电力外线的接地系统（通用9篇）
电力外线的接地系统 篇1
0 前言
接地网是保证变电站及电力系统安全工作的关键装置,具有均压和泄流的重要作用。然而,土壤成分复杂及存在杂散电流等原因使得碳钢接地网腐蚀严重,影响到变电站甚至电力系统的稳定运行。以往对于接地网腐蚀的研究大多集中在腐蚀发生原因的调查与分析,而对于预防接地网腐蚀方法的总结还不够深入。本工作在对接地网腐蚀现状进行分析的基础上,对接地网腐蚀与防护领域的最新研究进展予以整理和总结,同时对该领域未来的研究工作提出展望。
1 接地网的腐蚀现状
DL/T 621-1997《交流电气装置的接地》规定,一般条件下接地网可使用碳钢,在腐蚀严重地区宜使用热镀锌钢。碳钢的腐蚀程度与土壤的电阻率、含盐量、含水率和pH值等因素直接相关。碳钢在土壤中会发生化学和电化学腐蚀;特别是有杂散电流存在时,腐蚀会集中发生在接地网某一部位使其在短时间内发生减薄和断裂。即便是镀锌钢,因为锌层厚度有限,在土壤中的腐蚀状况也与普通碳钢相似。在一些土壤腐蚀性较强的地区,碳钢或镀锌钢的接地网3～5年内就会严重腐蚀,甚至断裂,极大地影响接地网的完整性和导电性[1]。此外,不同电压等级、不同土壤环境的变电站接地网普遍存在腐蚀状况[2,3]:广东省130座变电站中,有60余座存在接地网的腐蚀问题,其中东墩110 kV变电站的接地网多处腐蚀断裂,平富岗变电站接地网中9mm直径的圆钢被腐蚀成细条;陕西省7座变电站中有6座的接地体发生多处腐蚀断裂,接地体的平均腐蚀速率为6.87 mm/a,最大腐蚀速率达到了12 mm/a;湖北电网在2006年对20座220 kV变电站的接地网开挖检查,发现其均存在不同程度的腐蚀,具体表现为接地体减薄和腐蚀断裂。
2 接地网的防腐蚀方法
2.1 使用耐蚀接地材料
使用铜、不锈钢和人造石墨等耐蚀接地材料可以较好地防止接地网腐蚀;但是铜与不锈钢价格昂贵,人造石墨脆且易碎。因而这些材料并没有在我国大规模应用。近年来铜覆钢材料开始逐步应用于接地网。碳钢表面包覆一层金属铜,既具有较好的耐蚀性,又相较于纯铜节约成本。目前,铜覆钢材料分为镀铜钢、连铸铜包钢、铜包钢等[4]。表层铜厚度是评价铜覆钢材料耐蚀性优劣的重要参数。依据电力标准,满足接地网防腐蚀的铜覆钢表层铜厚度下限为0.25 mm[5]。镀铜钢表层铜厚度能达到0.25 mm左右,连铸铜包钢表层铜厚度则可达到1.00 mm[6]。铜层与钢结合的紧密程度也对其耐蚀性有影响:镀铜钢与连铸铜包钢均实现了金属材料间分子级的渗透,结合紧密程度较好;铜包钢两者结合不牢固,有时甚至会脱落。因此,连铸铜包钢和镀铜钢性能优良,是最理想的耐蚀接地材料。
虽然铜覆钢耐蚀性好,但是焊接时可能发生虚焊、漏焊或者施工时造成铜层破损,使其发生电偶腐蚀。因此,合理设计、规范施工才会最大程度地发挥耐蚀接地材料的效能。
2.2 实施阴极保护
阴极保护法在地下金属结构防腐蚀工程中有着广泛应用,在新旧接地网上均可使用,但要结合接地网面积及变电站的工况条件合理选择实施方案以确保防腐蚀效果。
(1)牺牲阳极阴极保护接地网防腐蚀一般选用驱动电压高、溶解均匀的镁或镁合金为牺牲阳极。镁阳极在酸性土壤中对碳钢接地网的保护度可达98%～99%[7],在不均匀土壤中对接地网的保护度也能达到91.83%[8]。虽然镁阳极防腐蚀效果明显;但其电流效率低,单块阳极保护范围有限,如果将其用于面积较大的接地网阴极保护需要大量的阳极来确保防腐蚀效果,且镁阳极的自腐蚀速率快,需要经常更换。将Mn,Ca,Y等元素与镁掺杂,制成的电流效率高、自腐蚀速率低的新型镁合金阳极更适合在土壤中使用[9,10,11]。
此外,变电站的工况条件也会影响防腐蚀保护效果。电压等级大于110 kV的变电站一般采用中性点接地,当电网系统负载不平衡时会持续有几安培至几十安培的交流电流过接地网[12]。交流电流密度达到3.0mA/cm2时会使镁阳极电流效率下降80%,且镁阳极工作电位会随着交流电干扰的增强而明显正移,如果交流电干扰严重,镁阳极和碳钢接地网之间会发生“极性逆转”现象,使得接地网加速腐蚀[13]。
综上所述,为了降低施工成本,避免交流杂散电流对保护效果的影响,牺牲阳极法仅适用于面积较小、电压等级小于110 kV、交流电干扰较弱的变电站接地网的腐蚀防护。
(2)外加电流阴极保护系统由直流电源、参比电极、辅助阳极等几部分组成,具有保护电压可调、使用环境适应性强、一次性施工不需维护的优点,更适合于面积较大、土壤成分复杂的接地网。外加电流腐蚀防护的关键问题是使保护电流分布均匀。传统的阴极保护设计,辅助阳极布置点的选取依赖于经验,无标准和规程,如果阳极布置点选取不当极易引发“过保护”或“欠保护”现象[14]。而利用数值模拟可以直观表现出辅助阳极在不同位置时保护电流的变化,且能够优化阴极保护电流的分布,为阴极保护工程设计提供强有力的支撑[15,16,17]。此外,交流电对保护电位的干扰也会影响阴极保护效果:一般的准则认为金属的电位达到-850 mV(vs CSE)时腐蚀即可得到抑制,但是在交流电干扰下仍会发生腐蚀[18];地中杂散电流会影响参比电极反馈电位的准确性,导致恒电位仪的输出电压偏离设计值。
综上所述,优化保护电流的分布,探究合适的保护电位是保证变电站接地网外加电流阴极保护效果的重要工作。
2.3 涂覆导电涂料
在接地网表面涂覆导电涂料既可以隔离土壤中的电解质、溶解氧、水分等腐蚀介质又不会影响接地网的导电性。导电涂料分为掺杂型与结构型[19],两者都是以导电填料作为电子传递的媒介从而实现涂料的导电效能。掺杂型导电涂料一般用银、铜等金属粉末作为导电填料,虽然导电性好,但价格昂贵,易氧化,限制了其使用[20,21]。结构型导电涂料以改性后的导电高分子聚合物为导电填料,而聚苯胺、聚吡咯等导电高分子聚合物价格便宜、合成简单,因此结构型导电涂料具有广阔的发展前景[22]。
接地网导电涂料防腐蚀设计简单、施工方便,但实际使用时仍有一些需要特别注意的问题。首先,要确保涂层均匀、避免破损,否则杂散电流会使裸露处的金属加速腐蚀。另外,导电涂料并不能有效抑制接地网已经发生的腐蚀,因而对于运行时间较长的接地网不具有保护效果。为了避免上述问题的出现,在使用导电涂料防腐蚀时要在接地网建设初期合理设计、精心施工,同时加强对保护效果的监督,只有这样才能最大程度地发挥导电涂料的防腐蚀效能。
3 总结与展望
为了进一步提高接地网腐蚀防护效果,未来还需在以下几个方面作进一步研究:
(1)提高耐蚀材料在接地网建设中的比例。与碳钢接地网相比,耐蚀材料接地网无论是在使用寿命还是在接地性能上都具有显著优势,但是目前在国内只是处于小范围试验使用阶段。推广耐蚀接地材料的应用,可从源头上遏制腐蚀的发生。
(2)研究交流杂散电流对变电站接地网腐蚀与防护的影响。交流杂散电流的存在会影响阴极保护的效果,并会加速金属材料的腐蚀,应系统地研究其对接地材料腐蚀性及对接地网阴极保护效果的影响。
(3)深入研究土壤的理化性质对导电涂料性能的影响。受天气变化和季节更替的影响,土壤理化参数会经常改变;另外,变电站工作时也会在土壤中产生电磁场及杂散电流。这些因素是否会对涂料的导电性产生影响应是今后重点研究的方向。
