电力系统接地方式(华中科技大学）

电力系统接地方式华中科技大学刘浔CEEE,HUST电气与电子工程学院一、概述二、电力系统的中性点接地三、低压配电系统的接地四、低压系统的接地与接零保护五、防雷接地六、接地电极电气与电子工程学院CEEE,HUST1、电气安全基本概念（1）电气事故：指由电流、电磁场、雷电、静电和某些电路故障等直接造成建筑设施、电气设备毁坏，人或动物伤亡，以及引起火灾和爆炸等后果的事件。（2）触电电流：指通过人体或动物体并具有可能引起病理、生理效应特征的电流。（3）故障电流：指由绝缘损坏或绝缘被短路而造成的电流。CEEE,HUST电气与电子工程学院一、概述（4）绝缘：1）指导体绝缘后所获得的全部性能；2）指所有用于使器件绝缘的材料（5）绝缘电阻：指用绝缘材料隔开的两个导体之间，在规定条件下的电阻。（6）人体总阻抗：指人的体内电阻与皮肤阻抗的矢量和。CEEE,HUST电气与电子工程学院（7）电气间隙：指两导电部分之间的最短直线距离。（8）保护间隙：指带电部分与地之间用以限制可能发生最大过电压的间隙。（9）隔离：1）使一个器件或电路与另外的器件或电路完全断开。2）用隔开的办法提供一种规定的防护等级以隔开任何带电的电路。（10）安全距离：指为防止人体触及或接近带电体，防止车辆或其它的物体碰撞或接近带电体等造成的危险，在其间所需保持的一定空间距离。CEEE,HUST电气与电子工程学院（11）触电：人体接触设备的带电体，导致电流通过人体，造成各种伤害人体的感觉，并危及生命。触电形式有三种：1）单线触电：人站在地面或其他接地体上，身体其他部分触及某一相带电体所形成的触电。其危害程度与电网的中性点是否接地有直接关系。2）双线触电：人体两处同时触及两相带电体所形成的，危害程度大于单线触电。3）跨步电压触电：多发生在输电线断线，且断线带电下坠与大地接触构成短路，或某接地电阻偏大，在发生雷击或接地故障时，有大量电流流入大地，因而在接地点周围大地上产生了电压降。当人接近接地点时，两脚之间承受了跨步电压而形成触电。CEEE,HUST电气与电子工程学院（12）接地：将电气设备的某一部分通过接地装置同大地紧密连接起来。接地可分为正常接地和非人为的故障接地两类。（13）接零：将电气设备的金属外壳等与中性点直接接地系统中的零线相连。零线是指与变压器直接接地的中性点连接的中性线。（14）重复接地：将零线上的一处或多处，通过接地装置与大地再次可靠地接地。（15）接地体：埋入地中并直接与大地接触的金属导体。CEEE,HUST电气与电子工程学院（16）接地线：电气设备、电力线路杆塔的接地螺栓与接地零线连接用导体。（17）接地装置：接地体与接地线的总和。（18）接地电阻：接地体对地电阻和接地线电阻的总和，称为接地装置的接地电阻，其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，该电流为工频电流。若为雷电流则此时的接地电阻称为冲击接地电阻。CEEE,HUST电气与电子工程学院（19）安全电压：不危及人身安全的电压称为安全电压。通常，安全电压取决于人体允许安全电流和人体电阻。（20）安全电流：不致引起人体发生心室颤动的最大电流。CEEE,HUST电气与电子工程学院从确保人身安全的观点出发，工频电流流经人体电流的大小和持续时间，应小于引起心室纤维性颤动的电流值和持续时间。（21）接触电压：指人体同时触及接地电流回路两点时承受的电位差。（22）跨步电压：当人在接地电流流散的区域内行走时，由于地面各点电位不同，因此在两脚之间（一般按0.8m考虑）存在电位差。在跨步电压作用下，人也会触电。CEEE,HUST电气与电子工程学院2、接地定义接地:把设备的某一部分通过接地电极与大地紧密连接起来。3、接地作用防止人身遭受电击防止设备和线路遭受损坏预防火灾和防止雷击防止静电损害保障电力系统正常运行电气与电子工程学院CEEE,HUST4、接地分类工作接地：电力系统中的某一点，直接或经特殊设备与大地作电气上的连接，以保证系统正常稳定运行。