電氣裝置接地

1、9電氣裝置接地1接地分類電氣裝置接地涉及兩個方面： 一方面是電源功能接地，如電源系統(tǒng)接地，多指發(fā)電機組、 電力變壓器等中性點的接地，一般稱為系統(tǒng)接地，或稱系統(tǒng)工作接地或功能接地。另一方面是電氣裝置外露可導(dǎo)電部分接地，起保護作用，故習(xí)慣稱為保護接地。電氣裝置功能接地與保護接地如圖1-1所示。功能接地的主要作用：-為大氣或操作過電壓提供對地泄放的回路，避免電氣設(shè)備絕緣被擊穿；-提供接地故障回路，當(dāng)發(fā)生接地故障時，產(chǎn)生較大的接地故障電流，迅速切斷故障 回路；-降低電氣設(shè)備和和輸電線路的絕緣水平；中性點不接地系統(tǒng)，當(dāng)發(fā)生接地故障時，雖能保證供電連續(xù)性，但非故障相對地電 壓升高1.73倍，系統(tǒng)中的設(shè)備及

2、線路絕緣均較中性點接地系統(tǒng)絕緣水平高，增加投資費用；-中性點不接地系統(tǒng)，需大量安裝絕緣監(jiān)測裝置。保護接地的主要作用：-降低預(yù)期接觸電壓；-提供工頻或高頻泄漏回路；-為過電壓保護裝置提供安裝回路；-等電位聯(lián)結(jié)。圖1-1電氣裝置功能接地與保護接地根據(jù)電氣裝置的要求，接地配置可以兼容或分別地承擔(dān)保護和功能兩種目的。對于保護 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：-接地電阻值符合電氣裝置的功能和保護要求，并預(yù)計長期有效；-能承受接地故障電流和對地泄漏電流而無危險，特別是熱的、熱-機械應(yīng)力、電機械 應(yīng)力引起的危害；-有足夠的強度或有附加的機械保護，以適應(yīng)所在場所的外界的影

3、響；【1】-應(yīng)采取措施，防止由于電腐蝕作用對接地配置的設(shè)施和其它金屬部分造成危害。 2高壓系統(tǒng)接地高壓系統(tǒng)中性點接地可分為：中性點有效接地系統(tǒng)（大電流接地系統(tǒng)）（包括中性點直接接地系統(tǒng)或經(jīng)低電阻接地系統(tǒng)）。（小電流接地系統(tǒng)）（包括中性點不接地系統(tǒng)、諧振接【57頁】中性點不接地或非有效接地系統(tǒng) 地系統(tǒng)、咼電阻接地系統(tǒng)）。 2.1高壓系統(tǒng)中性點不接地系統(tǒng)（1）接地故障特點配電系統(tǒng)在正常運行時， 三相基本平衡電壓作用下， 各相對地電容電流ICL1、ICL2、ICL3 相等，分別超前相電壓 90 , |CL1 = ICL2 = I CL3 = U ® O C,其I CL1 + I CL2 +

4、 I CL3 = 0,系統(tǒng)中性 點與地有相同電位。10kV系統(tǒng)各支路的電容電L1相發(fā)生接地故障，忽略接地過渡電阻，視為金屬性接地， 流的流向如圖圖2-1所示：M TlilTTT1 1 1_L J. X' I L11,1 1 , 1 1 !土11 1 !1屮1.1 I II ! ! T -I Iiii/111I 11Z! iir 12 13_|圖2-1 10kV系統(tǒng)接地故障示意從高壓系統(tǒng)接地故障示意圖可以得出結(jié)論：a）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;b）在故障支路，故障相流過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

5、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的位置無關(guān)，只與接地故障點的過渡電阻有關(guān)。 高壓系統(tǒng)接地故障，電壓與電流相量關(guān)系如圖2-2所示:圖2-2 10kV系統(tǒng)接地故障相量圖L1相發(fā)生接地故障， 相當(dāng)于在L1相上加上 Uo= Uli , L2相L3相也加上 Uo= Uli , 非故障相對地電壓升高 73倍，其夾角由120°變成60°,合成的電容電流增大 43倍，接 地故障電流為單相電容電流的 3倍，ld= 3U3 Co（2）優(yōu)缺點a）接地故障引起系統(tǒng)內(nèi)部過電壓可達3.5倍相電壓，易使設(shè)備和

6、線路絕緣被擊穿。b）中性點不接地系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時，接地故障電流在故障處可能產(chǎn)生穩(wěn)定的或間歇性的電弧，實踐證明，當(dāng)接地故障電流大于30A時，一般形成穩(wěn)定電弧，成為持續(xù)性電弧接地，這將燒毀線路和可能引起多相相間短路。如果接地故障電流大于5A10A，但小于30A ,則有可能形成間歇性電弧，這是由于電網(wǎng)中電感和電容形成了諧振回路所致。間歇性電弧容易引起弧光接地過電壓，從而危及整個電網(wǎng)的絕緣。 如果接地故障電流在 5A以下，當(dāng)電流經(jīng)過零值時，電弧就會自然熄滅。油浸紙絕緣電力電纜達20A，聚乙烯絕緣電力電纜達15A，交聯(lián)聚乙烯絕緣電力電纜達10A，接地故障電流引燃電弧則不能自熄，引起間歇性電弧，產(chǎn)生