简论电力系统接地技术 篇2
【关键词】接地技术；接地网；故障；解决措施
1.名词简释
接地：电气装置必须接地的部分与地作良好的连接；接地体：埋入地中并直接与大地接触的金属导体；接地线：电气设备接地部分与接地体连接用的金属导体；接地体和接地线总称为接地装置。
2.电力系统接地的分类
电力系统接地一般可分为3种，即保护接地、工作接地和保护接零。
2.1保护接地
电气设备的保护接地是指电气装置正常情况下不带电的金属部分与接地装置连接起来，防止在故障情况下引起人身安全的触电而将设备外壳接地。例如电气设备外壳接地、电气设备的二次回路接地、发电机的中性点接地等。保护接地是通过限制带电外壳对地电压（控制接地电阻的大小）或减小通过人体的电流来达到保障人身安全的目的。
当设备发生碰壳故障时，便形成单相接地短路，短路电流流经相线和保护接地、电源中性点接地装置。如果接地短路电流不能使自动开关跳闸时，漏电设备金属外壳上就会长期带电，也是很危险的。所以说，在电源中性点直接接地的系统中，保护接地有一定的局限性。
2.2工作接地
工作接地也叫系统接地，是为了保证电力系统在正常情况和事故情况下可靠地工作，而将电力系统中某一点进行接地，例如变压器中性点的接地、避雷针和避雷器的接地等。它的作用是保持系统电位的稳定性，降低系统的危险性。当配电网一相故障接地时，工作接地也有抑制电压升高的作用。
发电机中性点经接地变压器接地也是工作接地，它是为了发电机继电保护的需要而设计的。数字设备，例如微机保护、微机励磁装置、程控交换机的一些接地中部分是工作接地，部分是保护接地的范畴。
2.3保护接零
保护接零适用于电源中性点直接接地的三相四线制低压系统，为了保证维护安全而将用电设备的金属外壳与电源（发电机或变压器）的接地中性线作金属连接，并要求供给用电设备的线路，在用电设备一相碰壳时，能够以最短的时限可靠地断开电源的接地技术。凡由于绝缘损坏或其它原因而可能呈现危险电压的金属部分，除另有规定外都应接零。凡是由单独配电变压器供电的厂矿企业，应采用保护接零方式。
在接零系统中，零线仅在电源处接地是不够安全的。为此，零线还需要在低压架空线路的干线和分支线的终端进行接地；在电缆或架空线路引入车间或大型建筑物处，也要进行接地；或在屋内将零线与配电屏、控制屏的接地装置相连接，这种接地叫做重复接地。
保护接零能有效地防止触电事故，但稍不注意仍会引起触电事故。因此，采用保护接零需注意以下问题：
（1）严防零线断线。当零线断开后时，接零设备外壳就会呈现危险的对地电压。所以一定要保护零线的施工及检修质量，零线的连接必须牢靠，零线的截面应符合规程要求。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。
（2）严防电源中性点接地线断开。若电源中性点接地线断开，当系统中某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，形成危险。这就需要加强检查，发现中性点接地线断开或接触不良时及时进行处理。
2.4 避雷线（针、器）接地
防雷接地这是为了让强大的雷电流安全导入地中，以减少雷电流流过时引起的电位升高。为防止雷击电力设备，在线路上装设有避雷线，在变电站和发电厂装有避雷针。其重要作用就是通过将雷电流引致避雷线或避雷针而保护周围的电力设备。避雷线的接地主要是通过线路的铁塔等接地体直接接地，以前在相当长的时期避雷线大多也与变电站的结网直接相连接。
避雷针的接地主要是通过避雷针直接与变电站和发电厂的地网直接相连接。在没有计算机技术的时代，所有的发电厂、变电站的接地网只有统一的接地网，即避雷针、避雷线、工作接地、保护接地等需要接地的设备都共用一个接地网。
3.出现的故障和解决措施
由于计算机技术在电力系统中应用，统一接地网的条件下出现了许多故障。以下是三个实例和解决问题的措施。
3.1雷击烧毁变电站龙门架
3.1.1出现故障：由于雷击某变电站龙门架被烧毁。经过工程技术人员分析，其原因是累计线路，较大的雷电流通过变电站的龙门架流入变电站的接地网时，龙门架过热而烧毁坍塌。
3.1.2解决措施：将避雷线与变电站的接地网分开接地，也就是将零值瓷瓶上的避雷线与变电站的接地分开，最好是避雷线在变电站不接地。如果确实需要在变电站接地，也可以单独设置避雷线的接地体，并且使用专用的接地引下线接入专用的接地体（网）。决不能通过变电站的龙门架将避雷线引人接地体，防止烧毁龙门架的现象再次发生。
3.2 雷电流入电网烧毁交换机主板
3.2.1出现故障：某发电厂程控机房程控交换机主板莫名烧毁。换几次主板仍出现这种现象，在一年的同一个季节连续出现了三次。经分析，可能由于当时是雷雨季节，而程控交换机的接地与防雷接地同接在发电厂的统一接地网上，由于雷电流流入接地网时，抬高了程控交换机的接地电位而将主板烧毁。
3.2.2解决措施：由于许多的保护数据的传输是通过程控交换机实现的，因此，应设置程控交换机的专用接地网。这样可以提高电力系统通信、继电保护数据传输、电力调度的可靠稳定性，进而提高电力系统生产的稳定可靠性。
3.3 接地不科学烧毁装置
3.3.1出现故障：微机继电保护和计算机控制技术在电力系统中被广泛应用，电力系统经常出现微机保护误动作或装置烧毁现象。最初分析认为是装置本身的质量原因造成的，在微机继电保护和计算机控制技术设备不断发展完善的条件下，也出现类似现象，尤其是那些只有统一接地网的发电厂和变电站。后电力系统工程技术人员和设备制造厂商以及研究人员的分析，原因也是由于微机继电保护装置和计算机控制技术装置的接地与防雷接地网直接相连所引起的。
3.3.2解决措施：设置微机保护和计算机控制装置的专用接地网。如果条件允许，还可以分别设置微机保护的专用接地网和计算机控制装置的专用接地网，这样会大大减少它们相互之间的干扰，提高微机保护和计算机控制装置的工作可靠性，进而提高电力系统生产的可靠和稳定。
4.结论
电力外线的接地系统 篇3
接地是最古老的电气安全措施,到目前为止,接地仍然还是应用的最为广泛的电气安全措施之一,而且电气设备的接地是必不可少的一个环节,毕竟接地技术是电气设备安全的核心技术。不论是哪种形式的接地方式,例如:强电设备、弱电设备、直流设备、交流设备、生产设备、生活设备、高压设备、低压设备,还是固定设备或移动设备。这些都是接地技术所采用的一种形式,也是我们生活中所常见、常用的手段。但当前就我国的电力系统和电气设备的接地技术而言,还存在着一些问题,我们必须要重视这些问题并采取相应的措施去解决。
2 电力系统中的电气设备接地技术
2.1 电力系统的概念
电力系统是指由发电、变电、输电、配电和用电等环节所组成的电能生产与消费系统。它就是将自然界的一次性能源通过发电动力装置转化成电能,再经过传输、变电系统及配电系统将电能传送到各个负荷中心去。而电能的集中式开发与分散使用的方式,以及电能的连续供应与负荷的随机性的特征,都限制了电力系统的结构和运行。正因为电源点与负荷中心多数都处于不同地区,所以电力也无法大量储存,因此电能生产必须时刻保持与消费水平的平衡。
