从接地系统的一个小问题入手掌握接地知识(电工接地辅导课件).docx

提到接地系统，可以说一直是大部分弱电从业者的难点。一方面是接地系统更多用于强电中，另一方面在弱电实际工程中很多人接触接地系统也不多。但是对于接地的原理我们应该是要掌握的。有人问：为什么回路电流走零线不走地线,而漏电流走地线不走零线，零线地线原理是什么？如图所示，一直搞不清楚地线和零线的原理，地线的两端分别是什么，保护中性线的两端是什么。漏电流为什么走的地线而回线的电流不走地线？这个问题很仃典型，对保护中性线错误的认识表述很到位，的确是许多人的认知盲区.零线的准确匕称是保护中性线.先说答案：这个主题本身就是错的“要知道，保护中性线是中性线与地线的合并线，保护中性线包括了地线功能在内。那应该怎么线的中性线No三条相线对N线的电JK均为22OV,相线之间的电压则为38OV,我们知道，交流电压的表达式为：=、二.而交流电流的表达式为：，、?/，；“小注意到一个事实，当三相平衡时，中性线总线上的电压和电流有如下特性：UN=>2U+2tStn(u<+120)+V2Ursi”(u«+240)0在图I中，具有此特性的只有标注fN字样的中性线总线，而中性线支线是不具有此特性的。对于中性线支线来说，流过中性线的电流与相线电流大小相等方向相反。我们再来看图I。图I中的中性线发生.了断裂，于是在断裂点的前方，中性线的电压依IrI为零,但断裂点的后方若三相平衡时，它的电用为零：但若三相不平衡，则断裂点后方的中性线电压会上升，最高会升到相电压。事实上，我们发现，只要三相不平衡，尽管中性线并未断裂，但中性线的电压也会上升。我们看图2和图3：图2中，在变质器的中性点做了接地，此接地在国家标准和规范中，被称为系统接地“注意，这里的接地符号是接大地的意思.系统接地的意义有两个：第一个意义：系统接地使得变压器的中性线的电位被强制性地钳制在大地的零点位：第二个遨义：给系统的接地电流提供了一条通道：值得注意的是：图2中的N线因为有了工作接地.所以它的符号也变了，变成PEN,也就是题主主题中的保护中性线.保护中性线在这里，保护优先丁中性线功能.通过前面的论述我们已经知道，若保护中性线断裂，由于保护性中性线具有中性线功能，所以断裂点后部的保护性中性线电压可能会上升。事实上，保护性中性线断裂点后部的由电压完全由下式决定：UN=>2U+2tHs*11(w+120)+vz2t,r.srn(u+240)可以看出，如果八【7和1各不相同，则三相电压就不平缸保护性中性线电压U当然也不等于零。同理，我们可以看到保护性中性线断裂点后部的电流也与三相不平衡有关。再看图3.我们发现保护性中性线PEN中采取多点接地的方法，以避免出现保护性中性线断裂点后部电压上升的情况。注意哦，图2对应的接地系统叫做TN-C,而图3对应的接地系统叫做TN-C-S,看到现在，我们可以回答问题了。我们来看图4：s三>a智n零歧电Ia.Ipcn(牛£电工RPe世网电用Ipe<明电£，CJT零线的准确名称是保护中性线图4中，变压淞中性点接地，而用电设备的外壳直接接地。正常运行时，我们看到，用电设备的外壳根本就不会有任何电流潦过。现在，我们来分析1.3相对用电设备的外壳发生硬壳事故的情况。我们首先遇见的是外壳接地电阻仃五大这个基础参数。在国家标准GB50054低压配电设计规范中，把外壳接地后的电阻以及地网电阻合并叫做接地极电阻，并规定它的值不得大于4欧。但在工程上，一般认为接地极电阻为0.8欧。其次，我们需要知道保护性中性线电缆的电阻是多少。这个值可以根据具体线路参数来考虐。