7、過電壓易產(chǎn)生相間短路或 火災(zāi)；C）非故障相對地電壓升高訂3倍。系統(tǒng)內(nèi)設(shè)備或電纜絕緣等級相應(yīng)提高，例如， 10kV電力電纜應(yīng)選用8.7/10kV而不是6/10kV ;無間隙氧化鋅避雷器，提高持續(xù)運行電壓數(shù)值或加 串聯(lián)保護間隙等；【21d）發(fā)生接地故障時，報警而不切斷故障支路，保證供電的連續(xù)性；2-3e）接地故障在一段時間內(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 所示。11Rfe圖2-3高壓接地故障電壓傳導(dǎo)到低壓側(cè)系統(tǒng)內(nèi)發(fā)生接地故障時的接地故障電流Id與接地故障點位置無關(guān)，不能采用零序電流速斷保護來實現(xiàn)保護的選擇性，而應(yīng)采用不同時限的零序電流保護來實現(xiàn)保護的選擇性。機械式繼電器延時時限

8、：出線為0.5S；母聯(lián)為1.0s；主進線為1.5S2.0s。采用電子式保護器延時時限選定為0.2s0.3s，整定值范圍大且整定精確，建議采用電子式保護器作為零序電 流保護。2.2咼壓系統(tǒng)中性點諧振接地系統(tǒng)中性點諧振接地的電力系統(tǒng) ，采用消弧線圈，其實就是具有氣隙鐵芯的電抗器，它裝在 變壓器或發(fā)電機中性點與地之間，如圖2-4 a）所示。由于裝設(shè)了消弧線圈，構(gòu)成了另一回路，接地點接地故障電流中增加了一個感性電流分量，它和裝設(shè)消弧線圈前的容性電流分量相抵消，減小了接地點的電流，使電流易于自行熄滅，從而避免了由此引起的各種危害，提高了供電可靠性。Uo變?yōu)?Uli，消弧線圈在Uo作用下），其數(shù)值為IlU

9、cXarLar從圖2-4 b）可看出，例如Li相接地時，中性點電壓 產(chǎn)生電感電流Il（滯后于U090b）相量圖式中5 電網(wǎng)的相電壓；Lar、Xar消弧線圈的電感和電抗。a）示意圖圖2-4中性點諧振接地的系統(tǒng)單相接地故障示意圖和相量圖中性點諧振接地，系統(tǒng)正常運行時，消弧線圈與系統(tǒng)相線對地的分布電容形成串聯(lián)諧振回路，如圖2-5所示。中性點位移電壓 UO為:式中p電網(wǎng)不對稱度,CL1 a CL2CL1 CL2 CL3aCL3其中a為復(fù)數(shù)算子J#, CLi、8、CL3 分別為 L1 相、L2 相、L3 相對地分布電容，u-補償脫諧度,Fo設(shè)33Cli+ Cl2 + Cl3= 3C；C 1/ L電網(wǎng)阻尼

10、度,3g gL3 ce電網(wǎng)相電壓，電網(wǎng)每相對地漏電導(dǎo)消弧線圈補償電感， L消弧線圈有功損耗等效電導(dǎo),V；,S ；H；SoS' LgiL圖2-5中性點諧振接地系統(tǒng)正常運行時等效電路I LbO 1i:5?二T圖2-6中性點諧振接地系統(tǒng)接地故障時等效電路中性點諧振接地系統(tǒng)發(fā)生接地故障時，消弧線圈與系統(tǒng)的分布電容組成并聯(lián)諧振電路,如圖2-6所示。補償后的接地故障殘余電流Id為:Id U ?J(3g g2(3 C 1/ L)2按消弧線圈對系統(tǒng)容性電流補償大小可分為：1/3 C，稱全補償。1/3 C，稱欠補償;1/3 C，稱過補償。a)b)c)全補償方式，接地故障殘余電流 為零，系統(tǒng)中性點位移電壓

11、 Ub最大， 出現(xiàn)虛幻的接地現(xiàn)象。欠補償方式，接地故障殘余電流Id較大，接地故障點電弧自熄較困難。因故障或運行I d最小，有利接地故障點電弧自熄；但補償脫諧度U 當(dāng)電網(wǎng)不對稱度P較大時，系統(tǒng)中性點有較高的電壓,需要切除部分回路，易產(chǎn)生串聯(lián)諧振過電壓。在實際運行中，欠補償方式不被采用。過補償方式，接地故障殘余電流Id較大，不利于接地故障點電弧自熄，但它不易產(chǎn)生串聯(lián)諧振過電壓。實際運行中，過補償方式常被采用。系統(tǒng)在運行中，經(jīng)常接通或切除部分回路，系統(tǒng)中分布電容電流有較大的變化，滿足脫諧度的要求，消弧線圈的電感也相應(yīng)改變，需人工改變消弧線圈的抽頭位置，接地故障殘余電流Id小于5A1bA以下，系統(tǒng)出現(xiàn)