2.2 电气设备的概念
电气设备是在电力系统中对发电机、变压器、断路器等设备的总称。电气设备究竟应采用保护接零,还是采用保护接地方式,主要取决于配电系统的中性点是否接地、低压电网的性质以及电气设备的暂定电压等级。如果中性点有良好接地的低压配电系统,就可以采用保护接零的方式,而在中性点不接地的低压配电网络中,就要采取保护接地的方式,一般的高压电气设备都是使用保护接地技术。
2.3 接地技术的概念
“接地”是指在系统与某个电位基准之间建立起低电阻通路,相同接地点之间的连线被则被称之为地线。通常电子设备的“地”有两种理解:①接“大地”。以大地作为零电位,把电子设备的金属外壳、电路基准点与大地相连,有保护设备和人员安全的作用;(②指“系统基准地”。有提高系统的稳定性、屏蔽保护性从而加强系统电磁的兼容性的能力,在必要时也可以做接“大地”的处理。
接地的方式有很多种,比如说单点接地、多点接地、混合型接地;而单点接地又包含串联单点接地和并联单点接地的方法。在现代接地的概念中,对于线路工程师来说是指“线路电压的参考点”,对电气工程师来说它就是绿色安全地线的意思。
2.3.1 接地方式
(1)工作接地:是指在正常情况或事故情况下,为了保证电气设备可靠的运行而必须在电力系统中某一点进行接地的方式。
(2)重复接地:将零线上的点与地再次作为金属连接。
(3)保护接地:为了防止因为绝缘损坏而遭到触电的危险,从而与电气设备带电的部分相绝缘的金属外壳等同接地体作一个连接的方式。
(4)接零:与带电部分相绝缘的电气设备的金属外壳等与中性点直接接地的零线相连接称之为接零。
2.3.2 接地技术的原则和要求
(1)保证人身安全和设备安全。各种电气设备都要按照国家标准进行保护接地,而保护接地线就只是用作规定工作接地或保护接地的作用。
(2)配电的接地要求:首先接地体要水平铺设,同时长度应该为2.5m、直径不小于12mm的圆钢等,并用截面大于25mm×4mm的扁钢连接成闭合的环形状。而变压器则要同人工接地网相连。
3 电气设备接地技术的影响因素
3.1 设备安装技术的缺失
系统接地技术的设备安装在电力系统中发挥着很重要的作用,但是在很多施工项目工程之中,因为技术人员自身的专业水平较低的缘故,导致对具体的施工过程没有一个深刻的认识,就会出现在设备安装时,出现错误的安装顺序或是遗漏掉某些环节的情况,从而让设备的接地没有充分的发挥到应该可以发挥的影响,甚至还会造成安全隐患。
3.2 土壤的特征
在电力系统中电气设备接地的施工过程中,不同施工项目工程就会遇到不同的土壤环境,由于一些土壤的含水量以及温度都相对来讲比较低,那么就会导致电阻率增加,而接地施工人员在接地阶段之前没有对土壤进行正确的测量,那么就会对人自身安全和设备线路的安全埋下一个很大的隐患。
3.3 接地电阻的问题
(1)当前对于接地电阻的测量,很多人都还在使用万用表来进行这项工作,而万用表测量的都是两个连接点之间的环路电阻,而其中还包含两个连接点之间土壤的电阻,所以它无法去掉因为存在瞬变电流所引起的误差,这样就会造成接地电阻的测量结果出现差错,从而不能够为电气设备的接地提供正确的数据。
(2)设备是否通过规定或者人员操作是否准确都是会对接地电阻造成一定的影响,不同的设测量与被测量对象的性质有可能存在不匹配,或是设备对于土壤中的杂散电流的敏感度不高都是影响测量结果的因素。
(3)在接地线不是作为信号来通路时,地面上的电子系统有的是悬浮的,这样就很容易受到干扰,地面电子系统的“地”几乎都是跟大地相连接的,其目的是为了防止外界的电磁干扰,消除静电的潜在隐患,从而得到更稳定的信号。
4 提高电气设备接地技术的相关措施
4.1 消除干扰
接地电阻在测量中的工频干扰电压可以在断开测量的电源情况下运行,因为它和接通电源后所取得的电压数据一般是不相同的,所以不能直接的从所测量的电压中减掉要消除的工频干扰所引起的测量误差数。首先可以采用单独的中性点,不接地的变压器提供测量电源;而后就是断开接地网和零线做的单向负荷,然后就临时断开与接地网现接连的低压系统的中性点,就可以在变电站还没有运行前,进行测量的工作。
4.2 控制电阻的措施
4.2.1 扩大接地面积
在均匀分布的土壤电阻率的情况之下,接地电阻和接地网的面积平方成反比,所以如果接地面积增加,那么接地电阻就会减小。所以扩大接地面积是降低接地电阻的有效措施。
4.2.2 使用地质钻孔
在接地网的边缘处添加长接地极能够加强边缘接地体的散流效果,从而起到降低接地电阻的作用。一般在工程中会把长接地极设置在深井上,从而利用地质钻孔埋设好长接地极,这样工程的施工费用也可以节省很多。
4.3 使用高科技手段
在21世纪社会中,高科技手段是一种至关重要的方式,它不仅可以将自身经营活动的质量提高,还能将自身企业中未曾考虑到或已存在的方面进行一个完善的作用,从而帮企业获取更高的效益。而现阶段,我国的电气与世界水平还是存在着较大的差距的,所以企业内部的电气人员可以直接参考国际建筑电气上新的标准、新的资料,利用互联网技术及时的获得有关电气的最新信息,从而更快速的提高自身以及企业的相关制度。
4.4 定期检查设备情况
对于不同的电力设备接地装置的检查,会依据不同的地点所检查的时间也是不一样的。例如变电所的接地设备是每年检查,而防雷装置的每年的雨季,但对于接地电阻的检测就是1～3年检查一次。而在检查过程中,要重点检查好各个连接点的接触是否完好,有无损伤、断裂等情况。在电气设备检查完后,还要对地线进行检查,主要是看电气设备与接地线的连接、接地网与接地线之间的连接的具体情况。
4.5 防雷装置
无线通信设备的接地技术已经应用得越来越规范,但是随之设备电路的精密度的提高,对于雷电的电磁脉冲是很敏感的,同时也很容易对电气设备造成损害。所以我们要采用一些避雷针、避雷网等传统的避雷装置来协助。但是在选择上要注意的是:避雷针要安装在高于天线尖端的数米之外,且与天线之间要有一定的间隔。而地线也不能用扁平线或是绞合线,因为这类线不利于释放雷击的电流,从而容易被腐蚀。
5 结束语
电气设备接地是保障电力系统安全工作的重要手段,为了减少意外事故的发生率,就要提高有关人员自身的素质。在电气设备接地技术中,不仅要考虑到接地系统的线路,更要考虑到施工环境、土壤等情况。通过对电气设备接地技术的分析,提高设备运行的可靠性,要不断学习新的技术,完善相关的制度规则,让电气设备接地技术在实际中合理、科学的去运用,从而提升电力设备的接地技术。
摘要：随着电力系统的迅猛发展,对于设备的要求也在日益提高。设备接地是电气系统中电气安全技术之一,接地是否合理,不仅影响着电力系统的正常运行,而且还会影响到国家的财产和群众的人身安全。所以,正确的选择接地技术且合理的使用是电气设备的主要任务。本文对电气设备接地技术的概念以及所存在的问题和防范措施进行了论述。
关键词：电力系统,电气设备,接地技术
参考文献
[1]黄嘉.电子电气设备系统接地问题的研究[J].信息与电脑(理论版),2011.
[2]初红日,赵轶.浅谈工程电气设备接地问题[J].中国科技纵横,2010.