方便起见，不妨先规定这条保护性中性线电缆的长度是100米，电缆芯线截面是16平方充米，它的工作温度是30摄氏度，则它的电阻为：/-A>(4nP)-1.'x0g(i+000x30)»；-1.ft,-1oasInV1.1.1.-有了这两个数据，我们就可以来进行实际计算了。我们看图4的下图,我们发现当13相对用电设符的外壳短路时，保护性中性线中有电流流过，地网中也有电流流过。注意到保护性中性线电阻和地网电阻其实是并联的，按照中学的电学物理知识，我们知道并联电路的电流与电阻的阻值成反比，也即：;：°由此推得：式I由式1我们看到，地网电流与保护性中性线电阻和地网电阻的比值有关。我们把接地极电阻按4欧取值，把具体参数代入，得到地网电流为：即便我们按工程惯例接地极电阻取为0.8欧，得到地网电流为：6.J生喘(M51.AwU.O也就是说，地网电流只相当于保护性中性线电流的3%I5%而已！我们取为中间值，则地网电流只有保护性中性线电流的6%。这张BB怪在0!妻?«-:IIi在它没有号座地线电阻,也没有学虚零线电阻；德二：对于接地的概念模网,不知通察燎接地和保护接地的区别和意义；现在，我来提个问题：用电设备的外壳发生硬壳故障后，地网电流如此之小，与保护性中性线电流相比，几乎可以忽略不计，那么用电设备的外壳带电符长期存在。如此一来，必然会出现人身伤害事故。那么，在实际接线中，我们是如何来保护人身安全的？提示：这个问题的涉及面有点广，与低压配电网的接地形式有关,与用电设%的保护接零及保护接地有关，与TN-C系统下到底采用断路器保护还是采用漏电开关保护也有关。解答：从以上描述中我们看到，当发生单相接地故障时，地网电流很小，根本不足以推动断路器或者熔断涔执行保护。怎么办呢？国际电工委员会IEC提出了解决方案，这就是接地系统。在具体描述之前，我们先明确几个概念：第一个概念，什么叫做系统接地或者工作接地？系统接地（工作接地D指的是电力变压器中性点接地，用T来表示，没有就用1来表示。第二个概念，什么叫做保护接地？保护接地指的是用电设备的外克直接接地，用T表示。若外充接到来自电源的保护性中性线或者地线，则用N表示.第三个概念，什么叫做接地形式？接地形式有三种，分别是TN.TT和IT。TN下又分为TN-C、TN-S和TN-C-S。知晓这几个概念后，我们来看看IEC给出的有关TN-C和TT系统的原图。注意，这两幅图是不容置疑的，是有关接地系统的权威解择。第一幅图：TNC接地系统和TN-S系统由于电路中有系统接地，但负载外壳没有直接接地，而是通过保护性中性线PEN间接接地,所以该接地系统叫做TN-C。图中左上角就是变压器低质恻绕组,我们看到它引出了V条相线I.1.2113和一条PEN保护性中性线.注意到保护性中性线的左侧有两次接地，第一次在变压器的中性点，这叫做系统接地，第二次在中间某处，叫做重耳接地。重发接地的意义就是防止保护性中性线断裂后其后部保护性中性线的电压上升。值得注意的是负载。我们看到中间的负毂PEN首先引到外壳，然后再引到保护性中性线接线端子.这说明，保护性中性线PEN是保护优先的。值得注意的是：我们在前面已经描述过了，当发生给相接地故障时，流经地网的电流实际上只有N线电流的6%左右。因此，r系统下发生的单相接地故障电流相对TN要小得多。有了接地系统的解择，我们就可以问答问题1.需要适当地放大接地电流适当地放大接地电流，使得用电设备的前接断路器可以执行过电潦保护操作，这就是具有大接地电流的TN系统。2.加装漏电保护装置RCD,我们来看图5：图5中，我们看到变压涔的中性点直接接地，然后分开为N和PE,并且PE直延伸到负载则并接到用电设备的外壳上。