配電變壓器防雷接地的具體要求

配電變壓器防雷接地的具體要求目前供電公司對(duì)配電變壓器臺(tái)區(qū)的防雷接地采取高壓側(cè)接避雷器，然后將避雷器的接地引下線與配電變壓器外殼及低壓中性點(diǎn)相連，共用一個(gè)接地裝置的做法，要求100kVA及以上的配電變壓器接地裝置的接地電阻為4Q以下，100kVA及以下的配電變壓器接地電阻為10Q以下，并要求人工接地裝置做成環(huán)形，這些規(guī)定，都是有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)上的結(jié)論。而標(biāo)準(zhǔn)中的每條規(guī)定都是有具體的適用范圍，而許多具體規(guī)定在供電公司的現(xiàn)場(chǎng)規(guī)程中沒(méi)有反映，因而有必要對(duì)這些規(guī)定做出一些解釋，同時(shí)做一些更易于執(zhí)行的具體規(guī)定。1、配電變壓器防雷接線配電變壓器防雷接線見(jiàn)圖1。圖1配電變壓器防雷、工作、保護(hù)共同接地1.1關(guān)于接地電阻的規(guī)定三點(diǎn)共同接地就意味著防雷接地（高壓避雷器）、保護(hù)接地（外殼）和工作接地（低壓中性點(diǎn)）共用一個(gè)接地裝置，其接地電阻應(yīng)滿足三者之中的最小值，其中防雷接地一般規(guī)定小于10Q，但要有垂直接地極，以利散流。低壓工作接地一般應(yīng)小于4Q。因而接地電阻主要取決于高壓側(cè)對(duì)地?fù)舸r(shí)的保護(hù)接地，一般情況下配電變壓器都是向B類建筑物供電的，標(biāo)準(zhǔn)上有規(guī)定，只有當(dāng)保護(hù)接地的接地電阻RW50/I時(shí)，高壓側(cè)防雷及保護(hù)接地才能與低壓側(cè)工作接地共用一個(gè)接地裝置。反過(guò)來(lái)說(shuō)，如果采取三點(diǎn)共同接地，則RW50/I時(shí)，其中I為高壓系統(tǒng)的單相接地電流。對(duì)不接地系統(tǒng)，I為系統(tǒng)的電容電流，對(duì)消弧線圈接地系統(tǒng)，I為故障點(diǎn)的殘流。有些系統(tǒng)雖裝有消弧線圈，但常常運(yùn)行不正常而退出運(yùn)行，目前不少10kV系統(tǒng)IC都在40A左右，所以較大的高壓系統(tǒng)中R應(yīng)取1Q。如果按上述計(jì)算結(jié)果大于4Q，則由低壓工作接地要求，不得大于4Q。公式RW50/I中，50為低系統(tǒng)的安全電壓，即高壓側(cè)對(duì)外殼單相接地時(shí)，接地電流流過(guò)接地裝置的壓降不得超過(guò)50V。而10kV系統(tǒng)中的電容電流差別很大，有的不足10A，有的高達(dá)上百安或數(shù)百安，所以配電變壓器三點(diǎn)共同接地時(shí)，要根據(jù)所在高壓系統(tǒng)的情況來(lái)確定接地裝置的接地電阻，不能籠統(tǒng)地規(guī)定4Q或10Q。由于接地電阻大小與系統(tǒng)單相接地電流有關(guān)，與配變?nèi)萘坎o(wú)關(guān)，所以現(xiàn)場(chǎng)規(guī)程的說(shuō)法沒(méi)有道理。有的資料認(rèn)為，當(dāng)?shù)蛪汗ぷ鹘拥貑为?dú)另設(shè)時(shí)，100kVA以下的配電變壓器的低壓側(cè)工作接地電阻，可放寬到10Q，原因是變壓器小，內(nèi)阻抗大，限制了接地電流，也就限制了地電位的升高。1.2關(guān)于共同接地的接地方式除圖1的方式外，施工中還會(huì)出現(xiàn)其它接地方式，見(jiàn)圖2、3。圖2施工中常用的接地方式圖3施工中常用接地方式三種方式中都是共同接地的，采用哪種方式為好，現(xiàn)分析如下。