21楼
这篇文章对两种接地方式作了比较,可以参考.
380Ｖ接地与不接地电网的技术分析
交流三相制输配电系统的中性点接地方式有两种:
一是将变压器或发电机的中性点直接或经过小电阻与接地装置相连,这种接地制式的系统,当发生单相接地短路时,接地电流很大,又称为大电流接地制式;
二是将变压器或发电机的中性点不与接地装置相连或通过保护、测量、信号仪表、消弧线圈以及具有大电阻等接地设备与接地装置相连,这种接地制式的系统,当发生单相接地短路时,接地电流很小,又称为小电流接地制式。小电流接地方式的优点在于当发生单相接地故障时,由于接地电流很小,故障大多数能自动消除,少数不能自动消除的也不会引起开关掉闸,电网也允许带接地故障运行约2ｈ。在这段时间内,可争取消除故障或做好停电准备工作,而有准备的停电,对生产造成的损失比突然停电要小得多。因此,小电流接地方式的第一次故障时的故障电流很小,运行可靠性高,特别适用于要求连续工作的电气设备,例如化工生产。同时,它对邻近的通信线路等干扰影响也小。小电流接地方式的缺点是内、外过电压值均较高,要求电气设备具有较高的绝缘。另外,如果在消除第一次故障前又发生第二次故障,例如不同相的双重短路,故障点遭受线电压短路,故障电流很大,非常危险,因此需具有指示接地点的信号装置。
1 380Ｖ低压电网中性点接地方式 对于380Ｖ低压电网而言,由于低压设备的绝缘裕度大,不同的中性点接地方式都能使用同样的电气设备,所以中心点的接地方式并不影响绝缘投资。而动力网络采用小电流接地方式后,可明显提高运行可靠性。它不仅可以避免单相接地时造成开关掉闸和电动机突然停电,而且对于采取熔断器保护的电动机,可以防止因单相短路熔断一相而引起的电动机两相运行(低压电动机由于两相运行导致损坏的要占70%左右)。但是鉴于以下两个主要原因,过去很少采用小电流接地方式:一是为了能与照明混合供电;二是没有经济适用的能正确指示接地回路的信号装置。
1.1 动力与照明混合供电动力与照明采用混合供电的方式,纯粹是从经济的观点出发的,在技术上并无任何可取之处。它主要有两个缺点:一是影响动力网络的供电可靠性。由于照明网络引伸面广,除照明负荷外还要供给检修、试验以及其他临时性用电,用电负荷杂。这些负荷容易发生过电流,甚至短路。若保护开关越级动作,就要造成动力回路停电。二是大功率(例如100ｋＷ以上)的380Ｖ电动机起动时,照明灯光会变暗。尤其是气体放电灯,在电压降低时很容易熄灭,熄灭后重新点燃需要的时间约为10ｍｉｎ(高压钠灯3ｍｉｎ,高压汞灯不大于10ｍｉｎ,金卤灯10～15ｍｉｎ),这将严重影响工作。所以动力照明分别由各自的变压器供电在技术上是可取的。但是,当照明负荷不大时,例如在100ｋＶＡ以下,采用单独的变压器从高压降压供电就显得很不经济。当动力与照明混合供电时,由于照明网络中的用电设备是人在日常生活中易于接触的,而且有大量的移动式用电设备,这些设备不便于实现保护接地,所以380Ｖ网络的中性点必须直接接地,以保证各相对地电压在任何时刻都不致超过250Ｖ。按《电业安全工作规程》规定,用电设备对地电压超越250Ｖ属高压设备。380Ｖ网络中性点直接接地后,各相对地电压固定为220Ｖ。若采用小电流接地方式,尽管在正常情况下对地电压不会超过250Ｖ,但在发生单相接地期间,另外两相的对地电压将上升到380Ｖ。这种情况被认为是不允许的。当照明负荷占的比例不超过10%时,可以考虑从不接地的380Ｖ动力网络中经隔离变压器供电。