所以，此接地方式属于TNs接地系统,当用电设备发生硬壳事故后，PE线的电阻当然小于地网电阻，并且PE的最前端还与N线相连，接地电流被放大到接近相对N的短路电流，则距高用电设备最近的上游断路涔会执行过电流跳间保护。图5中，我们还看到从二级配电用四芯电缆引了三条相线和N线到负载侧，PE线被切断了,而用电设备的外壳直接接地.于是当用电设备发生硬壳事故后，接地电流只能通过地网返回电源.此接地方式届于TN-S下的TT接地系统。由于TT卜通过地网的接地电流很小，所以IEC和国家标准都规定了必须安装漏电保护装置RCD,RCD的原理如下：漏电后，某相电流会增加，并且漏电流经过地网返回电源，则N线电流依然与先前一致。于是，零序电流互感器的磁路中会出现能通，其测量绕组中当然会出现电流，并驱动检测和控制部件使得前接断路器执行漏电保护动作。RCD的动作电潦可以在30充安以下，有效地保护了人身安全.小电潦接地系统概念小电流接地系统一一中性点不接地或经消弧线圈接地。大电流接地系统中性点直接接地的系统.I、划分标准在我国划分标准：X0，XI>45的系统属于小接地电流系统(美国和西欧X0X1.>3的系统属于小接地电流系统)其中：XO为系统零序电抗，X1.为系统正序电抗。2、原因分析在实际运行中，常会监视到母线电压不平衡的现象，引起母线电压不平衡的原因很多，处理的办法因故障而异。(1)母线电压互感器一相二次熔丝熔断。现象为中央信号警玲响，电压互感器一相电压为零，另外两相电压正常。如IOkV母线三相电压为OkV,6.1.kV,6.1kV°处理对策：退出低压等与该互感器有关的保护，更换：次熔丝。(2)母线电压互感器相次熔丝熔断。从电压表反应出相电压大幅度降低，其他两相电压有不同程度的降低.青海湖变母线电压为6.7kV,5.2kV,2.5kV.退出电压互感器检杳发现C相一次熔丝熔断，更换之后，投入运行，电压恢复正常。(3)出线回路发生接地，这是电网常见的不正常运行状态。发生接地时，故障相对地电压降低，金属性的完全接地时降为OkV,非故限相对地电压升高，金属性的完全接地时升为线电压。有的变电所有&”小电流接地选检装置&根据接地时产生零序电流，能判断出接地的线路。若变电所内无此装置，则通过运行人员的操作选出接地线路之后，通过及时调度通知线路维护人员去处理.因为接地时常引起母线避宙器爆炸、电压互感器发热喷油、高温的电弧容易损坏设备，引起线路另一点接地，造成两相短路，尤其是间歇性的接地还能引起网络电压不应有的升高。要根据运行经验及选检原则，先拉无电源、分支最多、线路最长、负荷最轻和无重吸用户的线路，后拉分支较少、线路最短、负荷较重和重要用户的线路.熟练掌握运行方式。如某一变电所，正常方式下两台主变并列运行，接地时，通常断开分段断路借来缩小杳找接地的范围。有一次，一台主变，发生.接地,运行人员误拉分段断路罂，造成了段母线失压的误操作。操作前要充分考虑功率平衡、保护配合、消弧线圈的调整、电压是否合格等问题.将变电所内的出线断路器逐一拉合之后，接地仍未选出，可能因为变电所内的母线及母线所属设相接地或两回出线同一相接地。选检有电源的线路，先将小水电解列，以免发生“撞车"事故。某一回路跳闸，同时出现母线接地.试送该网路通常不成功.其原因为：若一回线路发生A相接地，B、C两相对地电压升高，常引起另一回路绝缘薄弱处发生B相或C相击穿，形成两相接地短路，因电流厅感器接法为不完全星形,有2/3的机会只切除条线路。这时候，要比较两回线路负荷大小及性侦，送出一同线路,若线路瞬间接地，试送成功，不存在选网路的问题.选出接地线路后，应及时通知配电人员尽快处理，变电值班员要加强对所内设省的巡视工作。