高壓側(cè)避雷器的作用是用來(lái)保護(hù)變壓器高壓線圈與外殼之間的絕緣，按圖2的接法，高壓線圈與外殼之間承受的電壓除避雷器殘壓外，還增加了接地引下線的電感、電阻上的壓降，這個(gè)壓降在雷電流沖擊下是不可忽視的，使其保護(hù)效果大為降低。而圖1的接法也會(huì)產(chǎn)生一個(gè)問(wèn)題，就是低壓線圈及中性線全部承受接地裝置上的壓降，特別是當(dāng)中性點(diǎn)存在重復(fù)接地，接地電阻小于配電變壓器接地電阻，且離配電變壓器較近時(shí)，高壓側(cè)避雷器的放電沖擊電流將較多流向重復(fù)接地，有時(shí)會(huì)將重復(fù)接地的引下線燒斷（重復(fù)接地線一般較細(xì)）。所以圖3的接法較為合理，對(duì)高壓線圈的防雷保護(hù)合理，對(duì)低壓中性線的沖擊也較小，因?yàn)椴糠掷纂娏饕淹ㄟ^(guò)接地裝置流入地中。1.3關(guān)于接地裝置的設(shè)計(jì)按標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，配電變壓器臺(tái)區(qū)的接地裝置應(yīng)敷設(shè)為閉合環(huán)形，并加垂直接地極，這是因?yàn)榄h(huán)形內(nèi)的接觸電壓比較低，而沿環(huán)形接地體走路的行人，其跨步電壓也較小，城區(qū)的配電變壓器大多安裝在路邊，因常有人走動(dòng)，為行人安全著想，必須敷設(shè)為環(huán)形。環(huán)形的大小，一般以5m為直徑，這是因?yàn)橐l(fā)揮水平接地極和垂直接地極的散流效果，減少相互屏蔽，降低接地電阻而必需的。但有些安裝地點(diǎn)過(guò)于狹窄時(shí)，則可為橢圓形，短軸距不得低于3m，見(jiàn)圖4,兩個(gè)垂直接地極宜打在短軸兩端點(diǎn)附近，高壓避雷器及外殼接地和中性點(diǎn)的接地分別引至垂直接地極附近，以利于散流。如土壤電阻率較高，做一個(gè)環(huán)后，測(cè)試接地電阻不合要求，則應(yīng)在環(huán)外再做一個(gè)大環(huán)，兩環(huán)相距4?5m，埋深比第一環(huán)深，至少兩處相連接，直至滿足要求為止。圖4接地裝置敷設(shè)為橢圓形1.4關(guān)于接地引下線的連接方式按部頒標(biāo)準(zhǔn)，除設(shè)備的接線端子可用螺栓連接外，引下線及接地裝置都應(yīng)使用焊接，但為安裝方便，通常在電桿下的1.8?2.0m處有一個(gè)斷接卡，也用螺栓連接。引下線一般用扁鋼，但也有采用鋼絞線。鋼絞線與扁鋼的連接應(yīng)制作接線板，最好采用雙螺栓相連，以利于接觸良好。目前的實(shí)際情況是，高壓避雷器接地端分別用鋼絞線接線，三根鋼絞線再連在一起，且都是絞合連接，配電變壓器外殼的接地線也用鋼絞線與避雷器接地線絞合，然后再與接地裝置的引上線用螺栓連接,有的也未壓制接線鼻，這些連接都不符合標(biāo)準(zhǔn)的要求，接頭過(guò)多，接觸不良。建議三個(gè)高壓避雷器的接地端用30X4的扁鋼連成一體，從中間引下與外殼的接地扁鋼相連，均采用焊接，也不宜在中間設(shè)斷連卡，而直接入地與接地裝置進(jìn)行焊接，低壓中性點(diǎn)直接用扁鋼引至接地裝置與之焊接，扁鋼宜采用30X40mm2。1.5關(guān)于接地裝置的施工接地裝置的地下水平接地極應(yīng)采用40X4的扁鋼，垂直接地極用L40X4,埋深大于60cm，填土?xí)r用干凈的原土并夯實(shí)。有條件時(shí)，應(yīng)將環(huán)形水平接地極的面積適當(dāng)增大些，或往環(huán)外再做一個(gè)環(huán)，兩處相連，以降低接地電阻，盡可能達(dá)到1Q。地下連接處應(yīng)采用焊接，并符合要求。