12、諧振過電壓可能性降低，如圖2-7所示。發(fā)生接地故障時，非故障相對地電壓升高 J3倍。LSL5L1圖2-7高壓消弧線圈接地系統(tǒng)電路諧振接地系統(tǒng)應(yīng)滿足：(1) 消弧線圈接地系統(tǒng)，在正常運行情況下，中性點的長時間電壓位移不應(yīng)超過系統(tǒng)標(biāo) 稱相電壓的15%。(2) 消弧線圈接地系統(tǒng)故障點的殘余電流不宜超過10A，必要時可將系統(tǒng)分區(qū)運行。消弧線圈宜采用過補償運行方式。(3) 消弧線圈的容量應(yīng)根據(jù)系統(tǒng)510年的發(fā)展規(guī)劃確定，并應(yīng)按下式計算：w j35!*式中：W-消弧線圈的容量，kVA ;Ic 接地電容電流， A ;kV。Un 系統(tǒng)標(biāo)稱電壓，系統(tǒng)中消弧線圈裝設(shè)地點應(yīng)符合下列要求：1）應(yīng)保證系統(tǒng)在任何運行方式

13、下，斷開一、二回線路時，大部分不致失去補償。2）不宜將多臺消弧線圈集中安裝在系統(tǒng)中的一處。3）如變壓器無中性點或中性點未引出，應(yīng)裝設(shè)專用接地變壓器，其容量應(yīng)與消弧線圈 的容量相配合。當(dāng)采用零序電流互感器時，首先要估算系統(tǒng)零序電流的大小，其估算方法如下：a）架空線的電容電流計算IcUni350式中：Un電網(wǎng)的標(biāo)稱電壓（單位：kV）；l 線路長度（單位:km）；Ic 接地電容電流（單位:A）。b）電纜線的電容電流計算25倍（三芯電纜）50倍（單芯一般來講，電纜要比同樣長度的架空線的電容電流大 電纜），在近似計算中可采用Ic O.IUnI式中：Un電網(wǎng)的標(biāo)稱電壓（單位 ：kV）；l 線路長度 （單位

14、:km）；Ic 接地電容電流（單位:A）。上述電容電流的計算值只能用于某些對準(zhǔn)確度要求不很高的場合.通過上述估算，可知道系統(tǒng)的總的零序電流，然后進行電流互感器的選擇，電流互感器 選擇的基本原則是：線路發(fā)生單相故障時，安裝在該線路的零序電流電流互感器二次側(cè)能提 供大于10mA ,且小于800mA的零序電流。零序電流的檢測，架空出線是采用三相電流組成濾過器來檢測零序電流，接線如圖2-8所示；電纜出線是采用零序電流互感器，電纜穿過零序電流互感器內(nèi)孔，電纜頭的接地線務(wù)2-9所示。必穿過零序電流互感器后再接地，接線如圖-、產(chǎn)-OFn一.j 1(hJ”(TfTR1 (圖2-8三相電流組成濾過器（架空線路）

15、 圖2-9零序電流互感器（電纜線路）2.3高壓系統(tǒng)中性點低電阻接地系統(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，為低電阻接地方式；接地故障電流小于10A時，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300A800A , 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16Qo中性點經(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，外露可導(dǎo)電部分與變壓器低壓中性點共用 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2-1

16、0所示。低壓系統(tǒng)接地型式為TT系統(tǒng)時，外露可導(dǎo)電部分與變壓器低壓中性點有相互獨立的接地體，接地 故障電壓Uf傳導(dǎo)到低壓側(cè)，易引起工頻過電壓如圖2-11所示。電力變壓器低壓軼柜MWId I Kn高S開關(guān)柜山=1十嘉5圖2-10高壓系統(tǒng)的接地故障電壓傳導(dǎo)到TN系統(tǒng)內(nèi)離店？黃胡底加兜樂為F卄譏1氏正開矣梅攙地烈耳器訃Id門=1汕血14圖2-11高壓系統(tǒng)的接地故障電壓引起TT系統(tǒng)工頻過電壓高壓系統(tǒng)中性點中性點經(jīng)低電阻接地方式, 供電的連續(xù)性得不到保證。系統(tǒng)內(nèi)發(fā)生接地故障， 立即切斷故障電路,根據(jù)以上的所述，高壓系統(tǒng)中性點不接地系統(tǒng)中，發(fā)生接地故障時的故障電壓幅值不高，但存在時間很長。低壓采用 TN系統(tǒng)

17、供電時，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。高壓系統(tǒng)中性點經(jīng)低電阻接地系統(tǒng)中，發(fā)生接地故障時的故障電壓雖時間不長，但幅值 很高。低壓采用 TN系統(tǒng)供電時，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，采用局部TT系統(tǒng)供電?！拘∨⒂|電分析】2-12所示。2.4高壓系統(tǒng)中性點高電阻接地系統(tǒng)高壓系統(tǒng)中性點經(jīng)高電阻接地的接地故障等值電路，如圖h圖2-12中性點經(jīng)高電阻接地接地故障等值電路若忽略電源的零序阻抗，則接地故障電流Id為：.L 1 J3 CRnI d ERn Rg J3 CRnRg對于金屬性接地故障，可認(rèn)為R