保护接地：将一切在正常时不带电而在绝缘损坏时可能带电的金属部分（例如：各种电气设备的外壳；配电装置的金属构架等）接地，以保证工作人员的安全。防雷接地：为了避免雷电危害人身及设备，将强大的雷电流导入大地所实施的接地。电气与电子工程学院CEEE,HUST•5、系统接地方式•中性点直接接地中性点有效接地系统•中性点经消弧线圈接地中性点非有效接地系统•中性点经电阻接地谐振接地系统•中性点不接地CEEE,HUST电气与电子工程学院•6、影响接地方式选择的因素•供电可靠性•安全因素•过电压•继电保护的选择性和灵活性•通信干扰CEEE,HUST电气与电子工程学院7、接地与接零的技术要求（1）根据《电力设备接地设计技术规程》规定：由同一台发电机，同一台变压器或同一段母线供电的低压线路，不宜同时采用接零和接地两种保护方式。因为，如果将某些设备采用保护接地，另一些设备采用保护接零，则当采用保护接地的设备漏电时，保护接零的设备外壳也将同时带电。CEEE,HUST电气与电子工程学院《建筑电气设计技术规程》JGJ16-1983对电气设备的接地有如下规定：在中性点直接接地的低压电力网中，电力装置宜采用低压接零保护。在中性点非直接接地的低压电力网中，电力装置宜采用低压接地保护。由同一台发电机、同一台变压器或同一段母线供电的低压电力网，不宜同时采用上述两种保护方式。在中性点直接接地的低压电力电网中，当全部采用低压接零保护确有困难时，也可以同时采用上述两种方式，但不接零的电力装置或线段，应装设能自动切除接地故障的装置（如漏电保护装置等）。CEEE,HUST电气与电子工程学院（2）在中性点直接接地的低压电网中，所有设备的外壳宜作接零保护，接在保护地线（PE线）上；N线（中性线）与外壳绝缘。（3）在中性点不直接接地的电网中，所有设备的外壳宜作接地保护。（4）禁止在保护地线（PE线）或保护中线（PEN）上装设熔断器或单独的断流开关。（5）保护地线PE或保护中线PEN必须有足够的截面，以保证故障时短路电流的通过，并满足机械强度对最小尺寸的要求。CEEE,HUST电气与电子工程学院8单独接地、共同接地和重复接地单独接地是指将电器装置和金属外壳各自分别就近进行接地；或将同一性质的装置集中连组再单独接地。共同接地是指不同性质的接地采用共同接地装置，或将不同性质的接地装置用等电位连结成共同接地装置。重复接地是指零线上工作接地以外其它点的再次接地。重复接地是提高TN方式安全性能的重要措施。CEEE,HUST电气与电子工程学院重复接地的保护作用如下：（1）降低漏电设备对地电压（2）减轻零线断线的危险（3）缩短故障持续时间（4）改善防雷性能CEEE,HUST电气与电子工程学院（一）中性点不接地1、正常运行二、电力系统的中性点接地电气与电子工程学院CEEE,HUST2、单相接地故障电气与电子工程学院CEEE,HUST•单相接地时的电容电流CEEE,HUST电气与电子工程学院3CIUC3、中性点不接地方式的适用范围电气与电子工程学院CEEE,HUST（1）电压小于500伏的装置（380/220伏的照明装置除外）；（2）3~10千伏电力网，当单相接地电流小于30安时，如要求发电机能带单相接地故障运行，则当与发电机有电气连接的3~10千伏电网的接地电流小于5安时；（3）35~60千伏电力网中，单相接地电流小于10安时。