扁鋼的搭接長(zhǎng)度應(yīng)為扁鋼寬度的2倍，且應(yīng)三面或四面焊接，三面焊接時(shí)盡量二短邊一長(zhǎng)邊，利于電流通過(guò)，圓鋼的焊接長(zhǎng)度為圓鋼直徑的6倍，應(yīng)兩面焊接，且不得有虛焊。焊接處應(yīng)采取防腐措施。1.6關(guān)于低壓側(cè)裝避雷器由于采用三點(diǎn)共地后，高壓側(cè)避雷器的放電電流（特別當(dāng)三相同時(shí)放電時(shí)）很大，在接地電阻上的壓降也很高。該壓降加在低壓線圈上，通過(guò)低壓線路電容接地，在低壓線圈中就有一沖擊電流使線圈勵(lì)磁，通過(guò)電磁感應(yīng)使高壓線圈感應(yīng)出很高的電壓。高壓側(cè)電壓受高壓側(cè)避雷器殘壓所限制，高壓線圈中性點(diǎn)電位就很高，容易在中性點(diǎn)附近，導(dǎo)致對(duì)地?fù)舸┗蛟验g短路而損壞變壓器，因而必須采取措施，限制低壓線圈承受的電壓，即一般采取低壓側(cè)也加一組避雷器。當(dāng)?shù)仉娢簧邥r(shí)，通過(guò)避雷器放電，使低壓線圈只承受低壓避雷器的殘壓（1300V左右），這樣高壓中性點(diǎn)附近的過(guò)電壓就被限制在可承受范圍之內(nèi)，這就是防止逆變換損壞變壓器，見(jiàn)圖5。同樣當(dāng)?shù)蛪壕€路感應(yīng)雷傳到配電變壓器時(shí)，低壓側(cè)避雷器也會(huì)動(dòng)作，使雷電流入地，低壓線圈的電壓被限制在低壓避雷器殘壓之內(nèi)，防止配電變壓器高壓側(cè)被按變比感應(yīng)的電壓所損壞。這屬于正變換過(guò)電壓，由于配電變壓器的低壓側(cè)絕緣裕度高于高壓側(cè)，所以配電變壓器雷擊事故常發(fā)生在高壓側(cè)，尤其是中性點(diǎn)附近，見(jiàn)圖6。圖5配電變壓器逆變換情況圖6配電變壓器正變換情況低壓側(cè)加裝避雷器，因其往往采用高、低壓架空線，容易受雷擊，35/0.4kV直配變壓器因其變比大，更應(yīng)在低壓側(cè)加裝一組避雷器，尤其是當(dāng)35kV線路開路運(yùn)行，高壓側(cè)無(wú)避雷器保護(hù)時(shí)。加裝低壓避雷器后，原來(lái)的三點(diǎn)共同接地就成了四點(diǎn)共同接地，見(jiàn)圖1。1.7關(guān)于中性線及連接中性線在三相負(fù)荷不平衡時(shí)流過(guò)電流，按有關(guān)規(guī)定該電流不得大于相線電流的25%。另外，中性線、中性點(diǎn)接地線與配電變壓器低壓中性線端頭的連接應(yīng)可靠，應(yīng)制作接線鼻（板），螺栓應(yīng)壓緊，防止接觸不良流過(guò)電流時(shí)發(fā)熱燒斷。中性線斷線意味著低壓系統(tǒng)失去接地，成為不接地系統(tǒng)。三相負(fù)荷不平衡時(shí)，導(dǎo)致三相電壓相差很大，燒毀用電設(shè)備。2、關(guān)于柱上開關(guān)的防雷接地高壓柱上開關(guān)及隔離開關(guān)一般作為聯(lián)絡(luò)開關(guān)用，標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定應(yīng)在一側(cè)或兩側(cè)裝設(shè)避雷器（開關(guān)經(jīng)常斷開），且避雷器引下接地線應(yīng)與開關(guān)外殼（包括隔離開關(guān)底座）連接，這是為了保證開關(guān)對(duì)地絕緣只承受避雷器殘壓，而得到有效的保護(hù)。但觀察中發(fā)現(xiàn)，不少柱上開關(guān)兩側(cè)的高壓避雷器接地線都是直接引入地下，未與開關(guān)外殼相連。此時(shí)開關(guān)對(duì)地絕緣所承受的除避雷器殘壓外，還包括引線和接地裝置電阻上的壓降。