电力系统的“地”

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电力系统的“地”

  “地”是电力技术中一个非常重要的概念。由于“地”的分类与作用有多种,且含义不同,初学者往往容易混淆。为此,有必要谈一谈电力系统中“地”的种类与作用。

  1.工作接地工作接地也叫系统接地,是为了使电路或设备达到运行要求的接地。例如:变压器低压中性点的接地。

  电力系统中性点接地方式有:经电阻接地、经电抗接地、经消弧线圈接地、直接接地、不接地等几种。目前我国采用后三种。

  (1)经消弧线圈接地的方式:在110~154kV及35kV三相系统中广泛采用,20~60kV三相系统中当三相接地电流大于10A时也可采用这种接地方式。消弧线圈是一个具有铁芯的可调电感线圈,装设在变压器或发电机的中性点。当发生单相接地故障时,可形成一个与接地电容电流大小相等而方向相反的电感电流,这个电流滞后电压90度,与超前电压90度的电容电流相互抵消,使流经接地处的电流变的很小甚至为零,从而消除了接地处的电弧以及由它产生的危害。

  (2)中性点直接接地的三相系统:也叫大电流接地系统。通常情况下,工作接地与变压器外壳的接地、避雷器的接地是共用的,称为“三位一体”接地。在110kV以上电压的电力网、1kV以下的低压电网、380/220V三相四线制电网中广泛采用。当系统单相一点接地时,通过接地点的短路电流很大,使继电保护瞬时动作,切除故障设备。这种电网的主要优点是:单相接地时中性点的电位接近于零,非故障相的对地电压接近于相电压,可以使电网的绝缘水平和造价降低,因此,110kV及以上的电网都采用中性点直接接地。在380/220V电力系统采用中性点直接接地,可防止一相接地时出现超过250V的危险对地电压,所以也普遍采用。缺点是供电的可靠性差。

  (3)不接地电力系统:一般在3~10kV三相系统中采用。它的主要优点是:当一相发生接地时,各相间的电压大小和相位仍然不变,因此可以继续运行一段时间,提高了供电的可靠性,但运行时间不得超过两小时。缺点是:当一相发生接地时,未接地两相对地电压升高到相电压的1.732倍,即等于线电压,所以这种系统中相对地的绝缘水平应根据线电压来设计。

  2.保护接地保护接地是将电气设备正常运行时不带电而故障情况下可能呈现危险的对地电压的金属外壳(或构架)和接地装置之间作良好的电气连接。主要作用:一是当荧生设备碰壳接地故障时,接地电流通过设备的接地电阻和系统中性点接地电阻形成回路,并在两电阻上产生压降,由于分压作用,设备外壳上所带的电压远比相电压要小,当人体接触带电的外壳时,受到的接触电压变小,从而起到保护作用;二是防止设备的外壳及金属构件产生感应电压;三是等化导体间的电位,避免导体间产生危险的电位差。

  3.保护接零保护接零是将设备在正常情况下,不带电的金属外壳或构件等用导线与系统零线进行直接连接。主要作用是:当设备发生碰壳短路故障时,短路电流会经金属导线形成闭合回路,强大的短路电流使保护装置可靠地动作,把故障设备切离电网,防止由于设备绝缘损坏外壳带电伤人。保护接零和保护接地相比,由于当电气设备外壳带电时保护接零回路的电阻小于保护接地回路的电阻,使得前者短路电流大于后者,因此保护接零的保护效果强于保护接地。

  采用保护接零应注意的四个问题:

  第一,防止零线断线。在接零系统中,当零线断开后时,接零设备外壳就会呈现危险的对地电压。采取重复接地后,设备外壳对地电压虽然有所降低,但仍然是危险的。所以一定要保护零线的施工及检修质量,零线的连接必须牢固,零线的截面应符合规程要求。

  为了严防零线断开,零线上不允许单独装设开关或熔断器。若采用自动开关,只有当过流脱扣器动作后能同时切断相线时,才允许在零线上装设过流脱扣器。

  第二,防止电源中性点接地线断开。在保护接零系统中,若电源中性点接地线断开,当系统中任何一处发生接地或设备碰壳时,都会使所有接零设备外壳呈现接近于相电压的对地电压,这是十分危险的。因此,在日常工作中要认真做好巡视检查,发现中性点接地线断开或接触不良时,应及时进行处理。

  第三,装设足够的重复接地。

  第四,同一低压电网严禁保护接零与保护接地混合使用。在同一台配电变压器供电的低压电网中,不允许保护接零与保护接地混合使用。必须把系统内所有电气设备的外壳都与零线连接起来,构成一个零线网络,才能确保人身安全。

  关于低压用户保护接地与保护接零的选用:按照我国《低压用户电气安装规程》中的规定,农村的用电设备应该采取保护接地。这是由于农村用户居住分散,低压供电线路长,线路维护水平低,公用中性线断路的可能性存在,而一旦公用中性线断路,接零保护的作用就消失了,更为严重的是:当中性线断路且中性线断点后的某一电器外壳带电时,整个断点后所有采取保护接零的电器全部带电,是十分危险的。

  4.重复接地在中性点接地的电力线路中,除变压器中性点接地以外,在零线上一处或多处通过接地装置与大地再次连接称为重复接地。主要作用:

  (1)可减轻工作零线或保护零线意外断线或接触不良时接零设备上电击的危险性。

  (2)减轻工作零线断线时中性点的漂移,使三相电压尽量保持对称。

  (3)缩短电气设备LOU电故障的持续时间,主要原因是:由于接地电阻的减小,增大了单相短路电流。

  (4)提高架空线路的防雷性能,由于重复接地对雷电的分流作用,降低了雷击过电压,从而可改善架空线路的防雷性能。

  (5)降低电气设备故障持续时间内意外带电设备的对地电压。

  5.防静电接地为了防止静电火花引起易燃、易爆场所的火灾和爆炸而对储存易燃、易爆物的储存罐和管道而设置的接地。主要用来消除导电体上的静电,不可用来消除绝缘体上的静电。如果是绝缘体上带有静电,将绝缘体直接接地反而容易引起电火花,这时宜在绝缘体与大地之间保持10的6次方~10的9次方的Ω的电阻。为消除导体上的静电,接地电阻100Ω就可以了。

  6.防雷接地为了避免电气设备遭受雷击以及防止感应过电压击穿绝缘,通常采用避雷针、避雷线、避雷器等设备进行过电压保护。其中避雷针、避雷线、避雷器的接地就是防雷接地。其作用是:让强大的雷电流安全导入大地,以减少雷电流时引起的过电压。

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