(4)出线回路缺相运行，这对农网变电所母线电压影响较大。35kV变电所负荷小，配网线路长，一同路分支的一相跌落熔断罂熔断，若该分支负荷较大，故障相旭负荷电压升高，非故障相电压有一定的降低。若分支负荷小，线路呈容性,或为小电源上网专线，故障相失去电容或电源，从而电压降低，非故障相电压较故障相电压高，这在定程度上影响母线电压的平衡度。选出该回路后通知配电人员处理.(5)多数35kV的农网变电所进出线及主变高压侧用跌落熔断器代替断路器，发生践落熔断涔一相熔断或线路断线，该农网变电所母线电压不平衡。缺相运行的变压器有异常响声，故障相电流为0。运行人员应及时更换熔断件,若线路断级，将该变电所全所停电，通知有关人员巡线、处理.(6)线路参数不平衡、三相负荷的不对称也会影响母线电压的平衡。我局共和变电所35kV母线三相电压分别为21kV,1.8kV,21.kV,春季检修,将长199km的共-塘-兴-曲-赛线退出运行后，三相电压均为21.kV,主要是线路换位不完善、线路参数不平衡引起的.3、单相接地故障小电流接地系统中单相接地故障是一种常见的临时性故障，当该故障发生时，由于故障点的电流很小，旦三相之间的线电压仍保持对称，对负荷设备的供电没有影响，所以允许系统内的设备短时运行，一般情况下可运行1-2个小时而不必跳闸，从而提i了供电的可靠性。但一相发生接地，导致其他两相的对地电压升高为相电压的数倍，这样会对设备的绝缘造成威胁，若不及时处理可能会发展为绝缘破坏、两相短路，弧光放电，引起去系统过压。然而当系统发生单相接地故障时，由丁构不成网路，接地电流是分布电容电潦，数值比负荷电流小得多,故障特征不明显，因此接地故障检测仍是一项世界难题，很多技术有待克服。4、小电流接地系统特点中性点不接地系统对r中性点不接地系统在稔态情况时，由于：.相电压以及各相线路参数都是相等的，因此容性电流也相等。各相电流等于负荷电流和对地电容电潦之和。经消弧线圈接地方式殷来说，电力系统常见的短路故障为单相对地短路故障，在发生了单相对地故隔时，一般情况下还可以继续带负荷运行一段时间，但是故障处对地电流一般比较大。可以设计消菰线圈的参数，从而使得在故障时的容性电流可以被消弧线圈的感性电流补偿，这样就可以到达降低故障电流的效果，减轻了故障后果以及影响。中性点直接接地对于IOkV以下的中低压电力系统，经消菰线圈接地的方式是比较常用的，但是在高压配电网中，i股情况之卜中性点都是直接接地。一旦发生接地故障后,电网不能再继续运行供电，如果再继续供电，其短路电流此时会显得特别大。因为，继电保护设备应瞬时动作，使开关跳闸，切除故障,中性点直接接地系统有缺点有有点，但大部分看中的是它在单相接地的时候，其点位与零非常的靠近，对地电压也会出现与相电压十分相近的情况。接地系统详解为什么回路电流走零线不走地线，而漏电流走地线不走零线，零线地线原理是什么？如图所示，一直搞不清楚地线和零线的原理，地线的两端分别是什么，保护中性线的两端是什么。漏电流为什么走的地线而回线的电流不走地线。快搞晕图中都是我自己标注的，可能有错误。这个问题挺好，好在两处：第一，标题好，直接切入主题；第二，对保护中性线错误的认识表述很到位，的确是许多人的认知百区。零线的准确名称是保护中性线。先说答案：题主的主题本身就是错的。要知道，保护中性线是中性线与地线的合并线，保护中性线包括了地线功晶在内。现在，我来回答问题。线的中性线N,三条相线对N线的电压均为22OV,相线之间的电压则为38OV。我们知道，交流电压的表达式为："=V2(”(d),而交流电流的表达式为：,=4")。