电力外线的接地系统 篇4
关键词：电力系统；接地技术；特点；作用
中图分类号：TM862 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2016）08-0118-02
社会发展步伐的不断加快，使得社会生产及人们生活对于电气设备的需求不断增加，对于电力系统的相关技术水平也提出了更高的要求，接地技术作为保障电力系统运行稳定性与安全性的关键性技术，近年来也受到了社会各界越来越多的关注与重视，而准确把握电力系统主要接地技术的特点及作用是良好运用接地技术的必要前提和基础，基于此，本文将针对当前电力系统的几种接地技术的特点与作用进行分析与探究。
1 电力系统接地技术的主要分类
电力系统接地主要发挥着防止安全事故发生，保障人身安全与电气设备运行稳定的功能。根据当前电力系统接地技术的主要作用，可以将接地技术分为三大类，即工作接地、保护接地与防雷接地，其中工作接地是以满足电力系统运行工作的需求作为技术运用的目的与出发点的，而保护接地技术则主要是为了保护人身安全及系统设备安全而应用的，防雷接地技术主要是针对雷击所造成的危险进行防范，三种接地技术的共同作用，为电力系统的运行安全稳定提供了必要的保障。
2 工作接地的主要特点及作用
前面已经提到，工作接地是以满足电力系统运行工作的需求作为技术运用的目的与出发点，因此，工作接地的主要特点与作用表现为要根据不同电气设备运行接地的需要，采取相应的人为技术手段，将系统中性点与设备接地部分与大地直接或间接相连，当系统或电器设备发生故障或事故时，接地系统能够通过自身作用的发挥，提高系统及电气设备运行的可靠性，避免人体接触过高电压的威胁，并能够及时切断故障设备。
工作接地根据实际需求不同可分为交流接地与直流接地两种方式。交流接地方式主要应用与建筑物内的交流配电系统中，一般在变电所进行区域性供电前，便已经在变电所内完成了。建筑物类型不同的情况所使用的接地体也有一定的差异，一般高度的建筑物使用的通常是独立接地体，其要求是接地电阻小于4 Ω，而大多数的高层建筑物以及部分普通建筑物也使用共用接地体，其要求是接地电阻小于1 Ω。
直流接地方式主要应用于通信机房、监控机房、计算机机房、消防控制机房、广播音响机房、电梯机房、BA机房以及其它使用电子设备集中的场所中，其根据实际要求不同也分别会应用接地电阻不同的独立接地体或共用接地体，弱电系统设备则一般被要求设置单独接地。由于当前城市建筑密度不断提高等实际情况限制，一般建筑难以实现通过两个接地系统有效分开不同的电气，因而加强对共同接地体及接地系统的设计完善与合理应用成为了解决电力系统工作接地问题的有效途径。
3 保护接地的主要特点及作用
保护接地关键在于“保护”二字，这也决定了保护接地技术的应用必须要能够有效保障人身及电气设备的安全，作为现代电力系统重要的接地技术类型，保护接地技术也受到人们相当的重视。现阶段广泛应用的典型保护接地系统包括以下几种。
3.1 TN系统
该系统的主要特点是将电气设备所有外露导电线路包括N线、PE线、PEN线等全部连接到接地点，即配电系统的相应中性点，形成一种单个中性点接地的三相五线系统。TN系统中T主要是指电力系统中性点直接接地，N则主要指负载设备接零保护。TN系统的主要工作原理是：通过故障产生时在电气设备外壳与电路之间形成回路所产生的较强单相短路电流，使保护系统中的熔丝发生熔断，进而对电源起到有效的保护作用，防止电气设备重要元器件的损坏，并避免对人身安全造成威胁。根据保护线的组合接入形式，可以将TN系统划分为TN-C系统、TN-S系统和TN-C-S系统三种类型。
3.2 TT系统
TT系统与TN系统有着很明显的差异，即TT系统的中性点是直接接地的，其所构成的是一种三相四线形式的电网系统。TT系统的主要特点就是负载设备外露的金属导电部分中，不与带电体相接部分与大地直接联接，在这样的情况下，一旦电气设备故障发生导致外部金属部分带电的情况出现，就能够直接在电源工作装置与保护接地装置之间形成接地电流回路，以此来实现对设备外部金属部分电压、电流的分散与减少，使其电流量低于对人体造成伤害的范围，从而防止严重安全伤害事故的发生。TT系统在实际应用中也存在着一定的不足，即系统自身作用的发挥要依赖漏电保护开关等装置的配合来实现，而对于电流脚下的漏电故障反应及时性不足，易造成电气设备外部金属部分电压超出安全范围，产生事故隐患，这也一定程度上限制了TT系统的推广与应用。
3.3 IT系统
该系统与上述两种系统都有着很大的差异性，其最明显的表现在于IT系统中并非中性点直接接地，其中性点存在不接地或经1 000 Ω阻抗后接地两种情况，其构成的是一种三相三线形式的系统。IT系统在实际应用尤为适合于在短距离供电的状态下对电气设备进行接地保护，其在安全性、可靠性、工作的持续能力方面能够展现出十分强大的优势，对于一些电气设备长期连续运行要求较高的工作环境如矿井井下作业环境、医院重症监护式、手术室等重要的作业环境中的保护作用发挥具有着令人满意的效果。但与之相对，IT系统对于供电距离要求较长的工作条件与环境则不能够完全有效的适应，过长的输电距离会导致IT系统的漏电保护装置相应出现延迟，当发生漏电故障时，不能够及时断开故障设备及电源，可能导致电压超出安全范围，使保护接地系统的安全性下降。
4 防雷接地的主要特点及作用
防雷接地系统也是电力系统接地技术中十分重要的一大类型，由于雷击对于电力系统中的设备及线路所造成的影响是十分巨大的，雷电作为一种自然现象，能够在瞬间产生极高的电压及巨大的电流量，如不能采取可靠而有效的防范措施，极有可能对电气设备造成毁灭性的打击，甚至造成设备自身燃着、爆炸，尤其在一些存放有较高危险性的易燃易爆物品的环境中，如油库、爆破设备材料仓库、化学原料仓库等，其所造成安全危害及经济损失是不可估量，在每年所发生的电力系统安全事故中，雷击所引发的事故都占有着一定的比重，防雷接地系统的设计具有着极为重要的意义。我国对于建筑物的防雷保护等级主要分为三个级别，这也是防雷接地系统设计与运用的主要依据，一般对于防雷接地系统的要求，包括建筑表面外露的金属构件和管道要与避雷带相连接，建筑上的接闪器要同下线焊接相连通，对于高层建筑物的引下线要尽量利用钢筋混凝柱的钢筋作为引下线，选为当做引下线的柱内两根主钢筋的直径应大于12 mm。对外引连接板同引下线的连接要使用焊接。引下线上端要同建筑的避雷装置焊接，下端要同接地体焊接等。
5 结 语
无论是工作接地、保护接地还是防雷接地，任何一种技术的应用在现代电力系统中都至关重要，而要想充分确保电力系统运行的安全性与可靠性，还需要相关技术人员不断加强对接地技术的创新研究，将更多新的科技成果应用到电力系统接地技术当中，使现代电力设备与系统为社会生产与人们生活提供更多的便利与保障。
参考文献：
[1] 徐海峰，孙荣华.浅谈电力系统几种接地技术的特点与作用[J].科技致 富向导，2011，（30）.
