电力系统中的保护接地

电力系统中的保护接地湖南省水利水电学校王伟平保护接地是把故障情况下可能出现接触电压的电气装置外露可导电部分与独立的接地装置相连 接，是防止触电的一种技术措施。一、保护接地原理利用接地装置足够小的接地电阻值，降低故障设备外露可导电部分对地电压，使其不超过安全电 压极限值，达到防止接触电压触电的目的。高压系统的保护接地，除限制对地电压外，在某些情况下， 还有促成系统中继电保护动作的作用。1 .不接地系统中的保护接地（1T系统）如果设备外露可导电部分不接地，当设备绝缘损坏，发生单相接地故障并有人触及设备外表时， 接地电流通过人体和电网对地阻抗形成回路，当故障点的阻抗忽略不计时，相当于人体直接单相触电。 当设备外壳与接地装置相连接时，保护接地电阻和人体电阻相并联，且保护接地电阻远小于人体电阻。 比较上述两种情况，对地电压大大降低，只要控制保护接地电阻在适当范围内，就可保证对地电压不 大于安全电压值。在IT系统中，保护接地的效果是明显的。2 .接地系统中的保护接地（IT系统）在中性点接地的系统中，若设备无保护接地，当设备绝缘损坏发生单相接地故障，并有人触及外 露可导电部分时，相当于接地系统中人体单相触电，一般对地电压接近于相电压。若设备采用保护接 地，保护接地电阻和人体电阻并联，此时设备外露可导电部分对地电压将随保护接地电阻的减小而降 低，从而减小触电伤害程度。二、保护接地应满足的条件保护接地发挥防触电作用的基本原理是降低故障设备的对地电压，为满足上述条件可采取下列措 施：1. 降低保护接地电阻；2. 采用漏电保护装置；3. 将TT系统改为TN系统，即将保护接地改为保护接零，也能取得较好的效果。三、保护接地电阻的确定就是并联电路中的小电阻（保护接地电阻）对大电阻（人体电阻）的强分流作用。因此，接地电阻的 数值对于保护的效果是至关重要的。该数值可以根据电网可承受的接地故障电流和允许的设备外露可导电部分的最大对地电压来确定。1 .中性点不接地的380/220V系统的接地电阻值这种系统，电网电压较低，长度有限；电网对地电容不大，由于人体接触低压电气设备的机会较 多，规程要求：接地电阻小于4e。当变压器的容量在100kVA以下时，接地电阻可放宽至不大于10Q。2 .中性点不接地或经消弧线圈接地的高压系统的接地电阻值由于高压系统的接地电流已经比较大，要把设备外露导电部分的允许最大对地电压限制在安全电 压以下，势必要求将接地电阻降至很”低，在技术上是不易做到的。对这类系统，允许设备外露导电 分对地电压可放宽至120V或250V，视高、低压设备的接地装置是共用还是分开敷设而定。高、低压设备共用一套接地装置时，要求Re120/Ie(Q )；高、低压设备各有独立的接地装置时， 要求Re250 /Ie(Q )以上两种情况下，都要求接地电阻不超过100。3 .中性点直接接地的高压系统的接地电阻值我国额定电压在110kV及以上的电网几乎都是采用中性点直接接地方式运行，称之为大接地短路 电流系统。在这种系统中，已无法用保护接地的方法来限制碰壳设备的对地电压不超过某一安全范围， 而是靠继电保护迅速切除电流来保障安全。四、保护接地的范围电气设备的下列金属部分均应接地：(1) 电机、变压器、电器等的底座和外壳；(2) 电力设备传动装置；(3) 互感器的二次绕组；(4) 配电屏与控制屏的框架；(5) 屋内外配电装置的金属构架和钢筋混凝土构架，以及靠近带电装置部分的金属栏和金属门；(6) 交、直流电力电缆接线盒、终端盒的外壳和电缆的外皮、穿线钢管等；(7) 装有避雷器的电力线路杆塔；(8) 装在配电线路杆上的开关设备、电容器等电力设备；(9) 销装控制电缆的外皮，非金属铠装或者非金属护套电缆的屏蔽芯绒。