1.2 指示单相接地回路的信号装置在中性点不接地的网络中发生单相接地后,要能迅速消除接地故障,必须要有指示单相接地回路的信号装置。采用反应零序电压的方法只能知道发生接地,不能判断接地发生在哪一条线路,而要寻找接地。过去在不接地的高压网络中,一般要采用“试拉”的方法。即发生单相接地时,依次短时切除各条线路来观察接地故障是否消除,从而确定哪一条线路上发生接地。这种“试拉”的方法在线路较少、接线比较简单的高压网络中还是可行的。对于380Ｖ网络,由于负荷的回路多,延伸面广,采用“试拉”方法寻找接地,工作量很大,要在短时间(2ｈ)内找到接地回路是困难的,还不如采用直接接地方式使单相接地变为单相短路,以自动切除接地故障回路来得方便。在不接地网络中,单相接地时,纯粹是电容电流,而380Ｖ网络电容电流的特点是数值小而变化范围大。它们与采用的电缆型式有关。对于无金属保护层的全塑型电缆,其对地电容电流可以认为是没有的。以前,如果要采用能指示单相接地回路的信号装置,由于电压低,接地电容电流比高压网络小得多,要制造一种动作正确、价格便宜的装置在技术上是存在一定的困难。但是,随着技术的发展,现在已有可靠的能指示单相接地回路的信号装置,这一问题已得到了解决。例如,在某公司化工装置中采用380Ｖ中性点经大电阻接地、即小电流接地方式,就装设了成套的高电阻接地探测系统。
2 380Ｖ网络各种接地方式的安全性比较 单相接地故障时,人身安全和设备安全必须得到保证。有关文献曾提到:通过人体的工频电流达到2～7ｍＡ,人会感到电击处强烈麻刺,肌肉抽痉;2～10ｍＡ,手已难以摆脱电源;20～25ｍＡ,人体已经不能自主,无法自己摆脱电源,且人体将感到痛苦和呼吸困难;25～80ｍＡ,呼吸肌痉孪,电击时间超过25～30ｓ,可发生心室纤维性颤动或心跳停止,将危及生命;80～100ｍＡ,电击时间超过0.1～0.3ｓ,即引起严重心室纤维性颤动造成死亡。因而通过人体的工频电流要在20ｍＡ以下,才能被认为是安全的。通过人体的电流值与加在人体上的电压及人体的电阻有关。人体在皮肤完好状态下的电阻是很高的,有时可达ＭΩ级,但当皮肤处于潮湿或损伤状态时,人体电阻将急剧降低,在这种不利情况下,认为人体电阻1～1.5ｋΩ是合适的。如再考虑到人足与大地间的接触电阻,则总电阻约在2ｋΩ以上。当单只湿手接触上极板,双足触及埋于泥浆中0.3ｍ处的下极板,测得的极板间电阻为2.16ｋΩ。人体的安全电压在一般环境下为65Ｖ,在特别潮湿场所为36Ｖ。对中性点不接地的380Ｖ网络,如果人体接触到某一带电相,则加在人体上的电压可由图1所示阻抗图算得。图1中Ｃ是每相对地的总电容,假设低压配电电缆的变动范围为2～6ｋｍ。电缆愈长,电容值也愈大,人体分得的电压也愈大。若按有金属保护层的截面为3ｍｍ×70ｍｍ,长度为5ｋｍ的电缆,则Ｃ=3.6μＦ和ＸＣ=0.89ｋΩ。图1 计算加在人体上的电压 图1中Ｒ为人体电阻和人足与大地接触电阻之和,一般在2ｋΩ以上,计算中采用2ｋΩ。按矢量和复数分析法可推得加在人体上的电压为ＵＲ=660Ｒ9Ｒ2+Ｘ2Ｃ当电容Ｃ为3.6μＦ时,加在人体上的电压ＵＲ=217Ｖ,略低于中性点接地网络的相对地电压220Ｖ,其危险程度与接地网络相同。由上式可以看出,当ＸＣ增大时,ＵＲ将下降,若要达到一般环境下的65Ｖ安全电压标准,则ＸＣ应大于19.4ｋΩ,相应的每相对地电容应小于0.16μＦ。
按下列几种状态计算了380Ｖ中性点接地网络和不接地网络的电压数据,即:
① 当两相碰壳时的外壳对地电压;
② 一相接地,另两相的对地电压;
③ 正常运行时相对地电压;
④ 人手触及一相时的接触电压。
算得的数据列于表1。从表1可见,中性点不接地网络除在一相接地时,另两相的对地电压较高外,其他状态均等同于或优于中性点接地网络。而1年中一相接地的时间概率仅为正常状态的0.002以下,所以中性点不接地网络的人触电几率要低于中性点接地的网络。 须注意的是,过去习惯上认为中性点不接地
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