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接地系统分为IT、TT 、TN三种,其中TN系统[1]又分为TN-S、TN-C-S、TN-C。
TN、TT和IT这三种接地系统文字符号的含义:第一个字母说明电源的带电导体与大地的关系,也即如何处理系统接地:
T:电源的一点(通常是中性线上的一点)与大地直接连接(T是“大地”一词法文Terre的第一个字母)。
I:电源与大地隔离或电源的一点经高阻抗(例如1000Ω;)与大地连接(I是“隔离”一词法文Isolation的第一个字母)。
第二个字母说明电气装置的外露导电部分与大地的关系,也即如何处理保护接地。
T:外露导电部分直接接大地,它与电源的接地无联系。
N:外露导电部分通过与接地的电源中性点的连接而接地(N是“中性点”一词法文Neutre的第一个字母)。
IEC标准将TN系统按N线和PE线的不同组合又分为三种类型:
TN-C系统:在全系统内N线和PE线是合一的(C是“合一”一词法文Combine的第一个字母)。注意,此处
的全系统是从电源配电盘出线处算起。下同。
TN-S系统:在全系统内N线和PE线是分开的(S是“分开”一词法文Separe的第一个字母)。
TN-C-S系统:在全系统内,通常仅在低压电气装置电源进线点前N线和PE线是合一的,电源进线点后即分为两根线。[1]
通常我们将接地分为:
1、工作接地
2、系统接地
3、防雷接地
4、保护接地
1 高电阻接地的系统设计应符合`R_0`≤`X_(C0)`的准则,以限制由于电弧接地故障产生的瞬态过电压。一般采用接地故障电流小于10A。`R_0`是系统等值零序电阻,`X_(C0)`是系统每相的对地分布容抗。
2 低电阻接地的系统为获得快速选择性继电保护所需的足够电流,一般采用接地故障电流为100A~1000A。对于一般系统,限制瞬态过电压的准则是(`R_0`/`X_0`)≥2。其中`X_0`是系统等值零序感抗 。
接地网系统是接地网,是对由埋在地下一定深度的多个金属接地极和由导体将这些接地极相互连接组成一网状结构的接地体的总称。它广泛应用在电力、建筑、计算机,工矿企业、通讯等众多行业之中,起着安全防护、屏蔽等作用。接地网有大有小,有的非常复杂庞大,也有的只由一个接地极构成,这是根据需要来设计的。 在水电站及变电站里由专门的地下接地体和房屋中钢筋相焊成一个接地网,所有电气设备外壳及变电器中性点接在这个网上,接地电阻大小要符合国家标准。一般有110千伏电压级的水电站接地的电阻值为0.5欧姆,有35千伏电压级的水电站接地电阻值为4欧姆。
一般对于郊区变电站10kV侧带出线的变电站采用的是消弧线圈接地方式,对于核心城区变电站采用的是小电阻的接地方式,小电阻接地方式在某些方面弥补了消弧线圈运行方式带来的不足。
随着10KV电缆化的普及,导致线路正常电容电流增大;二接地极相距不宜小于20米
端子箱定额子目或接线箱定额子目
1、接地体(极)grounding conductor
埋入地中并直接与大地接触的金属导体,称为接地体(极)。接地体分为水平接地体和垂直接地体。
2、自然接地体natural earthing electrode
可利用作为接地用的直接与大地接触的各种金属构件、金属井管、钢筋混凝土建筑的基础、金属管道和设备等,成为自然接地体。
3、接地线grounding conductor
电气设备、杆塔的接地端子与接地体或零线连接用的在正常情况下不载流的金属导体,称为接地线。
4、接地装置grounding connection
接地体和接地线的总和,称为接地装置。
5、接地grounded
将电力系统或建筑物电气装置、设施过电压保护装置用接地线与接地体连接,称为接地。
6、接地电阻ground resistance
接地体或自然接地体的对地电阻和接地线电阻的总和,成为接地装置的接地电阻。接地电阻的数值等于接地装置对地电压与通过接地体流入地中电流的比值。
注:上述接地电阻系指工频接地电阻。
7、工频接地电阻power frequency ground resistance
按通过接地体流入地中工频电流求得电阻,称为工频接地电阻。
8、零线null line
与变压器或发电机直接接地的中性点连接的中性线或直流回路中的接地中性线,称为零线。
9、保护接零(保护接地)protective ground
中性点直接接地的低压电力网中,电气设备外壳与保护零线连接,称为保护接零(保护接地)。
10、集中接地装置concentrated grounding connection
为加强对雷电流的散流作用、降低对地电位而敷设的附加接地装置,如在避雷针附近装设的垂直接地体。
11、大型接地装置large-scale grounding connection
