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电气装置接地
1接地分类
电气装置接地涉及两个方面:一方面是电源功能接地,如电源系统接地,多指发电机组、电力变压器等中性点的接地,一般称为系统接地,或称系统工作接地或功能接地。另一方面是电气装置外露可导电部分接地,起保护作用,故习惯称为保护接地。电气装置功能接地与保护接地如图1-1所示。
功能接地的主要作用:
-为大气或操作过电压提供对地泄放的回路,避免电气设备绝缘被击穿;
-提供接地故障回路,当发生接地故障时,产生较大的接地故障电流,迅速切断故障回路;
-降低电气设备和和输电线路的绝缘水平;
-中性点不接地系统,当发生接地故障时,虽能保证供电连续性,,系统中的设备及线路绝缘均较中性点接地系统绝缘水平高,增加投资费用;
-中性点不接地系统,需大量安装绝缘监测装置。
保护接地的主要作用:
-降低预期接触电压;
-提供工频或高频泄漏回路;
-为过电压保护装置提供安装回路;
-等电位联结。
图1-1 电气装置功能接地与保护接地
根据电气装置的要求,接地配置可以兼容或分别地承担保护和功能两种目的。对于保护的目的要求,始终应当予以优先地考虑。
接地配置的设施的选择和安装应满足:
-接地电阻值符合电气装置的功能和保护要求,并预计长期有效;
-能承受接地故障电流和对地泄漏电流而无危险,特别是热的、热-机械应力、电机械应力引起的危害;
-有足够的强度或有附加的机械保护,以适应所在场所的外界的影响;
-应采取措施,防止由于电腐蚀作用对接地配置的设施和其它金属部分造成危害。【1】
2 高压系统接地
高压系统中性点接地可分为:
中性点有效接地系统(大电流接地系统) (包括中性点直接接地系统或经低电阻接地系统) 。
中性点不接地或非有效接地系统(小电流接地系统) (包括中性点不接地系统、谐振接地系统、高电阻接地系统)。
高压系统中性点不接地系统【57页】
(1) 接地故障特点
配电系统在正常运行时,三相基本平衡电压作用下,各相对地电容电流ICL1、ICL2 、ICL3相等,分别超前相电压90°,ICL1=ICL2=ICL3=UΦωC,其ICL1+ICL2+ICL3=0,系统中性点与地有相同电位。
L1相发生接地故障,忽略接地过渡电阻,视为金属性接地,10kV系统各支路的电容电流的流向如图图2-1所示:
图2-1 10kV系统接地故障示意
从高压系统接地故障示意图可以得出结论:
a) 全系统所有非故障的各支路,故障相的电容电流均为零,非故障相均有电容电流;
b) 在故障支路,故障相流过所有各支路的电容电流的总和;
c) 故障支路的电容电流其方向由负载流向电源,非故障各支路的电容电流其方向由电源流向负载;
d) 故障支路检测的零序电流为各非故障支路电容电流总和;
e) 接地故障电流大小与接地故障点的位置无关,只与接地故障点的过渡电阻有关。
高压系统接地故障,电压与电流相量关系如图2-2所示:
图2-2 10kV系统接地故障相量图
L1相发生接地故障,相当于在L1相上加上U0=-UL1,L2相L3相也加上U0=-UL1,非故障相对地电压升高倍,其夹角由120°变成60°,合成的电容电流增大倍,接地故障电流为单相电容电流的3倍,Id=3UΦωC。
(2) 优缺点
a) ,易使设备和线路绝缘被击穿。
b) 中性点不接地系统发生单相接地故障时,接地故障电流在故障处可能产生稳定的或间歇性的电弧,实践证明,当接地故障电流大于30A时,一般形成稳定电弧,成为持续性电弧接地,这将烧毁线路和可能引起多相相间短路。如果接地故障电流大于5A~10A,但小于30A,则有可能形成间歇性电弧,这是由于电网中电感和电容形成了谐振回路所致。间歇性电弧容易引起弧光接地过电压,从而危及整个电网的绝缘。如果接地故障电流在5A以下,当电流经过零值时,电弧就会自然熄灭。
油浸纸绝缘电力电缆达20A,聚乙烯绝缘电力电缆达15A,交联聚乙烯绝缘电力电缆达10A,接地故障电流引燃电弧则不能自熄,引起间歇性电弧,产生过电压易产生相间短路或火灾;
c) 非故障相对地电压升高倍。系统内设备或电缆绝缘等级相应提高,例如,;无间隙氧化锌避雷器,提高持续运行电压数值或加串联保护间隙等;【2】
d) 发生接地故障时,报警而不切断故障支路,保证供电的连续性;
e) 接地故障在一段时间内存在,接地故障电压易使人遭受电击或引起火灾,如下图2-3 所示。
图2-3 高压接地故障电压传导到低压侧
系统内发生接地故障时的接地故障电流Id与接地故障点位置无关,不能采用零序电流速断保护来实现保护的选择