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1、电力工程基础电力工程基础合肥工业大学合肥工业大学 电气与自动化工程学院电气与自动化工程学院第四第四章章 设备工作接地与保护接地设备工作接地与保护接地4.1 概述概述合肥工业大学合肥工业大学 .电气与自动化工程学院电气与自动化工程学院4.2 工作接地工作接地4.3 保护接地保护接地4.4 保护接零保护接零第四第四章章 设备工作接地与保护接地设备工作接地与保护接地4.1 概述概述 I合肥工业大学合肥工业大学 .电气与自动化工程学院电气与自动化工程学院地中电流呈地中电流呈 半球形流散半球形流散接地电流电接地电流电 位分布曲线位分布曲线大地大地接地体接地体可以认为在远离接可以认为在远离接 地点地点20
2、m以外时，以外时， 土壤中便不会再产土壤中便不会再产 生电压降了，即到生电压降了，即到 达零电位。达零电位。距离接地点越近距离接地点越近 的电阻越大，反的电阻越大，反 之则距离越远则之则距离越远则 电阻越小。电阻越小。为了保证电力网或电气设备的正为了保证电力网或电气设备的正 常运行和工作人员的人身安全，常运行和工作人员的人身安全， 人为地使电力网及其电气设备的人为地使电力网及其电气设备的 某一特定地点通过导体与大地作某一特定地点通过导体与大地作 良好的连接，称为接地。良好的连接，称为接地。合肥工业大学合肥工业大学 .电气与自动化工程学院电气与自动化工程学院1、工作接地、工作接地为了保证电气设备
3、为了保证电气设备在正常或发生故障情况下在正常或发生故障情况下可靠工作而采取的接地，称为可靠工作而采取的接地，称为 工作接地。工作接地。工作接地一般都通过电气设备的中性点来实现，所以称为工作接地一般都通过电气设备的中性点来实现，所以称为电力电力 系统中性点接地系统中性点接地。例如，电力变压器或电压互感器的中性点接地就属于工作接地。例如，电力变压器或电压互感器的中性点接地就属于工作接地。 工作接地要求的接地电阻为工作接地要求的接地电阻为0.510欧姆。欧姆。为了保证工作人员为了保证工作人员接触时接触时的人身安全的人身安全，将一切正常工作时不带电而绝缘损，将一切正常工作时不带电而绝缘损 坏时可能带电
4、的金属部分接地，称为保护接地。坏时可能带电的金属部分接地，称为保护接地。保护接地是防止触电事故的保护接地是防止触电事故的 基本技术措施。要求其接地电阻为基本技术措施。要求其接地电阻为110欧姆。欧姆。在中性点直接接地的低压电力网中，把在中性点直接接地的低压电力网中，把电气设备的外壳与接地中性线电气设备的外壳与接地中性线（也（也 称零线）称零线）直接连接直接连接，以实现对人身安全的保护作用，称为保护接零（或简，以实现对人身安全的保护作用，称为保护接零（或简 称接零）。它与保护接地相比，能在更多的情况下保证人身安全，防止触称接零）。它与保护接地相比，能在更多的情况下保证人身安全，防止触 电事故。电
5、事故。2、保护接地、保护接地3、保护接零、保护接零合肥工业大学合肥工业大学 .电气与自动化工程学院电气与自动化工程学院4、防雷接地、防雷接地为了防止雷击和过电压对电气设备及人身造成危害，必须将强大的雷电流为了防止雷击和过电压对电气设备及人身造成危害，必须将强大的雷电流 安全导入大地，以此为目的的接地称为防雷接地，也称为过电压保护接地。安全导入大地，以此为目的的接地称为防雷接地，也称为过电压保护接地。 防雷接地所需要的接地电阻值通常为防雷接地所需要的接地电阻值通常为130欧姆。欧姆。为消除生产过程中产生的静电积累，而设置的接地称为防静电接地。为消除生产过程中产生的静电积累，而设置的接地称为防静电