注意到一个事实，当三相平衡时，中性线总线上的电压和电流有如卜特性：UN-V2Usin(wt)+¾Jin(u<+120)+戊UCSin(3+240)=0淬图I中，具有此特性的只有标注/N字样的中性线总线，而中性线支线是不具有此特性的。对于中性线支线来说，流过中性线的电流与相线电流大小相等方向相反。我们再来看图1。图1中的中性线发生了断裂，于是在断裂点的前方，中性线的电压依旧为零，但断裂点的后方若三相平衡时，它的电压为零：但若三相不平衡，则断裂点后方的中性线电压会上升，最高会升到相电压。事实上，我们发现，只要三相不平衡，尽管中性线并未断裂，但中性线的电压也会上升。我们看图2和图3：图2中，在变质器的中性点做了接地，此接地在国家标准和规范中，被称为系统接地.注意，这里的接地符号是接大地的意思.系统接地的意义有两个：第一个意义：系统接地使得变压器的中性线的电位波强制性地钳制在大地的零点位：第二个意义：给系统的接地电流提供r一条通道：值得注意的是：图2中的N线因为有了工作接地，所以它的符号也变了，变成PEN,也就是题主主题中的保护中性线。保护中性线在这里，保护优先于中性线功能。通过前面的论述我们已经知道，若保护中性线断裂，由丁保护性中性线具有中性线功能，所以断裂点后部的保护性中性线电压可能会上升。事实上，保护性中性线断裂点后部的由电压完全由卜式决定：UN=¾4s*n(,1,0+2Uisinu'1.+120)+2tcs11*(m+240)司以看出，如果卜力和，3各不相同，则：相电压就不平衡，保护性中性线电压当然也不等于零。同理，我们可以看到保护性中性线断裂点后部的电流也与三相不平衡有关。再看图3.我们发现保护性中性线PEN中采取多点接地的方法，以避免出现保护性中性线断裂点后部电压上升的情况。注意哦，图2对应的接地系统叫做TN-C,而图3对应的接地系统叫做TN-C-Se现在，我们可以回答题主的问题了。我们来看图4：零线的准确名称是保护中性线图4中，变压器中性点接地，而用电设备的外壳直接接地。正常运行时，我们看到，用电设备的外壳根本就不会有任何电流流过。现在，我们来分析1.3相对用电设备的外壳发生碰壳事故的情况，我们首先遇见的是外壳接地电阻有多大这个基珈参数.在国家标准GBSOo546低压配电设计规范中，把外壳接地后的电阻以及地网电阻合并叫做接地极电阻，并规定它的值不得大于4欧。但在工程上，一般认为接地极电阻为0.8欧。其次，我们需要知道保护性中性线电缆的电网是多少。这个值可以根据具体级路参数来考虑,方便起见，不妨先规定这条保护性中性级电缆的长度是100米，电缆芯线截面是16平方亮米，它的工作温度是30摄氏度，则它的电阻为：A=Q(I+，£=1.7X1.(1.+0.(XM3×30)×1,%0.120(Mi有这两个数据，我们就可以来进行实际计算f.我们看图4的下图，我们发现当1.3相对用电设备的外壳短路时，保护性中性线中有电流流过，地网中也有电流流过。注意到保护性中性线电网和地网电阳其实是并联的，按照中学的电学物理知识，我们知道并联电路的电潦与电阻的阻值成反比，也即：APmIpK.二。由此推得:J1-一/*XiI由式1我们看到，地网电流与保护性中性线电阻和地网电阻的比值有关。我们把接地极电阻按4欧取值，把具体参数代入，得到地网电潦为：/=/1=0.3即便我们按工程惯例接地极电阻取为OS欧，得到地网电流为:姐0.1200fJ=JK=b，-=°15J也就是说，地网电流只相当于保护性中性线电流的3%15%而已！我们取为中间值，则地网电流只有保护性中性线电流的6%。零线的准确名称是保护中性线。