浅谈电力系统中性点的接地方式 篇5
一、大接地电流系统
大接地电流系统, 即将中性点直接接地。该系统运行中若发生一相接地故障时, 就形成单相接地短路, 线路上将流过很大的短路电流, 使线路保护装置迅速动作, 断路器跳闸切除故障。大电流接地系统在发生单相接地故障时, 中性点电位仍为零, 非故障相对地电压基本不变, 这是它的最大优点。因此在这种系统中的输电设备绝缘水平只需按电网的相电压考虑, 较为经济 (我国1 1 0 k V及以上电网较多采用该方式) 。此外, 该系统单相接地故障时, 不会产生间歇性电弧引起的过电压, 不会因此而导致设备损坏。大接地电流系统不装设绝缘监察装置。
中性点直接接地系统缺点也很多, 首先是发生单相接地故障时, 不允许电网继续运行, 防止短路电流造成较大的损失, 因此可靠性不如小接地电流系统。其次中性点直接接地系统在运行中若发生单相接地故障时, 其接地点还会产生较大的跨步电压与接触电压。此时若工作人员误登杆或误碰带电导体, 容易发生触电伤害事故。对此需要加强安全教育和正确配置继电保护及严格的安全措施, 以避免事故。第三, 中性点直接接地系统单相接地故障时产生的接地电流较大, 对通讯系统的干扰影响也大, 特别是当电力线路与通讯线路平行走向时, 由于耦合产生感应电压, 对通讯造成干扰。
二、小接地电流系统
小电流接地系统, 即中性点不接地或经消弧线圈或电阻接地系统。小接地电流系统可分为中性点不接地系统, 中性点经消弧圈接地或经电阻接地系统。
(一) 中性点不接地系统
中性点不接地系统, 即是中性点对地绝缘。这种接地方式结构简单, 运行方便, 不需任何附加设备, 投资经济。适用于l Ok V架空线路为主的辐射形或树状形的供电网络。中性点不接地系统优点在于发生单相接地故障时, 由于接地电流很小, 若是瞬时故障, 一般能自动熄弧, 非故障相电压升高不大, 不会破坏系统的对称性, 根据安规规定, 系统发生单相接地故障后可允许继续运行不超过两小时, 从而获得排除故障时间, 相对地提高了供电的可靠性。中性点不接地方式缺点在于因其中性点是绝缘的, 电网对地电容中储存的能量没有释放通路。在发生弧光接地时, 电弧的反复熄火与重燃, 也是向电容反复充电过程。由于对地电容中的能量不能释放, 造成电压升高, 从而产生弧光接地过电压或谐振过电压, 其值可达很高的倍数, 对设备绝缘造成威胁。
(二) 中性点经消弧线圈接地
中性点经消弧线圈接地系统, 即是将中性点通过一个电感消弧线圈接地。自从1916年发明了消弧线圈至今, 中性点经消弧线圈接地系统已有8 0多年的历史。中性点经消弧线圈接地的优点在于其能迅速补偿中性点不接地系统单相接地时产生电容电流, 减少的弧光过电压的发生。虽然中性点不接地系统具有发生单相接地故障仍可以继续供电的突出优点, 但也存在产生间歇性电弧而导致过电压的危险。当接地电流大于3 0 A时, 产生的电弧往往不能自熄, 造成弧光接地过电压概率增大, 不利于电网安全运行。而消弧线圈是一个具有铁心的可调电感, 当电网发生接地故障时, 接地电流通过消弧线圈时呈电感电流, 对接地电容电流进行补偿, 使通过故障点的电流减小到能自行熄弧范围。而当电流过零而电弧熄火后, 消弧线圈尚可减少故障相电压的恢复速度, 从而减少了电弧重燃的可能, 有利于单相接地故障的消除。此外, 通过对消弧线圈无载分接开关的操作, 使之能在一定范围内达到过补偿运行, 从而达到减小接地电流。这可使电网持续运行一段时间, 相对地提高了供电可靠性。
中性点经消弧线圈接地系统的缺点主要在于零序保护无法检出接地的故障线路。当系统发生接地时, 由于接地点残流很小, 且根据规程要求消弧线圈必须处于过补偿状态, 接地线路和非接地线路流过的零序电流方向相同, 故零序过流、零序方向保护无法检测出已接地的故障线路。其次, 消弧线圈本身是感性元件, 与对地电容构成谐振回路, 在一定条件下能发生谐振过电压。第三、中性点经消弧线圈接地仅能降低弧光接地过电压的概率, 还是不能彻底消除弧光接地过电压, 也不能降低弧光接地过电压的幅值。
(三) 中性点经电阻接地
中性点经电阻接地系统, 即是中性点与大地之间接入一定电阻值的电阻。该电阻与系统对地电容构成并联回路, 由于电阻是耗能元件, 也是电容电荷释放元件和谐振的阻压元件, 对防止谐振过电压和间歇性电弧接地过电压。有一定优越性。另外采用电阻接地方式的变电所当发生一相金属性接地后, 健全相电压上升至系统电压, 接地跳开后, 三相电压迅速恢复到正常值, 接地点电流值由系统电容电流的大小和中性点电阻值共同决定。在发生非金属性接地时, 受接地点电阻的影响, 流过接地点和中性点的电流比金属性接地时有显著降低, 同时, 健全相电压上升也显著降低, 零序电压值约为单相金属性接地的一半。由此可见, 采用中电阻接地方式能在单相接地故障时产生限流降压作用, 对设备绝缘等级要求较低, 其耐压水平可以按相电压来选择。
中性点经电阻接地系统的缺点在与由于接地点的电流较大, 当零序保护动作不及时或拒动时, 将使接地点及附近的绝缘受到更大的危害, 导致相间故障发生。此外当发生单相接地故障时, 无论是永久性的还是非永久性的, 均作用于跳闸, 使线路的跳闸次数大大增加, 影响了用户的正常供电, 使其供电的可靠性下降。
总之, 在三相交流电力系统中, 采用哪种接地方式要根据电压等级的高低、系统容量的大小、线路的长短和运行气象条件等因素经过技术经济综合比较来确定的, 以达到较好的工程效果。
摘要：供配电系统的中性点接地方式涉及电网的安全运行, 供电可靠性, 过电压和绝缘的配合, 继电保护, 接地设计等多个因素, 而且对通信和电子设备的电子干扰、人身安全等方面有重要影响。目前供配电系统的接地方式主要有中性点不接地、中性点直接接地、中性点经电阻接地和中性点经消弧线圈接地四种, 本文对这四种中性点接地方式进行了分析与比较。
关键词：中性点,接地,系统
参考文献
[1]李友文.电厂供电[M].北京:化学工业出版社.2 0 0 5
电力系统中性点接地方式 篇6
电力系统中性点的接地方式要通过电气设备的中性点与地的连接方式来确定, 电气设备的中性点主要是发电机和变压器的中性点。我国电力系统目前采用的中性点接地方式主要有三种, 即中性点不接地系统, 中性点经消弧线圈或电阻接地系统和中性点直接接地系统。前两者因为在发生单相接地时接地电流相对较小, 所以又称小接地电流系统;后者因为接地电流较大, 所以又称大接地电流系统。电力系统中性点的接地方式涉及了供电可靠性、过电压与绝缘的配合、继电保护和自动重合闸装置的正确动作、通讯干扰、电力系统的稳定、人身安全等许多方面的一个综合性技术问题。
电力系统在正常运行时, 三相电源电压对称, 三相对地电容电流对称, 也就是说此时电源中性点相当于具有地的电位, 所以从传输电能角度看, 中性点是否接地对电网没有任何影响, 所以三种不同中性点接地方式的区别在于发生单相接地故障时的分析。
1 中性点接地方式的分类
1.1 中性点不接地系统
当系统的某一相发生完全接地时, 即接地电阻为零的金属性接地, 故障相电压为零, 非故障相电压升高倍, 但三个线电压保持不变, 对负载的工作无影响, 系统可以继续运行一段时间, 一般约为1~2h, 但要设置专门的监察装置, 以便使运行人员及时发现并排除故障。故障时, 故障相对地电容电流为零, 非故障相对地电容电流随着电压相应增大倍, 三相对地电容电流的和即接地点的电流不再为零, 该电流与电网的电压、频率和各相对地电容的大小等有关, 其数值等于正常时对地电容电流的3倍, 相位超前于故障相电压90°, 一般情况下比负荷电流小得多。
如果发生不完全接地, 即接地处有一定的电阻, 则故障相电压大于零而小于相电压, 非故障相电压大于相电压而小于线电压, 接地电流比完全接地时要小, 此时等同于中性点经电阻接地系统。
单相接地电流在故障处可能形成电弧, 电流较小时, 电弧可在电流过零值时自行熄灭, 接地故障也随之消失;电流较大时, 有可能产生电弧, 形成弧光接地, 产生弧光过电压, 引起两相或三相短路。所以过电压保护规程规定:3~10k V电力网, 接地电流大于30A;20k V以上电力网, 接地电流大于10A, 电源的中性点要经消弧线圈接地。
1.2 中性点经消弧线圈接地系统
消弧线圈是一个具有铁芯的可调电感线圈, 接于发电机或变压器的中性点与地之间, 消弧线圈采用具有均匀分布空气隙的铁芯, 引出多个分接头以便调节流过它的补偿电流。
在这种系统中, 当发生单相接地时, 消弧线圈所产生的电感电流与接地电容电流方向相反, 适当调节这个电流通过过补偿的方式可使接地点的电流互相补偿变得很小或近于零, 从而有利于消弧及由此引起的其它危害, 消弧线圈也因此而得名。
1.3 中性点直接接地系统
