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1、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, HUST,1、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
2、,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
3、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
4、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
5、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。,（ 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。,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
6、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。,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, HUST,4、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
7、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,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,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
8、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。,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
9、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
10、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。,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,（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, HUST,2、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,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 1
11、0千伏电力网，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, HUST,单相接地时的电容电流,当 IL = IC 时,电气与电子工程学院,CEEE, HUST,补 偿 度：,脱 谐 度：,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 = IC,IL IC,IL IC,适用范围：,电气与电子工程学院,CEE
12、E, HUST,广泛应用于360千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,（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,（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:,（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
13、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 110154千伏的电力网 2060千伏电力网 310千伏电力网 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,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
14、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
15、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TNS、TNC、TNCS、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,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.