6、接地。5、防静电接地、防静电接地4.2 工作接地工作接地合肥工业大学合肥工业大学 .电气与自动化工程学院电气与自动化工程学院一、中性点不接地的电力系统一、中性点不接地的电力系统二、中性点经消弧线圈接地的电力系统二、中性点经消弧线圈接地的电力系统三、中性点直接接地的电力系统三、中性点直接接地的电力系统四、中性点经电阻接地的电力系统四、中性点经电阻接地的电力系统五、中性点接地方式的比较与选择五、中性点接地方式的比较与选择4.2 工作接地工作接地合肥工业大学合肥工业大学 .电气与自动化工程学院电气与自动化工程学院中性点不接地（中性点绝缘）中性点不接地（中性点绝缘）工作接地也称为电力系统中性点接地。工
7、作接地也称为电力系统中性点接地。大电流接地系统大电流接地系统小电流接地系统小电流接地系统星形连接的三相变压器绕组星形连接的三相变压器绕组 或发电机绕组的公共点。或发电机绕组的公共点。中性点经消弧线圈接地中性点经消弧线圈接地中性点直接接地中性点直接接地中性点经电阻接地中性点经电阻接地依据是发生单相接地故障依据是发生单相接地故障 时接地故障电流的大小时接地故障电流的大小合肥工业大学合肥工业大学 .电气与自动化工程学院电气与自动化工程学院一、中性点不接地的电力系统一、中性点不接地的电力系统输电线路与大地之间存在着分布电容，各相有对地电容电流通过，输电线路与大地之间存在着分布电容，各相有对地电容电流通
8、过，其大其大 小决定于线路对地的电压和电容小决定于线路对地的电压和电容。一般各相电容用集中电容。一般各相电容用集中电容C来表示。来表示。Ca1、中性点不接地系统的正常运行、中性点不接地系统的正常运行AUBUCU0CI0CI0CICbCcAUBUCU0UaAACjUUI）（0cbBBCjUUI）（0ccCCCjUUI）（0c0cccCBAIIIphCphBphAUUUUUU,2令2402120,jjeeph cbacba phUCCCCCCUU20电网不对称度电网不对称度当三相电容值相等时，电网不对称当三相电容值相等时，电网不对称 度为零，中性点电压值也为零。度为零，中性点电压值也为零。合肥工业
9、大学合肥工业大学 .电气与自动化工程学院电气与自动化工程学院一、中性点不接地的电力系统一、中性点不接地的电力系统输电线路与大地之间存在着分布电容，各相有对地电容电流通过，其大输电线路与大地之间存在着分布电容，各相有对地电容电流通过，其大 小决定于线路对地的电压和电容。一般各相电容用集中电容小决定于线路对地的电压和电容。一般各相电容用集中电容C来表示。来表示。由于正常运行时三相电压是对称的，故三相导线对地电容电流是对称的，由于正常运行时三相电压是对称的，故三相导线对地电容电流是对称的， 其相量和为零，中性点对地电位为零。其相量和为零，中性点对地电位为零。Ca1、中性点不接地系统的正常运行、中性点
10、不接地系统的正常运行AUBUCU0CI0CI0CICbCc若三相电容不对称时，中性点电压不等于零，会发生中性点位移。若三相电容不对称时，中性点电压不等于零，会发生中性点位移。AUBUCU0U单相单相 故障故障 时？时？合肥工业大学合肥工业大学 .电气与自动化工程学院电气与自动化工程学院Ca2、中性点不接地系统的单相接地故障、中性点不接地系统的单相接地故障AUBUCU3CbCc中性点电压升高为相电压；另外两中性点电压升高为相电压；另外两 正常相的对地电压的相位差为正常相的对地电压的相位差为60度，度， 其幅值都等于正常运行时的线电压，其幅值都等于正常运行时的线电压， 即升高到相电压的即升高到相电
11、压的倍。倍。AUBUCU0UACCAAAUUUUUU)(0BCCBBBUUUUUU)(000UUUCCCUU0CUACUBCU若是发生单相非金属接地（经过一定若是发生单相非金属接地（经过一定 的接触电阻接地）时，故障相与非故的接触电阻接地）时，故障相与非故 障相的电压会发生一些变化。障相的电压会发生一些变化。当系统发生单相接地故障时，三相之间的线电压仍然对称，用户当系统发生单相接地故障时，三相之间的线电压仍然对称，用户 的三相用电设备仍能照常运行。因此系统可以带单相接地故障继的三相用电设备仍能照常运行。因此系统可以带单相接地故障继 续运行（一般不超过续运行（一般不超过2h），做好停电准备之后再