当发生单相接地时, 系统中性点因直接接地其电位为零, 非故障相的对地电压基本上不变, 故障相的相电压加到阻抗很小的短路回路中, 所以单相接地短路电流很大, 此时必须由保护装置迅速动作, 将故障点切离电源, 但是供电同时中断, 会影响供电可靠性和连续性, 所以应装设自动重合闸装置。
2 三种接地方式的综合比较
2.1 电力设备和线路的绝缘水平
中性点直接接地电力网的绝缘水平与不直接接地时相比可降低20%左右, 降低绝缘水平的经济效益随着额定电压的不同而异。在110k V以上的高压电力网中, 变压器等电气设备的造价大约与绝缘水平成比例增加, 在3~10k V电力网中, 绝缘占总造价比例较小。
2.2 继电保护工作可靠性
中性点不接地或经消弧线圈接地的系统, 单相接地电流较小, 要实现有选择的接地保护比较困难;中性点直接接地的电力系统中, 接地电流较大, 继电保护能迅速准确地动作, 工作可靠。
2.3 供电的可靠性
单相接地是电力网中最常见的一种故障。中性点直接接地系统单相接地电流很大, 并且迅速增加, 影响了供电可靠性, 对于临时性故障虽然可以采用自动重合闸装置来弥补, 但很大的接地电流在短时间内造成的冲击力、热效应有可能使设备损坏, 此外, 由于断路器的跳闸, 增加了断路器的检修次数。小接地电流系统可避免这种缺点, 发生单相接地时系统还可继续运行1~2h, 可在这段时间内找出故障并排除。
2.4 通讯干扰
发生单相接地时, 单相接地电流将形成较大的干扰源, 电流越大, 干扰越严重。
3 我国目前各级电力系统的中性点运行方式
3.1 110k V以上的电力网
以降低过电压与绝缘水平为主考虑, 除一小部分采用中性点经消弧线圈接地以外, 均采用中性点直接接地的运行方式。
3.2 3~10k V电网
以考虑供电可靠性和故障后果为主, 一般均采用中性点不接地的运行方式, 当接地电流不大于30A时, 采用经消弧线圈接地。
3.3 10~60k V电力网
一般线路不长, 是目前的工业企业受电最主要的电力网, 过电压和绝缘水平对电力网的建设投资影响小, 主要从供电可靠性来考虑, 采用小接地电流系统。
3.4 1k V以下电力网
绝缘水平要求低, 故障波及范围小, 采用何种接地方式均可。
3.5 220/380V的三相四线制电力网
从安全用电角度考虑, 中性点直接接地。
结语
总之, 电力系统采用何种接地方式要考虑各方面的因素, 灵活选择。
参考文献
电力外线的接地系统 篇7
关键词：电力系统,中性点,接地方式
电力系统中性点接地是一种工作接地, 它能保证电力设备和整个电力系统在正常及故障状态下具有适当的运行条件。我国电力系统目前所采用的中性点的接地方式主要有:1) 中性点不接地;2) 中性点经消弧线圈接地;3) 中性点直接接地。中性点不接地和经消弧线圈接地的系统称为小电流接地系统, 中性点直接接地的系统称为大电流接地系统。在我国, 3-10kv系统中大多数采取中性点不接地的运行方式。按水利电力部制定的《电力设备接地设计技术规程》 (SD J8←79) 规定:3-60k V系统中, 当单相接地电流大于30A, 20k V及以上电网中, 接地电流大于10A时, 则应采取中性点经消弧线圈接地的运行方式。l10k V及以上的系统, 采取中性点直接接地的运行方式, (另:380/220v低压配电网络中, 为得到两个不同的电压级也采取中性点直接接地的三相四线制) 。此外, 还有经电阻接地和经电抗接地两种方式, 在此不做讨论。下面就以上三种接地方式进行讨论。
1 三相电力系统中性点的运行方式
1.1 中性点不接地
中性点不接地方式, 即中性点对地绝缘, 适用于一般10kv架空线路为主的辐射形或树状形的供电网络。该接地方式在运行中, 若发生单相接地故障, 其流过故障点电流为单相接地电容电流, 其值很小, 称为小电流接地系统, 其具有以下特点:
1) 中性点不接地系统发生单相接地故障时, 仅非故障相对地升高而相间电压对称性并未破坏, 故不影响三相用电设备的供电。当单相接地电容电流不大时, 所引起的热效应为电网各元件的绝缘所能承受, 故允许电网带接地故障继续运行一段时间, 通常为1~2h, 从而获得排除故障时间, 相对地提高了供电的可靠性。2) 对于单相接地电容电流很小的系统 (6~10k V电网在5A以下) , 许多瞬时性接地闪络, 常能自动熄弧, 不至于转化为稳定性故障, 因而能迅速恢复电网正常运行。3) 当发生单相接地故障或操作时, 有时会产生铁磁谐振过电压, 使非故障相电压达到运行相电压的4~4.5倍, 在发生弧光接地时, 电弧的反复熄灭与重燃, 也是向电容反复充电过程, 使非故障相电压达到运行相电压的3~3.5倍, 并且能量大, 持续时间长, 遍及全系统。这将影响设备绝缘, 大大降低使用寿命, 还会使接地型电压互感器产生磁饱和而引起铁磁谐振, 引起熔丝熔断或电压互感器过热而损坏;还会引起相间接地短路故障, 扩大了电网的故障范围。4) 需装设绝缘监察装置, 以便及时发现单相接地故障, 迅速处理, 以免时间过久造成绝缘损坏或发展成为两相短路故障, 造成停电事故。
1.2 中性点经消弧线圈接地
中性点经消弧线圈接地方式, 即是在中性点和大地之间接入一个电感消弧线圈。当电网发生单相接地故障时, 其接地电流大于30A, 产生的电弧往往不能自熄, 造成弧光接地过电压概率增大, 不利于电网安全运行。利用消弧线圈的电感电流对接地电容电流进行补偿, 使通过故障点的电流减小到能自行熄弧范围。中性点经消弧线圈接地方式具有以下特点:1) 电网运行可靠性高。和不接地电网相同, 补偿电网发生单相接地时相间电压仍然对称, 不影响电网继续运行。又因电网单相接地故障电流很小, 不会危及电网各元件的绝缘, 因而即使电网的单相接地电容电流很大, 补偿后通常可以带着接地故障继续运行, 所以电网运行可靠性高, 这是补偿电网一个重要的优点。2) 对瞬时性单相对地闪络能自动熄弧。许多瞬时性单相对地闪络, 在刚一发生后, 接地电容电流就被电感电流所补偿, 由于流过故障点的残余电流很小, 使接地电弧不能维持而立即自动熄灭, 电网迅速地恢复了正常运行。3) 该接地方式因电网发生单相接地的故障是随机的, 造成单相接地保护装置动作情况复杂, 寻找发现故障点比较难。消弧线圈采用无载分接开关, 靠人工凭经验操作比较难实现过补偿。消弧线圈本身是感性元件, 与对地电容构成谐振回路, 在一定条件下能发生谐振过电压。消弧线圈能使单相接地电流得到补偿而变小, 这对实现继电保护比较困难。4) 中性点经消弧线圈接地的系统, 适用于单相接地电容电流比较大的电网, 既可抑制异常过电压, 又可在电网单相接地时保持连续供电, 保证了大型电网供电可靠性, 同时也显著降低了单相接地故障电流对电气设备引起的热效应。但必须加强维护管理工作, 否则会破坏设备绝缘, 反而影响供电可靠性。
1.3 中性点直接接地
中性点直接接地方式, 即是将中性点直接接入大地。按这种方式运行的系统, 电气设备对地绝缘按相电压考虑。对于110k V及以上的高压系统来说, 既降低了绝缘造价, 也改善了保护设备的工作特性, 有很高的经济技术价值。中性点直接接地方式具有以下特点:
1) 系统运行中若发生一相接地时, 就形成单相短路, 其接地电流很大, 继电保护和自动装置动作使断路器跳闸切除故障。这种大电流接地系统, 不装设绝缘监察装置。2) 系统产生的内过电压最低, 而过电压是电网绝缘配合的基础, 电网选用的绝缘水平高低, 反映的是风险率不同, 绝缘配合归根到底是个经济问题。3) 系统产生的接地电流非常大, 故对通讯系统的干扰影响也大。当电力线路与通讯线路平行走向时, 由于耦合产生感应电压, 会对通讯造成干扰。中性点直接接地系统在发生单相接地时, 由于必须断开故障线路, 因而导致对用户中断供电。为了克服这一缺点、提高供电的可靠性, 目前在中性点直接接地系统的线路上, 广泛地装设了自动重合闸装置 (ZC H) 。当发生单相接地故障时, 在继电保护的作用下断路器自动断开, 经一定时间后再自动重合, 如果故障消除, 用户供电即可得到恢复;如果为永久性故障, 则继电保护将再次动作跳开断路器切除故障, 该断路器不再合闸。
2 结语
随着社会经济的发展和科学技术现代化对电力依赖和消费程度越来越高, 对用户供电的可靠性是靠电网结构和电力调度控制来保证的。由于电网规模的扩大导致单相接地电流的增大, 威胁到设备的安全, 10k V单电源辐射形或树状形供电必须向环网双电源供电改造。另外, 由于现代化城镇建设对市容的要求, 10k V架空线路改造为以电缆供电为主, 架空线路为也是必然的趋势。所以10k V电网中性点不接地或经消弧线圈接地方式, 将随着电负荷逐年递增与电网结构的变化而变化。为满足今后电力发展的需要, 必须根据电力负荷、电网结构、电缆回数、过电压保护、跳闸方式, 以及继电保护构成和电力系统稳定性等因素, 对10k V电网中性点接地方式进行选择, 从而达到中性点接地方式的优化。
参考文献
[1]张辉.电力系统中性点运行方式的探讨[J].中国新技术新产品, 2009.