如接地引線電感為1.67uH/m，引線長(zhǎng)10m，雷電波波頭2.5us，幅值5kA，加上接地電阻上的壓降，避雷器的殘壓取50kV，則開關(guān)承受的電壓為133.4kV，已超過(guò)了開關(guān)的沖擊絕緣水平75kV，避雷器就起不到保護(hù)作用。有些開關(guān)外殼雖有引下接地線，也是單獨(dú)入地，即使共用一個(gè)接地裝置，開關(guān)絕緣所承受的電壓也高于殘壓。單獨(dú)柱上開關(guān)的接地裝置，其接地電阻不應(yīng)大于10Q,這也是標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，柱上開關(guān)的外殼，隔離開關(guān)閘刀的底座，以及旁邊的絕緣子橫擔(dān)（金屬），應(yīng)連在一起與避雷器的接地引下線相連，這樣就使隔離開關(guān)支持絕緣子都能得到保護(hù)，防止雷擊閃絡(luò)，充分發(fā)揮避雷器的作用。其連接線可采用①8mm的圓鋼或20mmX3mm的扁鋼。線路中所裝設(shè)的高壓無(wú)功補(bǔ)償電容器也應(yīng)加金屬裝氧化物避雷器，其接地引下線也應(yīng)與電容器的外殼相連。3、配電變壓器低壓側(cè)的接地型式前述配電變壓器低壓側(cè)中性點(diǎn)接地，并與高壓側(cè)避雷器接地共用一個(gè)接地裝置，適應(yīng)于大量采用的低壓系統(tǒng)為TN和TT，但是如采用IT制式，則中性點(diǎn)就不能接地。TN系統(tǒng)，又分三種情況：#8226;TN-C系統(tǒng)，整個(gè)系統(tǒng)中用電氣設(shè)備外殼保護(hù)線與中性線合—?;#8226;TN-S系統(tǒng),整個(gè)系統(tǒng)中電氣設(shè)備外殼保護(hù)接地線與中性線分開，有專用保護(hù)線；#8226;TN-C-S系統(tǒng)，系統(tǒng)中有部分線路的中性線和保護(hù)線合一。TT系統(tǒng)，系統(tǒng)中有一點(diǎn)直接接地，用電設(shè)備外殼采取接地保護(hù)。IT系統(tǒng)，配電變壓器低壓中性點(diǎn)不接地，用電氣設(shè)備外殼單獨(dú)接地保護(hù)。（1） TN-C系統(tǒng)（2） TN-CS系統(tǒng)（3） TN-S系統(tǒng)（4） TT系統(tǒng)（5） IT系統(tǒng)圖7系統(tǒng)接地各種型式示意圖一般居民用戶可用TN-C-S系統(tǒng)，即低壓從配電變壓器引出的主干線可以采取TN-C系統(tǒng)（四線制），到用戶的支線采取TN-S系統(tǒng)；工廠車間可以采用TT系統(tǒng)，電動(dòng)機(jī)用三相電源，照明用單相電源，配電變壓器中性點(diǎn)接地，到車間后，車間設(shè)備的外殼單獨(dú)接地。需防爆的場(chǎng)所最好采用IT系統(tǒng)，三根相線或四根（加中性線）送過(guò)去，中性點(diǎn)不接地，外殼單獨(dú)接地，這樣相線碰地或碰外殼，電流很小，不會(huì)產(chǎn)生火花，防止爆炸。如接地點(diǎn)和中性點(diǎn)接地電阻都是4Q，TN、TT系統(tǒng)相線接地時(shí)，中性點(diǎn)上會(huì)產(chǎn)生危險(xiǎn)的電壓，該電壓U0=110V。4、接地電阻的測(cè)量測(cè)量配電變壓器接地電阻應(yīng)停用配電變壓器（TN或TT制式），拆開中性點(diǎn)接線及與外殼的連線。主要目的是防止重復(fù)接地影響測(cè)量結(jié)果。測(cè)量可用接地電阻測(cè)試儀，布線方向應(yīng)與架空線垂直方向（電纜線路不限）。電壓電流極應(yīng)打在比較潮濕的地方，減少其接地電阻，減少測(cè)量誤差。測(cè)量點(diǎn)的選取，測(cè)量接地裝置電阻應(yīng)包括引線和接頭的電阻。判斷標(biāo)準(zhǔn)：如為