18、g 0，上式變?yōu)椋? J3 CRn Id ER取Rn 丄，則Id 血？3 C?UJ？Ic3 C高壓系統(tǒng)中性點經(jīng)高電阻接地系統(tǒng)，系統(tǒng)中容性電流達 7.5A10A時，則接地故障電流Id為10.6A14.1A。接地電阻為4 Q時，傳導(dǎo)到低壓側(cè)接地故障電壓Uf為42.3V56.4V。因接地故障長期存在， 供電的連續(xù)性得到保證，但高電阻接地系統(tǒng)僅適用于系統(tǒng)容性電流小于7.5A系統(tǒng)。舉例說明中性點經(jīng)高電阻接地系統(tǒng)應(yīng)用：1）發(fā)電機內(nèi)部發(fā)生單相接地故障不要求瞬時切機時，宜采用高電阻接地方式。電阻器一般接在發(fā)電機中性點變壓器的二次繞組上。接地電阻是通過接地變壓器TV接入系統(tǒng)的，如圖2-13 a）所示。U1為高壓

19、系統(tǒng)的相電壓，I1接地故障電流，選定為 4A，接地變壓器的容 量St = U1?I1 （應(yīng)考慮變壓器容量的過載系數(shù)）。接地變壓器付端電壓 U2選定為100V或220V , 接地變壓器付端電流I2 = U2/ U1 I1，則Rn= U2/ 12。雖然Rn不到1 Q,但歸算到一次側(cè)， 則有數(shù)百Q(mào),仍為中性點經(jīng)高電阻接地系統(tǒng)。a）經(jīng)接地變壓器接地17b）經(jīng)接地電阻接接地圖2-13中性點經(jīng)高電阻接地系統(tǒng)2-13b）所示。由電2）發(fā)電機單相接地故障保護采用中性點經(jīng)高電阻直接接地，如圖 流互感器檢測單相接地故障電流，作用與報警或跳閘。中性點經(jīng)高電阻接地系統(tǒng)中，安裝絕緣監(jiān)測裝置。發(fā)生接地故障時，絕緣監(jiān)測裝置

20、發(fā) 出信號，運行管理人員找出接地故障回路，及時排除故障。高壓系統(tǒng)中性點接地方式的比較見表2-1。表2-1電網(wǎng)中性點各種接地方式的比較比較項目直接接地不接地諧振接地低電阻接地高電阻接地接地故障電流高，有時大于三相短 路電流接地故障電容電流， 低被中和抵銷，最低一般控制在100A 1000A大于接地故障電容 電流接地故障時健全 相上的工頻電壓小，與正常時一樣， 無變化大，長輸電線產(chǎn)生高 電壓在故障點約等于線 間電壓，離開故障點 時會比線間電壓大20%5- 50%或更大異常過電壓控制在2.8倍以下比不接地時略小，有 時比線間電壓大暫態(tài)弧光接地過 電壓可避免可能發(fā)生可避免可避免可避免操作過電壓低高可控

21、制低低暫態(tài)接地故障擴 大為雙重故障的 可能轉(zhuǎn)化為短路，小電容性電弧，大受抑制，中等轉(zhuǎn)化為短路，小轉(zhuǎn)化為受控制的故 障電流，中等發(fā)生單相接地故 障時對設(shè)備的損害可能嚴(yán)重可觀避免減輕減輕變壓器等設(shè)備的 絕緣最低，有降低絕緣的 可能，也可采用分級 絕緣最高比不接地略低異常過電壓控制在 2.8倍以下，有降低 絕緣的可能比不接地略低接地故障繼電保采用接地保護繼電采用寸接地繼電器有自動消弧,但當(dāng)出現(xiàn)采用接地保護繼電可能用小功率繼電護器，容易迅速消除故 障困難，可米用微機信 號裝置永久性故障時，接入 并聯(lián)低電阻進行選 擇性切斷或采用微 機信號裝置器，容易迅速消除故 障器進行選擇性跳閘單相接地故障時 電網(wǎng)的穩(wěn)

22、定性最低，但由于快速跳 閘，可以提高高最高最低，但由于快速跳 閘，可以提高高單相接地故障時 的電磁感應(yīng)最大，由于快速跳 閘，故障持續(xù)時間短如不發(fā)展為不同地 點的雙重故障，就小小，但時間長快速跳閘，故障持續(xù) 時間短中等，隨中性點電阻 加大，電磁感應(yīng)變小正常時對通信線 路的感應(yīng)必須考慮3次諧波的 感應(yīng)中性點如電位偏移 產(chǎn)生靜電感應(yīng)因串聯(lián)諧振產(chǎn)生感 應(yīng)較大復(fù)式接地時比較小運行操作容易由于采用繼電器有 困難，有時很麻煩， 采用微機信號裝置 可改善操作條件需要對應(yīng)運行工況 而變更分接頭，還要 注意串聯(lián)諧振，可采 用自動調(diào)節(jié)分接頭， 可改善操作條件容易容易接近故障點時對 生命的危險嚴(yán)重常拖延時間，較重較輕