电气设备的接地与接零保护赵娥君杭州应用工程技术学院(310012)随着农村生活水平的不断提高，特别乡镇企业、个体企业的迅速发展，人们 接触的电气设备日益增加，为此必须学习掌握一定的用电知识，以便正确地使用 电气设备，避免人身伤害和设备损坏事故的发生。接地和接零都是为了防止人身 触电事故和保证电器设备正常运行所采取的措施。所谓接地就是将电器设备的任 何部分与大地作良好的电气接触。与土壤直接接触的金属称为接地体，接地体和 电气设备的金属联线称为接地线，接地体和接地线合称为接地装置。所谓接零就 是在中线接地的低压系统中，将电气设备的外壳与供电线路的中性线相联接。除 了不遵守操作规程或粗心大意误触到裸露的带电设备外，许多触电事故是由于接 触了因电器绝缘损坏等原因而使平时不该带电的金属外壳突然带了电而引起的。 根据接地和接零所起的作用不同，常有下列几种：1电气设备的保护接地保护接地就是把电器设备在正常情况下带电的金属外壳及与外壳相联的金 属构架用接地装置与大地可靠地联接起来，保护接地一般用于中性点不接地的低 压系统中。在图1(a)所示中性点不接地的系统中，当接在这个系统上的设备由 于一相绝缘损坏而使外壳带电，而外壳又未接地时，若人体触及机壳，将由于线 路与大地之间存在分布电容和绝缘电阻，而使电流通过人体，分布电容和绝缘电 阻与另二相构成回路，在系统绝缘性能下降时，就有触电的危险。电气设备外壳 采用保护接地后，如图1(b)所示，在人体触及外壳时，由于人体电阻(一般1000。）与接地电阻（一般4。）并联，通过人体的电流很小，不会有危险，从而 避免了触电事故的发生。2电气设备的保护接零保护接零就是将电气设备的金属外壳接至零线（又称中性线）上，适用于中性 点接地的三相四线制低压系统，如图2所示。采取保护接零措施后，当电气设备由于绝缘损坏而与外壳相接时，就形成了 单相短路，将使短路保护装置迅速动作而切断电源，防止了触电事故的发生。农村用电中一般都采用低压三相四线制（如380/220V）供电系统，在采用保 护接地或保护接零时要注意以下几个问题：（1）对于中性点接地的三相四线制系统，只能采用保护接零，不能采用保护 接地。在图3中，当采用保护接地后，电气设备由于绝缘损坏而碰壳时，其短路电 流为：式中R。、Rd分别为系统中点和用电设备的接地电阻。对于380/220V的供电 系统，设 Ro和Rd均为4。，贝UI =sc2204 + 4= 27.5 A为了保护装置能可靠地动作，接地短路电流应小于继电保护装置动作电流的 1.5倍或熔丝额定电流的3倍，因此27.5A的接地电流只能保证断开动作电流小 于27.5/1.5 = 18.3A的继电保护装置或额定电流小于27.5/3 = 9.2A的熔丝。若 电气设备容量较大，就得不到保护，接地电流将长期存在，外壳也将长期带电， 其对地电压为：Ud=衣X22O=110V该电压对人体是不安全的。(2 )不允许在同一电流上将一部分用电设备接零，另一部分接地。在图4中当接地的设备发生碰壳而保护装置又不动作时，中线对地之间 存在电压，其值为：U =衣；衣%X22O=110V这时，其它接零的设备外壳对电地电压均为110V，这是很危险的。1时昱电椎容评玄(3)采用保护接零时，接零的导线必须接牢固，以防脱线。在零线上不允许 安装熔断器或开关，同时接零的导线阻抗不能太大。(4)采用保护接零时，除系统的中点接地外，还必须在零线上一处或多处进 行接地，即重复接地。在图5中，若不采取重复接地，则一旦出现中线断线的情况，那么接在断线 后面的用电设备出现端线碰壳时，保护装置将不会动作，该设备及后面的所有接 零设备外壳都将存在近于相电压的对地电压。