电力系统中性点接地方式分析 篇8
关键词：电力系统,中性点,运行方式,地图法
引言
最常见的220V/380V低压电力系统为三相四线制, 存在三根相线和一根零线, 其中零线引自电源 (发电机或变压器二次线圈) 的中性点。通常在低压供电系统中, 电源的中性点是接地的, 这种低压供电系统, 由于能够方便地为三相负荷提供380V的三相电源, 又能够为单相负荷提供220V的单相电源, 因此应用极为广泛。本文将通过读者容易理解的“地图法”介绍其相电压与线电压之间的比值关系, 并在读者对“地图法”有所掌握的基础上, 介绍我国常见的高压供电系统的中性点不同接地方式及其特点, 使读者对高压电力系统不同接地方式的采用原因加以理解。在高压供电系统中一般存在三种中性点接地方式:1) 中性点不接地;2) 中性点经消弧线圈接地;3) 中性点直接接地。本文将对以电源中性点的上述三种接地方式的特点进行逐一分析, 其中笔者总结的“地图法”将为读者理解相关内容提供帮助。
1 中性点直接接地的220/380V低压供电系统
图1-a是中性点直接接地的220/380V低压供电系统的电路图, 其中任何一根相线与零线之间的电压为220V, 任何两根相线之间的电压为380V, 它们之间的电压数量关系可以用“地图法”来说明:如图1-b为一张“地图”, 上面标注了U、V、W、N共四个点, 其中U、V、W三个点构成一个边长为220m的等边三角形, N点恰好位于等边三角形的中央。只要用尺子量一下就会发现, N点与U、V、W任何一点之间的长度均为220m。如果实际距离的220m和380m距离过远, 不便于测量的话, 读者可以在纸上画出边长为380mm的等边三角形, 量一下中心点N到U、V、W任何一个顶点的距离均为220mm。在是中性点直接接地的220/380V低压供电系统中, U、V、W、N四个点之间的电压关系与“地图法”中U、V、W、N四个点之间的距离关系是一样的。如果把220看做为1, 则380可以看做 () , 以上关系可用图1-c表示。
“地图法”是笔者用来解释三相供电系统中的电压关系而采用的方法, 这种方法易于读者理解和掌握, 避免了读者花大量的时间学习正弦函数的加减运算, 也避免去了读者学习“相量法”而遭受抽象理解之苦。“地图法”也会给读者理解以下三方面的知识提供帮助。
2 中性点不接地的高压供电系统
2.1 采用的情况
我国3~66KV的电力系统, 特别是3~10KV的电力系统, 一般采用中性点不接地的运行方式, 如图2-a所示。由于各相电力线路本身与大地之间存在一定的对应面积, 因此各相与大地之间存在天然的电容值。
2.2 正常工作时的电压关系
中性点不接地的高压电力系统, U、V、W任何一条相线对中性点N的电压若为1, 则各条相线彼此之间的电压则为 (线电压) , 三相负载的电压取自线电压, 其值也为。此时图2-a的中性点N有两个, 读者应特别注意, 图2-b中显示U、V、W各相的对地电压值为1。
2.3 正常工作时的对地电容电流
由于各相电力线路与大地之间自然存在电容值, 因此通过自然分布于各相线路与大地之间的电容, 会有感应电流产生, 其电流值一般较小, 仅达到几安培或十几安培。
2.4 单相故障接地时的电流、电压分析
图2-c显示, 其中有一相 (如W相) 电力线路发生了单相故障接地, 则接地电流会从C相通过接地点, 流经另外两相的对地电容形成电流回路, 理论计算表明, 故障相的接地电流会达到正常对地感应电流的3倍左右。若此时流过故障接地点的接地电流值仍然较小, 不会引起接地电弧的产生, 则这样的高压电力系统一般采用中性点不接地的运行方式 (如图2-a所示) 。如果此时的接地电流值较大, 能够在故障接地点产生接地电弧, 则应该采用中性点经消弧线圈接地的运行方式, 通过消弧线圈的作用, 消除接地电弧。
图2-d显示了两个重要信息: (1) 由于W相与大地相连接, 因此在图中“W”与“地”相重合, 成为了一个点, 其他非故障相U和V的对地电压不再是1, 而升高为。因此, 设计高压电缆时, 其各相的对地绝缘不应按照1来设计, 而应按照来设计, 即应按线电压来设计。 (2) U、V、W之间的线电压与没有发生变化, 仍为, 及输送给负载的电压没有发生变化, 负载的工作不收影响。这就是我国3~66KV的电力系统, 特别是3~10KV的电力系统, 一般采用中性点不接地的运行方式的原因。
3 中性点经消弧线圈接地的高压供电系统
3.1 采用的情况
我国3~66KV的电力系统, 若单相故障接地电流值较大, 能够在故障接地点产生接地电弧, 则应该采用中性点经消弧线圈接地的运行方式。
3.2 故障接地时电流、电压分析
如果有一相电力线路发生单相故障接地 (如图3-a所示W相发生单相故障接地) , 则故障点与其它两相对地电容之间及故障点与消弧线圈之间均会形成电流回路, 由于消弧线圈为电感性质, 对地电容为电容性质, 则两个回路电流方向相反, 相互抵消, 接地点的总电流大大降低。可见, 在消弧线圈的帮助下, 一般可消除对地电弧。
W相发生单相接地故障后, “W”与“地”相重合 (如图3-b所示) , 成为了一个点, 其他非故障相U和V的对地电压不再是1, 而升高为。这种情况设计高压电缆时, 各相的对地电压仍应按线电压来设计。
另外, 无论是中性点不接地还是中性点经消弧线圈接地的电力系统, 一旦发生单相接地故障, 系统短时间内可以继续工作, 因为此时U、V、W之间的电压与正常工作时相同, 负载工作不受影响, 但系统应当发出报警信号, 工作人员应及时排除故障;若单相接地故障发生的时间较长, 则有可能再有一相发生接地故障, 形成两相接地短路, 这是不允许的。
4 中性点直接接地的高压供电系统
4.1 采用的情况
我国110KV及以上的高压、超高压电力系统, 一般采用中性点直接接地的运行方式。
4.2 单相故障接地时的电流、电压分析
当如图4-a所示, W相发生单相故障接地时, 巨大的电流就会在W相电源线圈、故障接地点、电源工作接地点、电源中性点之间形成回路, 这个电流是对地短路电流, 此时保护装置应及时跳闸, 否则电路将被烧毁。
从电压方面分析, 若W相发生故障接地, 则N、W、“地”三点将连接到一起, 三点重合, 非故障相U、V的对地电压仍为相电压1, 并没有升高为。因此, 在110KV及以上的高压、超高压系统采用中性点直接接地的长处是, 各相对地电压只需按照相电压1来设计, 而不必按照线电压来设计, 工艺上的难度大大降低。
通过本文的介绍, 读者可以在掌握“地图法”的基础上, 对我国电力系统中性点的运行方式有进一步的了解, 对其原理有更为深入的理解, 希望本文对从事电力系统运行工作的专业人员的工作有所帮助。
参考文献
[1]张祥军.企业电力系统及运行[M].北京:中国劳动社会保障出版社, 2007.P1-P13.