23、較重較重接地裝置的費用最少，可裝設(shè)普通接 地閘刀開關(guān)少，當(dāng)設(shè)置接地變壓 器時，多一些最多較少，需設(shè)置接地變 壓器、接地電阻箱等較多，中性點電阻器 的價格相當(dāng)高3低壓系統(tǒng)接地3.1 TT系統(tǒng)與TN-S系統(tǒng)應(yīng)用在同一建筑物建筑物的底層或地下室部分，由城市公用電網(wǎng)供電，采用TT系統(tǒng)供電；而建筑物其它部分，屬于業(yè)主自行管理，則采用TN-S系統(tǒng)供電。TT系統(tǒng)低壓供電時，如圖 3-1所示。在一個建筑物內(nèi)TT系統(tǒng)與TN-S系統(tǒng)供電，為了總等電位聯(lián)結(jié)，保護接地在一個建筑物內(nèi)只能 有一個。當(dāng)TT系統(tǒng)采用高壓供電時，變壓器低壓側(cè)的中性點要獨立接地，該接地配置應(yīng)與 保護接地配置絕緣，如圖3-2所示。Ttl-Sin-

24、ITL-T II II7Ji1I1自圖3-2 TT系統(tǒng)高壓供電與 TN-S系統(tǒng)供電接地示意圖不在總等電位聯(lián)結(jié)范圍內(nèi)同臺變壓器供電的采用TN、TT系統(tǒng)接地型式如圖 3-3所示。圖3-3IL-x=T同臺變壓器供電的采用 TN TT接地型式TN TT兩種保護方式，應(yīng)采用隔離變壓器改變接地型式， 并與總-n'.-II ELn 上Win若在一個建筑物內(nèi)同時采用即TN接地型式改變?yōu)門T接地型式，如圖3-4所示，將隔離變壓器付端中性點接地, 等電位聯(lián)結(jié)的接地絕緣。圖3-4同臺變壓器供電的采用TN、TT、IT接地型式3.2多電源系統(tǒng)接地TN multiple-source power supply w

25、ith a non-suitable multiple connection between PEN and earth<Source 1 >卜InstallationSource 2o-o!,. i. IE xjSosed: conductiv e- p artsExample B: TN- S system begining at the main distribution boardr®rotieUrt «drihPEN Donductar must be instaled isolated itiroLjghDLit ilsibll lengths, a

26、lso inside the Hia Aiirrtctiggar Eabirwyt"L1L2L3Cential tarthlng point of the systemMam equipotential bonding barSlic'd itniiLitu onintUllaftiOnLI L? LJ M -1 FAExam pie: Redundant supply by generators (hospital) 1 -t L一4 ! 1'fD«c»ntnalti2ad AafViing of B generator15* 1JjLI H 亦

27、n &quipolEfiti3bonding .bA jLIL2L3 H PECentral earthing loint of the systemOerterAtar eartiud viacentral earttiing pomt© SBemens AG, CT SFt, 07.2007 njse 何L1L2 -L3 - PErtPE -L1 LZ LI hPELI-L2-L>PEN conductor must be in曲 ec rsolaftecI Chrwghwt "知1inv女 IhtI chfr swlfar cabiH"f f

28、f ProtfttLlv# AddhhiioMan equipalfritial bondingXCentra I-urttiing poknof the systemLIL2LJ NPELILZL3F 150 He f rwciance coil21Exam pie: Redundant supply of installationsTN-System with a 4 pole standby emergency supplyPEN conductor E皿 bv nlBilled 囂敘 ttirDuuc lES leflg:h5. alu lheMb riel!LIL2 ,L3PENPE

29、LIL2L3PENPEJ-1f¥© Siemens AC., CT SR. 07.2007p沖就I3.3特低電壓用特低電壓(Extra-Low Voltage )供電，是防電擊措施之一。IEC將用特低電壓分為三類，簡述如下：(1) SELV ( Safety ELV )LMjc/F-EUi圖3-5 SELV電路圖SELV回路與地是絕緣的，如圖 3-5所示，PE導(dǎo)體帶有故障電壓 Uf時，及發(fā)生接地故 障時，其用電設(shè)備外露可導(dǎo)電部分對地電壓均為零。 不需要其它輔助措施， 可滿足防電擊引 起。(2)P ELV ( P rotective ELV )3-6所示:PELV回路一根導(dǎo)體

30、是接地的，用電設(shè)備外露可導(dǎo)電部分不接地，如圖L/flcRE圖3-6 PELV電路圖(用電設(shè)備外露可導(dǎo)電部分不接地)PE導(dǎo)體帶有故障電壓 Uf時，用電設(shè)備外露可導(dǎo)電部分對地電壓為零。既PE導(dǎo)體帶有故障電壓Uf時，又發(fā)生用電設(shè)備接地故障，用電設(shè)備外露可導(dǎo)電部分對地電壓為Uf與Uelv相量和，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)電部分對人身產(chǎn)生電擊危險。PELV回路用電設(shè)備外露可導(dǎo)電部分接地，如圖3-7所示：L/ /JCIWZPEMf吉圖3-7 PELV電路圖(用電設(shè)備外露可導(dǎo)電部分接地)用電設(shè)備外露可導(dǎo)電部分對地有連接，PE導(dǎo)體帶有故障電壓 Uf時，用電設(shè)備外露可導(dǎo)電部分