（二）、中性点经消弧线圈接地电气与电子工程学院CEEE,HUST电气与电子工程学院CEEE,HUST3CIUC213LC单相接地时的电容电流当IL=IC时电气与电子工程学院CEEE,HUSTLCIKI补偿度：脱谐度：1CLCIIKI完全补偿欠补偿过补偿电气与电子工程学院CEEE,HUST补偿方式：IL=ICIL＜ICIL＞IC适用范围：电气与电子工程学院CEEE,HUST广泛应用于3～60千伏电压等级的电力网存在的问题：（三）中性点直接接地电气与电子工程学院CEEE,HUST•适用范围：我国：110KV及以上系统国外：220KV及以上系统CEEE,HUST电气与电子工程学院（四）电力系统中性点经电阻器接地电气与电子工程学院CEEE,HUST•中性点经电阻接地优缺点CEEE,HUST电气与电子工程学院（五）电力系统中性点经电抗器接地电气与电子工程学院CEEE,HUST中性点经高阻抗接地方式：高电阻接地方式的优点:缺点:高阻抗接地方式的优点:CEEE,HUST电气与电子工程学院CEEE,HUST电气与电子工程学院（六）接地方式的比较电气设备和线路的绝缘水平继电保护工作的可靠性供电的可靠性与故障范围对通信和信号系统的干扰CEEE,HUST电气与电子工程学院考虑下列因素：接地方式综合评价：中性点不接地方式谐振接地方式电阻接地方式中性点直接接地方式CEEE,HUST电气与电子工程学院方式选择：220千伏及以上电压的电力网110～154千伏的电力网20～60千伏电力网3~10千伏电力网1000伏以下的电力网CEEE,HUST电气与电子工程学院三、低压配电系统的接地（一）接地制式的基本组成1、电气设备接地系统的组成部分CEEE,HUST电气与电子工程学院2、配电系统接地系统的组成部分CEEE,HUST电气与电子工程学院粗线（L）中性线(N)保护中性线(PEN)电源接地点人工接地点（二）接地制式的分类接地制式按配电系统和电气设备不同的接地组合来分类。按照IEC（国际电工委员会）规定，接地制式一般由两个字母组成，必要时可加后续字母。CEEE,HUST电气与电子工程学院•第一个字母表示电源接地点对地的关系：T－（法文Terre的首字母）表示直接接地；I－（法文Isolant的首字母）表示不接地（包括所有带电部分与地隔离），或通过阻抗与大地相连。•第二个字母表示电气设备的外露导电部分与地的关系：T－表示独立于电源接地点的直接接地；N－（法文Neutre的首字母）表示直接与电源系统接地点或与该点引出的导体相连接。CEEE,HUST电气与电子工程学院CEEE,HUST电气与电子工程学院•后续字母表示中性线与保护之间的关系：C（法文Combinaison的首字母）表示中性线N与保护线PE合并为PEN线，S（法文Separateur的首字母）表示中性线与保护线分开，C-S表示在电源侧为PEN线，从某点分开为N及PE线。•按接地制式划分的配电系统有TN－S、TN－C、TN－C－S、TT、IT等。（三）各类系统的组成和特点CEEE,HUST电气与电子工程学院1.TN系统所有电气设备的外露导电部分接到保护线上，与配电系统的接地点相连。（1）TN-C系统在TN-C系统中，保护线PE与中性线N合并为PEN线，在三相负荷不平衡时，PEN线上有电流。因此所采用的保护装置要合适，当单相短路电流大于其整定电流的1.5倍时，即能迅速动作；为了保证在发生事故时有足够的单相短路电流，PEN线要有足够大的导线截面。CEEE,HUST电气与电子工程学院CEEE,HUST电气与电子工程学院L1L2L3PENNPEPE（2）TN-S系统在TN-S系统中，保护线和中性线分开用电设备外露可导电部分接到PE上。在正常工作时PE线上没有电流，因此设备的外露可导电部分不呈现对地电压。一旦发生一相带电部分与设备的外露可导电部分短接事故，由于PE线的电阻很小，将产生很大的短路电流使保护装置迅速切断电源。该方式比较安全，但费用高。应用场所：环境条件比较差的场所，也适用于数据处理、精密检测装置的供电系统。CEEE,HUST电气与电子工程学院CEEE,HUST电气与电子工程学院L1L2L3NPENPEPE（3）TN-C-S系统在TN-C-S系统中，PEN线自某点起分为保护线和中性线。共用部分截面铜芯不得小于10mm2，铝芯不得小于16mm2，如系电缆芯线，则不得小于4mm2。应用场所：环境较差的场所。要求PE线与N线分开后，不得再合并。CEEE,HUST电气与电子工程学院CEEE,HUST电气与电子