12、停电排除故障。），做好停电准备之后再停电排除故障。单相单相 故障故障 时？时？合肥工业大学合肥工业大学 .电气与自动化工程学院电气与自动化工程学院Ca2、中性点不接地系统的单相接地故障、中性点不接地系统的单相接地故障AUBUCU350/)35(NcabohkUllICbCc中性点不接地系统发生单相接地时中性点不接地系统发生单相接地时 的故障电流等于正常运行时每相导的故障电流等于正常运行时每相导 线对地电容电流的三倍。线对地电容电流的三倍。AUBUCU0U1503j CAeUUCUACUBCU单相单相 故障故障 时？时？1503j CBeUU603j CcAeUCI1203j CcBeUCI90
13、3)(j CcBcAkeUCIII电力网的额定线电压电力网的额定线电压同级电压电缆线路总长度同级电压电缆线路总长度同级电压架空线路总长度同级电压架空线路总长度合肥工业大学合肥工业大学 .电气与自动化工程学院电气与自动化工程学院Ca2、中性点不接地系统的单相接地故障、中性点不接地系统的单相接地故障AUBUCU3CbCcAUBUCU0UCUACUBCU在中性点不接地的三相系统中，当发生单相接地故障时：在中性点不接地的三相系统中，当发生单相接地故障时：故障相电压等于零，中性点电压升高为相电压，非故障相电压升高到相故障相电压等于零，中性点电压升高为相电压，非故障相电压升高到相 电压的电压的倍。倍。 各
14、相间的电压大小和相位仍然不变，三相系统的平衡没有遭到破坏，各相间的电压大小和相位仍然不变，三相系统的平衡没有遭到破坏， 可以继续运行一段时间，但不允许长期接地运行。规定不超过可以继续运行一段时间，但不允许长期接地运行。规定不超过2h。接地点通过的电流为容性接地点通过的电流为容性的，其大小等于正常运行时单相对地电容电的，其大小等于正常运行时单相对地电容电 流的流的3倍。倍。 我国我国360kV的电力系统通常采用中性点不接地方式。的电力系统通常采用中性点不接地方式。最大最大 优点优点容性电流容容性电流容 易形成电弧易形成电弧提高绝提高绝 缘水平缘水平合肥工业大学合肥工业大学 .电气与自动化工程学院
15、电气与自动化工程学院二、中性点经消弧线圈接地的电力系统二、中性点经消弧线圈接地的电力系统中性点不接地系统发生单相故障时，其接地电流可能大到使接地电弧不中性点不接地系统发生单相故障时，其接地电流可能大到使接地电弧不 能自行熄灭的程度，产生间歇性电弧而引起弧光接地过电压，甚至发展能自行熄灭的程度，产生间歇性电弧而引起弧光接地过电压，甚至发展 成为多相短路，造成严重事故。为克服这一缺点，可将系统的中性点经成为多相短路，造成严重事故。为克服这一缺点，可将系统的中性点经 消弧线圈接地。消弧线圈接地。CaAUBUCUCbCcCAICBICCI就是具有气隙铁心的电抗器，安装在变压器或发电机中性点与大地之间。就是具有气隙铁心的电抗器，安装在变压器或发电机中性点与大地之间。CILICILIAUBU0U合肥工业大学合肥工业大学 .电气与自动化工程学院电气与自动化工程学院二、中性点经消弧线圈接地的电力系统二、中性点经消弧线圈接地的电力系统CaAUBUCUCbCcCAICBICCICILICILI全补偿方式：全补偿方式：CLII 欠补偿方式：欠补偿方式：CLII 此时的容抗等于感抗，系统会发生串联谐振，产生很大的谐振电流，在消弧线圈此时的容抗等于感抗，系统会发生串联谐振，产生很大的谐振电流，在消弧线圈 中形成很高的电压降，使中性点电压大为升高。一般系