31、對地電壓為 Uf。既PE導(dǎo)體帶有故障電壓 Uf時，又發(fā)生用電設(shè)備接地故障，用電設(shè) 備外露可導(dǎo)電部分對地電壓為Uf與UELV/2相量和，用電設(shè)備務(wù)必布置在等電位聯(lián)結(jié)有效范圍內(nèi)及保護電器切斷電源，以防止用電設(shè)備外露可導(dǎo)電部分對人身產(chǎn)生電擊危險。(3) FELV ( Fun ctio nal ELV )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，或不需要SELV或PELV時，保證基本和故障兩者兼有的防護，這種方法的組合稱為FELV，如圖3-8所示：L/nJr9RE/ 1圖3-8 FELV電路圖將FELV回路中的用電設(shè)備外露可導(dǎo)電部分與一次回路的PE導(dǎo)體連接；此時FELV回

32、路中的帶電導(dǎo)體不排除與該一次回路PE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)及保護電器切斷電源，以防止用電設(shè)備外露可導(dǎo)電部分對人身產(chǎn)生電擊危險?！?】4接觸電壓和跨步電壓的計算電力設(shè)備發(fā)生接地故障時，接地故障電流流過接地裝置，由于土壤電阻的存在，接地電極經(jīng)周圍土壤流散時，在大地表面形成分布電位，當(dāng)人在電極附近走動時，將處于大地表面的不同電位點上。兩腳間的跨距 T我國取0.8m，國外多用1m。地面上水平距離0.8 m的人體兩腳接觸該兩點時承受的電壓，稱為跨步電壓。地面上距設(shè)備水平距離 0.8 m處與沿設(shè)備外殼垂直距離 1.8 m處兩點間的人體接觸該兩點時所承受的電壓，稱為接觸電壓。圖4

33、-1和圖4-2分別給出了人遭受接觸電壓和跨步電壓作用的示意圖，顯然，當(dāng)接 觸電壓或跨步電壓超過某一安全數(shù)值時就會導(dǎo)致人體的觸電事故。由于不同形狀和不同埋深因此最大接觸電壓和最大跨步電壓，出現(xiàn)的位置將和但一般均在電極附近?！?】電流自 人的兩腳的電極會有不同形狀的地表電位分布， 電極的形式、尺寸以及埋深等因素有關(guān),Hd171!-29圖4-2人體所遭受的跨步電壓為了計算人腳與土壤的接觸電阻Rf,將人腳用一半徑r=0.08m的金屬圓盤近似代替，女口圖4-3所示。其接地電阻值為Rf1£1 - 三 i 請霹 ”1/吒斗叫吒虹山 i-I- - -z-L-I-I-L p tfii圖4-3 圓盤接地

34、極（半空間）3. 1254r同樣由簡圖可得出接觸電壓的表達式UB rTRt0. 5R=UtEt由簡圖可得出跨步電壓的表達式UbRtRt 2RfUsIEEE Std 80 2000 guide for safety in AC substation grounding電流持續(xù)時間 t為 0.03s3s, 不發(fā)生心室纖維性顫動的電流Ib,其給定人群的電擊能量Sb2Sb(Ib) t電擊能量Sb值為恒量，即 體重70kg的99.5%人群）。Sb=0.0135（對于體重 50kg的99.5%人群），Sb=0.0246 （對于1 B50VSbJO.01350.116I B70V 0.02460.157ir

35、人體電阻Rt取1500Q時，其跨步電壓和接觸電壓的允許值為U B 1 b50Rt乎 1500將此值帶入上述的跨步電壓表達式Ub爭1500丄UsRt6Us器1500型0蘭Tt1500174 0.7將此值帶入上述的接觸電壓表達式，最后得出Ut摯 150015005T T15001740. 174對中性點不接地或非有效接地系統(tǒng)，取50V作為跨步電壓和接觸電壓的允許值，則有Ub 50 ,將此值帶入上述的跨步電壓和接觸電壓的表達式，可得出Us50 釁 50 °-2UT 5015001. 51500500. 05以上跨步電壓與接觸電壓的計算公式與GB/T 50065 -2011T交流電氣裝置的接

36、地設(shè)計規(guī)范相一致。4.2.2確定發(fā)電廠和變電站接地網(wǎng)的型式和布置時，應(yīng)符合下列要求：1 ll0kV及以上有效接地系統(tǒng)和他 6kV35kV低電阻接地系統(tǒng)發(fā)生單相接地或同點兩相接地 時，發(fā)電廠和變電站接地網(wǎng)的接觸電位差和跨步電位差不應(yīng)超過由下列公式計算所得的數(shù) 值：UtUs1160. 17 sCs尸(4.2.2-1)1160. 7 sCss s 件2.2-2)式中：U t 接觸電位差允許值（V）； US跨步電位差允許值（V）； ps 地表層的電阻率（m -Q ）;C的規(guī)定確定；Cs表層衰減系數(shù)，按本規(guī)范附錄te取相t S接地故障電流持續(xù)時間，與接地裝置熱穩(wěn)定校驗的接地故障等效持續(xù)時間 同值（s）。