110kV及以上电压等级变电所的接地装置,装机容量在200MW以上的火电厂和水电厂的接地装置,或者等效平面面积在5000m2以上的接地装置。
12、安全接地safe grounding
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。
接地网 grounding grid由垂直和水平接地体组成的具有泄流和均压作用的网状接地装置。
小电阻接地系统继保探讨
文章采用对称分量法对单相接地故障进行序网分析,在给定的初始参数条件下,提出小电阻接地系统参数的一些特点。对继电保护的配置方案与整定时有关元件定值间的配合问题进行探讨。
小电阻接地系统在首钢京唐公司的应用
阐述了首钢京唐公司小电阻接地系统的现状,对存在问题进行分析探讨,并提出改进措施。结合运行经验及典型事故分析,验证了零序保护的可靠性及灵敏性。
电力系统中性电阻接地方式 近几年在我国某些城市电网和工矿企业的配
10~35KV配电网中性点采用小电阻接地方式曾在上海、北京、广州、深圳等地的城区的配电网中使用。20世纪80年代初,美国为我国首批300MW机组设计的火力发电厂厂用系统中性点采用小电阻接地方式。
小电阻接地方式的优点:
(1)自动清除故障,运行维护方便;
(2)可快速切断接地故障点,过电压水平低,能消除谐振过电压,可采用绝缘水平较低的电缆和电气设备;
(3)减少绝缘老化,延长设备使用寿命,提高设备可靠性;
(4)因接地电流高达几百安以上,继电保护有足够的灵敏度和选取行,不存在选线上的问题;
(5)可降低火灾事故的概率;
(6)可采用通流容量大、残压低的无间隙氧化锌避雷器作为电网的过电压保护;
(7)能消除弧光接地过电压中的5次谐波,避免事故扩大为相间短路。
小电阻接地方式的接地故障电流高达600~1000A或以上,会在电力系统中带来几个问题:
1)过大故障电流容易扩大事故,即当电缆发生单相接地时,强烈的电弧会危及邻相电缆或同一电缆沟里的相邻电缆酿成火灾,扩大事故。
2)数百安以上的接地电流会引起地电位升高达数千伏,大大地超过了安全的允许值,会对低压设备、通信线路、电子设备和人身保安都有危险。如低压电器要求不大于(2U+1000)*0.75=1000(V); 通信线路要求不大于430~650V地电位差;电子设备接地装置不能超过升高600V的电位,人身保安要求的跨步电压和接触电压在0.2s切断电源条件下不大于650V,延长切断电源时间会有更大危害。
3)小电阻流过的电流过大,电阻器产生的热容量因与接地电流的平分成正比,会给电阻器的制造带来困难,给运行也带来不便。
4)为了保证继电保护正确动作,线路出现的零序保护不应采用三相电流互感器组成的二次零序接线方式,防止三相电流互感器有不同程度的饱和,或因特性不平衡,使零序保护误动作,应采用零序电流互感器来解决之。
为了克服小电阻的不足之处,而保留其优点,可以采用中电阻接地方式。其要求是:
1)选择接地电阻值时,应保证电阻的接地电流Ir=(1~1.5)Ic,以限制过电压值不超过2.6倍(此数值是高压电动机、发电机可以承受的最大过电压倍数)。研究表明,进一步减少电阻值,提高电阻接地电流对降低内过电压收效不大。
2)从保证人身及设备安全出发,在对接地电阻为4Ω的用户变电站,接地故障电流不宜超过150A。即系统的Ic和Ir控制在100A左右为宜。当Ic超过100A时,可采取的措施:增加变电站的母线段数,减少一段母线上连接的出线数量,即降低该段母线的电容电流;给中性点接地电阻串联一只干式小电抗,把Ic补偿到100A以下。从以上分析可知,中电阻接地方式有着较大的生命力,较小电阻接地方式有较大的优势,是值得进一步研讨完善的接地方式之一。
高电阻接地方式是以限制单相接地故障电流,并可防止谐振过电压和间歇性弧光接地过电压,主要应用于大型发电机组、发电厂厂用电和某些6~10KV变电站。它最大的特点是当系统发生单相接地时可以继续运行2h,这与中、小电阻运行方式有着根本不同。
在6~10KV配电系统以及发电厂厂用电系统,当单相接地电流电容电流较小时,故障接地可不跳闸,这样可以减少故障点的电位梯度,阻尼谐振过电压。按DL/T 620-1997《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》标准规定:"高电压接地系统设计应符合Ro≤Xco的原则,以限制由于电弧接地故障产生的瞬态过电压。一般采用接地故障电流小于10A"。单从上述高电阻定义来看,高电阻的使用有局限性。
在6~66KV电网中,传统的分类把电阻分为高电阻、中电阻和小电阻三种形式(也有只分高电阻和低电阻两种)。对应的电阻值如下。
高电阻>500Ω,接地故障电流<10~10A;
中电阻10~500Ω,15A<接地故障电流<600A;
小电阻<10Ω,接地故障电流>600A。