[2]http://www.onestudy.net/me/snake.htm, 一学网
[3]陈锦玲.Protel 99SE电路设计与制板快速入门[M].北京:人民邮电出版社, 2008.8.P89-P120.
电力外线的接地系统 篇9
1 通信模块的软件设计
通信模块示意图结构如上图1所示。软件设计的首要问题是TC35短消息模块的接口开发, 包括TC35初始化、工作方式和通信模式设定等等, 其设置方式主要是利用AT指令 (结构为AT+命令=参数) 。例如指令AT+CMGF=0把TC35模块的短消息工作模式设置为PDU格式, 指令AT+CMGL=0读取手机上全部未读过的短消息, 具体的相关AT指令即可查询到相关资料。
在软件设计过程中, 另外一个重点就是保证数据传输的可靠性。为使数据实现可靠性传输, 主要考虑了三个方面的问题: (1) 防止由于其他非正常的SMS内容对整个系统造成的干扰; (2) 防止由于接口电路本身受到各种电磁干扰引起的数据错误; (3) 防止GSM网络繁忙时短信发送失败。对于第一种问题:介入当前短信息的大范围使用, 出现众多的垃圾信息。为了系统不受该类信息的影响, 装置在接收到SMS信息之后, 立即判断出信息的来源。由于从GSM通讯模块读出的内容包括了发送信息的GSM通讯模块的卡号, 只要判断该号码是否与原来设置在线监测装置的通讯模块的卡号一致, 若不一致则直接删除处理。对于第二个问题:可以采用合理的电源滤波电路和可靠的接口电路进行处理。处理器与GSM通讯模块采用比较低的通讯速率, 对传输数据进行累加和的方式进行校验判断, 如出现错误则返回相应信息, 同时要求对方重新发送信息。对于第三种, 在进行短消息发送时考虑到GSM网络有时会出现网络繁忙出现发送失败的情况, 为了保证短消息能够发送成功, 在短消息发送失败后会自动重发三次。
2 硬件系统的实现
由于在电力线路上除了输电线路外, 没有其它任何物体, 而且拆接地线和挂接地线时线路上极有可能有残压, 故一般的传感器因为电磁干扰的影响很难准确的采集信号。
2.1 超声波测距软件设计
在此设计过程中主要是利用了单片机内部的两个定时/计数器T0和Tl, 其中T0口用于产生超声波的发射中心频率, T1口产生计数频率。在本文的设计中采用的工作方式都是方式1, 因为这种方式计数范围大, 不必频繁地产生计数中断便可完成所需测距功能, 还可以大大减少计时误差。
2.2 超声波测距原理
超声波测距的原理是采用渡越时间法TOF (time of flight) 。首先测出超声波从发射到遇到障碍物返回的时间, 乘以超声波的速度再除以二, 即可得到声源和障碍物之间的距离:
其中:C为超声波在空气中的传播速度, 在通常情况下超声波的传播速度取341 m/s;T为超声波发射出去到接收到回波所需时间;D为所需测量的距离。
超声波测距电路时用到了两个重要的频率, 在此装置设计时是利用单片机来产生频率。第一个频率, 超声波的发射中心频率信号本来就是40k Hz, 并由单片机的P3.0口输出。这是由单片机内部的定时器由软件编程所产生。第二个频率是单片机进行的计数频率。当定时器/计数器为计数工作方式时, 外部脉冲的下降沿将触发计数。为了方便计算, 本文设计的一个时钟周期内所测距离和超声波测距精度均为0.01 m。超声波从发射器的声波发出, 再由反射物反射到接收器, 所传播的距离为2倍测量距离。因此要设计成在一个时钟周期内超声波所传播的距离为0.02 m, 考虑到在标准状态下超声波的传播速度为341 m/s, 便可以计算出定时器的溢出频率为l7.05 k Hz。
3 电力线路工作中挂接地线的常见问题分析
(1) 填用第一种工作票, 在接到调度许可开始工作的命令后, 认为线路既已停电, 可不必验电, 就挂接地线。“验电”是“挂接地线”前一个绝不可少的步骤, 因为线路停电的倒闸操作一般是由变电操作人员实施, 对线路工作人员来说, “验电”才是真正的第一项技术操作内容, 是对“停电”的现场确认手续, 是能否进入下一个工序——挂接地线的判据, 可以有效地消除“停错电或要停电而未停电”的人为失误带来对人身安全的威胁, 实现线路工作人员自我保护。因考虑到线路工作多在野外, 点多面广线长, 即使是在工作地段两端挂接地线后, 在分支线挂接地线和工作相挂辅助接地线之前, 一般情况下也要先验电, 以策安全。
(2) 不在工作票上注明的接地杆塔挂接地线、少挂接地线或擅自改变接地点。工作票制度是电力生产中保证安全的重要组织措施之一, 严格和正确执行工作票制度是电力安全生产的基本要求, 评定工作票合格的条件包括两个方面:票面合格和实施正确, 缺一不可。工作票的实施正确尤为重要, 因为安全生产应注重“过程治理”和“现场落实”。少挂接地线的错误是显而易见的, 而临时改变接地点在技术上不一定会出错, 错在执行工作票制度的不严厉。不严格按照票面要求操作, 使好的措施流于形式, 助长个人的随意性, 这种作风与电力生产作业标准化、规范化的基本要求背道而驰, 对安全生产的危害极大, 应厉行禁止。
(3) 挂接地线没必要设专人监护。《电业安全工作规程》 (电力线路部分) (DL409-91) 只明确了验电时应有专人监护, 对挂接地线则未提及。正如前述, “验电”和“挂接地线”是密不可分的前后工序, 挂接地线时设专人监护既顺理成章, 也有必要, 其意义在于挂接地线操作的各项安全技术要点可以得到监督实施, 防止一些工作人员各施各法或偷工减料的不规范动作出现, 从制度落实上保障安全生产。
(4) 假如不是在线路三相上进行工作, 就可以只在工作相 (单相或两相) 上挂接地线, 没必要将三相短路接地。当发生三相对称来电时, 在单相或两相接地的情况下, 接地处会产生一个Id R的对地电位升高 (其中Id为短路电流, R为接地电阻) , 可能对工作人员产生伤害。而采用三相短路接地时, 因为短路处的三相短路电流之和为0, 短路处的对地电位为0, 不会有触电的危险。所以, 三相短路接地是必需的。
(5) 工作相的辅助接地点越多越好。在邻近带电线路的停电线路上作业时, 若有感应电压反映在停电线路上, 应在工作相上加挂辅助接地线, 以消除感应电压的影响。但要注重为防止感应可能产生的环流, 同一座杆塔不宜有2个或2个以上的接地点。
参考文献
[1]吴工文;变电站设备与微波站设备防雷接地[J];上海电力, 2009 (4)
[2]李景禄, 吴维宁, 胡毅, 李从旺, 张海峰;110kV平宝线杆塔接地改造及防雷效果分析