37、2 6kV66kV不接地、諧振接地和高電阻接地的系統(tǒng)，發(fā)生單相接地故障后，當(dāng)不迅速切除 故障時，發(fā)電廠和變電站接地裝置的接觸電位差和跨步電位差不應(yīng)超過下列公式計算所得的 數(shù)值：Ut 500.05 f (4.2.2-3)Us 500.2 f (422-4)3接觸電位差和跨步電位差可按本規(guī)范附錄D的規(guī)定計算?！?1人體電阻Rt取1000Q時，其跨步電壓和接觸電壓的允許值為U B I B50Rt0.1161000將此值帶入上述的跨步電壓表達式Ub攀 10001000 ,U S1000 6Us晉 1000 1000 6Jt116 0.71000Ut0 100010001.510001160.174JU

38、s501000 65010000.2UT 5010001. 5500. 051000加大地表土壤的電阻率可以增大人腳和土壤間的接觸電阻，從而使跨步電壓和接觸電壓得到降低。最常采用的加大地表土壤電阻率的措施是在地表鋪一層厚度為3cm10cm的礫石或用瀝青混凝土路面，因為礫石或瀝青混凝土即使在下雨天仍能保持5000 m的電阻率。鋪設(shè)礫石或瀝青混凝土后，人腳和地面間的接觸電阻應(yīng)按雙層計算。計算式中設(shè)定條件:接地電阻值為Rf3對于體重50kg的99.5%人群;人體電阻Rt取1500Q;接觸電壓實為預(yù)期接觸電壓。5接地電阻值GB/T 50065-2011交流電氣裝置的接地設(shè)計規(guī)范4.2.1保護接地要求的

39、發(fā)電廠和變電站接地網(wǎng)的接地電阻，應(yīng)符合下列要求：1有效接地系統(tǒng)和低電阻接地系統(tǒng)，應(yīng)符合下列要求：1）接地網(wǎng)的接地電阻宜符合下列公式的要求，且保護接地接至變電站接地網(wǎng)的站用變壓器的低壓側(cè)應(yīng)采用 TN系統(tǒng)，低壓電氣裝置應(yīng)采用 （含建筑物鋼筋的）保護總等電位聯(lián)結(jié) 系統(tǒng)：RW 2000/I G （4.2.1-1）式中:R一采用季節(jié)變化的最大接地電阻（Q）;（A），應(yīng)按本規(guī)范附錄BI G 計算用經(jīng)接地網(wǎng)入地的最大接地故障不對稱電流有效值 確定。Ig應(yīng)采用設(shè)計水平年系統(tǒng)最大運行方式下在接地網(wǎng)內(nèi)、外發(fā)生接地故障時，經(jīng)接地網(wǎng)流入地中并計及直流分量的最大接地故障電流有效值。 對其計算時， 還應(yīng)計算系統(tǒng)中各接 地

40、中性點間的故障電流分配，以及避雷線中分走的接地故障電流。2） 當(dāng)接地網(wǎng)的接地電阻不符合本規(guī)范式 （4.2.1-1） 的要求時，可通過技術(shù)經(jīng)濟比較適 當(dāng)增大接地電阻。在符合本規(guī)范第 4.3.3 條的規(guī)定時，接地網(wǎng)地電位升高可提高至5kV 。必要時， 經(jīng)專門計算， 且采取的措施可確保人身和設(shè)備安全可靠時， 接地網(wǎng)地電位升高還 可進一步提高。2 不接地、諧振接地和高電阻接地系統(tǒng)，應(yīng)符合下列要求：1）接地網(wǎng)的接地電阻應(yīng)符合下列公式的要求，但不應(yīng)大于4 Q,且保護接地接至變電站接地網(wǎng)的站用變壓器的低壓側(cè)電氣裝置， 應(yīng)采用 （含建筑物鋼筋的 ）保護總等電位聯(lián)結(jié)系 統(tǒng)：RW 120/I g （4.2.1-2

41、）式中:R一采用季節(jié)變化的最大接地電阻（Q）;I g計算用的接地網(wǎng)入地對稱電流(A) 。6.1.1工作于不接地、諧振接地和高電阻接地系統(tǒng)、向1kV及以下低壓電氣裝置供電的高壓配電電氣裝置，其保護接地的接地電阻應(yīng)符合下式的要求，且不應(yīng)大于4Q :RW 50/I（6.1.1）式中:R一因季節(jié)變化的最大接地電阻（Q）;I 一計算用的單相接地故障電流；諧振接地系統(tǒng)為故障點殘余電流(A) 。JGJ 16-2008 民用建筑電氣設(shè)計規(guī)范12. 4 .1要求：1 交流電氣裝置的接地應(yīng)符合下列規(guī)定：當(dāng)配電變壓器高壓側(cè)工作于小電阻接地系統(tǒng)時，保護接地網(wǎng)的接地電阻應(yīng)符合下式RW 2000/I （ 12. 4 .

