单相接地的电容电流也迅速增加,当接地点产生电弧时电弧不易熄灭,间歇电弧电流引起的系统过电压会超过系统允许的范围,造成设备绝缘击穿,构成事故。
为了避免产生系统不能允许过电压,并且使接地点的电弧容易熄灭,在中性点对地加装一个电抗器,让其产生的电感电流抵消接地点的电容电流,使接地点的接地电流下降,过电压幅值降低到系统能够忍受的程度,并利于灭弧。
这个电抗器被成为消弧线圈。
电感电流大于电容电流的系统成为过补偿系统,电感电流小于电容电流的系统成为欠补偿系统,电感电流等于电容电流的系统成为全补偿系统。
没有特殊措施,全补偿系统在系统没有单相接地时会产生谐振,系统无法正常运行。
欠补偿系统在系统发生切除一段线路时可能接近全补偿,一般很少使用。
过补偿系统在运行时必须使消弧线圈的工作电流超过系统电容电流的10%,并且不超过10A,否则运行相当困难。
许多系统的电源为变压器的三角形接线侧,没有中性点可引出。
此时系统应安装可提供零序电流的接地变压器。
接地变压器有两种:一种是将变压器星形接线绕组的中性点引出,另一侧绕组接为三角形;另一种是采用曲折形接线变压器(Z形变)。
接地变压器只带消弧线圈时容量不小于消弧线圈容量。
通常有多个分接,在相电压下产生不同的电流,以对应不同的系统情况。
由于我们并不要求系统单相接地长期运行,消弧线圈的设计一般在最大电流分接运行2小时,或上层油温(充油)绕组温度(干式)不超过允许值。
所以消弧线圈必须装设测量上层油温(充油)或绕组温度(干式)的温度计并带有报警接点,无人站应有远传装置。
当系统发生变化(增加或减少线路长度)时消弧线圈的分接应按规定(过补偿、欠补偿)跟随调节。
目前电网发展和变化速度较快,至使许多小电流接地系统的对地电容电流变化很快,人工操作频繁。
随着电网进一步扩大,电容电流也超过100A,消弧线圈的工作电流超过系统电容电流的10%并且不超过10A的目标无法实现。
于是人们开发了自动补偿消弧线圈。
简单介绍两种:一予调谐式(予置式)它由带有载分接开关的消弧线圈、单相PT、带短路开关的电阻柜及控制器组成。
运行前短路开关在分闸位置,控制柜带电后,在消弧线圈上注入一个特殊频率的电压,由单相PT和消弧线圈内附CT测量其中性点电压和电容电流分量,计算系统电容电流值。
控制器将消弧线圈分接自动调整到与系统电容电流最接近的分接。
由于此时回路串有电阻,谐振不能发生。
控制器不停的测量系统电容电流。
当系统电容电流变化时,控制器自动调整消弧线圈分接与系统电容电流接近。
当系统单相接地(母线PT开口三角电压达到30V以上)时,控制器将电阻用开关短路,消弧线圈电流可以抵消接地点电容电流,接地点电流很小,可迅速灭弧。
系统接地恢复后,控制器断开开关短路,电阻限制系统谐振。
二跟踪式它由一个带短路线圈的变压器、可控硅及消除谐波装置柜和控制器组成。
变压器在短路线圈开路时一次线圈的电流很小,为变压器的空载电流。
短路线圈短路时一次线圈的电流就是消弧线圈的额定电流。
控制双向可控硅的导通角可调整短路线圈的短路程度,进而调整消弧线圈的工作电流。
整个装置运行后控制器通过不停变换可控硅的导通角,得到不同的弧线圈的工作电流点,再经过测量该电流点的中性点(开口三角电压)电压,计算出系统的电容电流,并进行记忆。
系统的电容电流变化时控制器随时测量并改变记忆。
系统发生单相接地(母线PT开口三角电压达到30V以上)时,可控硅导通角按记忆迅速开通,接地点电容电流被补偿接近为零。
电弧可迅速熄灭。
系统接地恢复后,可控硅关闭。
经电阻接地系统(含小电阻、中电阻和高电阻)城市电网以电缆为主。
特点是电容电流很大,经常达到100A以上。
人口密度极高,单相接地时跨步电压容易伤害人员。
所以使用经电阻接地系统。
10kV中性点对地接入5-10Ω电阻为小电阻系统,接入几十-100Ω电阻为中电阻系统,接入几百-1000Ω电阻为高电阻系统。
经电阻接地系统发生单相接地时接地相对地下降(金属性接地时为零),非接地相对地电压升高(金属性接地时为线电压),接地点电流为电容电流和经电阻限制的阻性电流之和。
经保护判断后断路器将接地点与系统断开。
随着中性点接入电阻从小变大,单相接地时产生的过电压逐渐增高。
目前北京地区10kV系统使用的是小电阻接地系统,中性点电阻为10Ω。
小电阻接地系统运行时不得将接地电阻退出运行,也不得将两个接地电阻长期并列运行。
目前北京地区10kV系统均使用接地变接入中性点电阻。
接地变的接入有两种方式。
一种方式是接入母线。
这种方法在倒闸操作时比较复杂。
10kV母线带电前先投入中性点电阻在投入主开关。
中性点电阻保护动作后切除10kV主开关,10kV主开关辅助接点切除中性点电阻开关。
因此在10kV主开关辅助接点回路中必须加装压板,无人变电站还需串连一个遥控接点。
另一种方式是接入主变10kV引线,只加装单独CT和保护,不再加装断路器(单独的接地变和电阻可装在主变附近)。
这种方法是在三卷变压器采用此种接线时发生接地变事故将切除变压器,使中压侧停电(可自投)。
小电阻接地系统单相接地时接地电流以阻性为主。
因此判断电流的大小就能决定被保护元件是否接地,一般使用过流保护。
当定值较小时容易收到电容电流的干扰,为此北京地区要求元件电容电流任何时候都(倒闸操作过程除外)小于30A。
小电阻接地系统中的配电变压器外壳(充油)或铁芯及外罩(干式),若接地电阻大于4Ω时必须与中性点分开。