42、1 .1 ）R考慮到季節(jié)變化的最大接地電阻（Q）;I計算用的流經(jīng)接地網(wǎng)的入地短路電流（A）。 當(dāng)配電變壓器高壓側(cè)工作于不接地系統(tǒng)時，電氣裝置的接地電阻應(yīng)符合下列要求：1）高壓與低壓電氣裝置共用的接地網(wǎng)的接地電阻應(yīng)符合下式要求，且不宜超過4Q:R < 120/I （ 12. 4 . 1 . 2）2）僅用于高壓電氣裝置的接地網(wǎng)的接地電阻應(yīng)符合下式要求，且不宜超過R < 250/I （ 12. 4 . 1 . 3）R考慮到季節(jié)變化的最大接地電阻（Q）;I計算用的接地故障電流（A）。 在中性點經(jīng)消弧線圈接地的電力網(wǎng)中，當(dāng)接地網(wǎng)的接地電阻按本規(guī)范公式（ 、（ 12. 4 .1 . 3）計算時

43、，接地故障電流應(yīng)按下列規(guī)定取值： ）對裝有消弧線圈的變電所或電氣裝置的接地網(wǎng)，其計算電流應(yīng)為接在同一接地網(wǎng) 中同一電力網(wǎng)各消弧線圈額定電流總和的 1.25 倍；2）對不裝消弧線圈的變電所或電氣裝置，計算電流應(yīng)為電力網(wǎng)中斷開最大一臺消弧 線圈時最大可能殘余電流，并不得小于式中式中31 . 2)30A。10Q:12. 4 .5.1 高壓系統(tǒng)發(fā)生接地故障在低壓系統(tǒng)引起工頻過電壓當(dāng)?shù)蛪合到y(tǒng)接地型式為 TT 系統(tǒng)時，外露可導(dǎo)電部分與變壓器低壓中性點有相互獨立的接地極，高壓系統(tǒng)發(fā)生接地故障，接地故障電流Ie流經(jīng)外露可導(dǎo)電部分的接地電阻Ra產(chǎn)生接地故障電壓 U，引起低壓系統(tǒng)的工頻過電壓，如圖5-1所示。接地

44、故障電壓 Uf雖引起總等電位聯(lián)結(jié)對地電位升高，但在總等電位聯(lián)結(jié)作用范圍內(nèi)，不產(chǎn)生電擊。圖5-1高壓系統(tǒng)的接地故障引起TT系統(tǒng)工頻過電壓5.2高壓系統(tǒng)發(fā)生接地故障在低壓系統(tǒng)引起傳導(dǎo)電壓（ EPR當(dāng)?shù)蛪合到y(tǒng)接地型式為TN系統(tǒng)時，外露可導(dǎo)電部分與變壓器低壓中性點相互連接的接地極，高壓系統(tǒng)發(fā)生接地故障，接地故障電流I E流經(jīng)外露可導(dǎo)電部分的接地電阻吊產(chǎn)生接地故障電壓Uf，建筑物內(nèi)設(shè)置總等電位聯(lián)接，TN系統(tǒng)內(nèi)PE導(dǎo)體不傳導(dǎo)接地故障電壓U，如圖5-2所示。當(dāng)由建筑物內(nèi)引出線路時，且未能設(shè)置總等電位聯(lián)接，PE導(dǎo)體傳導(dǎo)接地故障電壓 U,如圖5-3所示。I rl .9加加Z-.1-圖5-2高壓系統(tǒng)的接地故障電壓

45、在TN系統(tǒng)內(nèi)PE導(dǎo)體不傳導(dǎo)（總等電位聯(lián)接范圍內(nèi)）工電好圖5-3高壓系統(tǒng)的接地故障電壓在TN系統(tǒng)內(nèi)PE導(dǎo)體傳導(dǎo)（總等電位聯(lián)接范圍外）GB 16895.10-2010低壓電氣裝置 第4-44部分：安全防護電壓騷擾和電磁騷擾防護442.2高壓接地故障時低壓系統(tǒng)的過電壓若變電站高壓側(cè)有接地故障，以下類型過電壓將影響低壓系統(tǒng)：?工頻故障電壓（Uf）；?工頻應(yīng)力電壓（Ui和U2）。表44.A1規(guī)定不同類型過電壓相關(guān)計算方法。注1 :表44.A1僅涉及有中性點的IT系統(tǒng)。無中性點的IT系統(tǒng)，公式宜相應(yīng)地修正。L廿I 變電站2 II低壓電氣裝賈U_I-j11 14 J_ZVYb!i1UI-J! / 1! /i

46、 m-!戶或戸y或PENi /亠1LRefE%I31圖44.A1變電所和低壓裝置可能對地的連接及故障時出現(xiàn)過電壓的典型示意圖53若高、低壓系統(tǒng)接地相互靠近，目前可采用以下兩種措施：-所有的高壓接地系統(tǒng)（Re）和低壓接地系統(tǒng)（Rb ）相互連接；-高壓接地系統(tǒng)（Re ）和低壓接地系統(tǒng)（Rb）分隔。相互連接是常采用的方式。若低壓系統(tǒng)完全處在高壓系統(tǒng)接地所包圍的區(qū)域內(nèi)，高、低 壓系統(tǒng)接地應(yīng)相互連接（見IEC 61936-1）。Re和Rb之間是否連接；對于IT系統(tǒng)，系Uf的幅值及持續(xù)時間（按表 44.A144.A2曲線上Uf的值。注2 :低壓系統(tǒng)接地不同類型（TN，TT，it）詳見IEC 60364-1。系統(tǒng)接地 類型對地連接類型U1U2UfTTre與rb連接U。*)ReIe Uo*0)Re與Rb分隔Re Ie UoUo*)0*)TNre與rb連接Uo*)Uo*)ReIe*)re與rb分隔Re Ie UoUo*)*0)itre與Z