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电力设备接地电阻取值与建筑物防雷技术

电工天下【防雷接地】 编辑:dgjs123 发布时间:2017-01-10

电力设备接地电阻取值与建筑物防雷技术

1 A类电气装置的接地

有效接地系统(含直接接地与低电阻接地)当与低压共用接地装置时,如110 kV及以上变电站R ≤2000/Id,意思为当某设备绝缘损坏后,流过接地网的电流为Id时,地电位升高应小于2000 V。
不同接地系统中控制地电位升高的数值差别较大。

因为有效接地系统中的接地电流通常大于1000 A,有的可达数十千安,虽然2000 V对一些微机保护设备来说并不安全,国外有人建议采用600 V,但接地电阻势必得小,实际上难以达到,因而主要依靠地网中的均压和屏蔽来解决,以降低接触电压和跨步电压问题。接地标准还补充说明,如高土壤电阻率地区无法满足2000 V的要求时,接地电阻还可以增大,直到5Ω,但要求采用良好的均压等电位措施,并降低网络电压。另外,有效接地系统中若发生接地事故,跳闸时间很短,一般在0.1~0.5 s内切除故障,有利于安全。

而非有效接地系统,其单相接地的电容电流一般为数十安,达到上百安后应考虑采用低电阻接地。该系统中,发生单相接地后,允许运行2 h,且不跳闸,所以地电位升高,取120 V是适宜的,虽然仍大于安全电压,但在一个接地网内,接触电压与跨步电压不会超过60 V,基本上是安全的。

当系统接地不与低压共用时,属于独立的开关台区,接地电阻可放宽要求,因为不涉及低压,一般人员很少接近,而专业人员则有一定的防护措施,采用地电位升高250 V也是比较安全的,但这种台区的地网也应做成圆环形,把台区包围起来,以降低环内的接触电压。

为此对35 kV及以上的变电站,尤其是110 kV及以上的变电站,由于变压器低压中性点共用地网,最好不要直接对站外低压供电,以免站外用电设备的外壳采用保护接地时,站内发生地电位升高,造成站外人员接触用电设备外壳时被电击。

另外,当R≤120/I 取值,如R>4Ω时,则取值为4Ω,这是与低压共用接地装置的要求。

2 B类电气设备工作接地的接地电阻

低压工作接地的接地电阻取4Ω。

低压侧中性点接地,属工作接地,由于电压低,没有必要按有效接地系统高压侧的要求,如TN-C系统中,用电设备外壳依靠接地保护,相线碰外壳时,接地电阻上并无电流流过,保护接地电压很低,且由于电流大,熔丝很快熔断,或低压断路器跳闸,只有当发生接地时,相电压通过两个接地电阻构成回路,若取Rd ≈ 4Ω,Rj一般应大于Rd,也取4Ω,加之线圈本身的内阻取2Ω,则流过接地装置的电流I 为22 A,中性线(PEN)上的电压为88 V,此电压比安全电压要高,但考虑到相线接地点的电阻一般大于Rd,电压可小于88 V,基本上是安全的,故取4Ω为限,有条件时应将R降到2Ω以下。但能否与高压侧的保护接地共用接地装置,还需满足高压侧保护接地电阻要求,就是说共用是有条件的。

3 重复接地
当建筑物内未作等电位连接,且建筑物距低压系统电源接地点的距离超过50 m时,低压电缆或架空线路在引入建筑物处,保护线PE或保护中性线(PEN)应重复接地,接地电阻不大于10Ω,长线路每1 km应做一次重复接地。
重复接地的目的是防止N线或PEN线断线时的供电安全和人身安全。

当线路中一点断开时,用电设备通过接地电阻成为一相一地回路,而用电设备的外壳依靠接地电阻重构成保护接地,此时外壳上有一定电压。此时不允许长期运行。

4 建筑物内电气装置的保护接地

TN系统内,依靠变压器的接地及PE线的重复接地。TT系统中,屋内设备外壳可共用一个接地装置,R≤50/Id。

保证保护电器切断故障回路的动作电流Id,超过这个电流时,故障将被切除,以此电流为限,地电位升高不超过50 V。IT系统中(中性点不接地系统),各用电设备外壳的保护接地装置可共用一个装置,也可单独设接地装置。

每个接地装置的接地电阻R≤50/Id ,Id为相线与外壳间第一次短路时的故障电流,如再发生另一相的接地短路,那就构成相间接地短路,过流保护将动作。总之,都要保证外壳电位小于50 V。

5 进户线绝缘子的接地电阻

钢筋混凝土杆采用铁横担,如与建筑物内接地装置相连时,可不单独设接地装置,否则应设接地装置,这是为了给过电压设置一个放电间隙,以保护内部电气设备。

现场规程规定的100 kVA以下的配电变压器,接地电阻为10Ω,在提到的低压侧中性点工作接地为单独设置时,100 kVA以下台区的变压器,由于其内阻抗较大,可放宽到10Ω,如工作接地为10Ω,内阻抗2Ω,故障接地点为10Ω,那么回路电流为10 A,则N线上电压为100 V。

6 设备防雷接地

6.1 避雷线的接地

架空线路架设避雷线之后,杆塔必须接地,其接地电阻按DL/T 620的要求,按杆塔所在位置的土壤电阻率ρ 的不同,接地电阻不同,见表1。

6.2 避雷针的接地
 
安装于110 kV及以上变电站设备区中(包括构架上)的避雷针可以与变电站地网相连,并就近加装垂直接地极,但避雷针接地装置与二次设备的距离应保持5 m以上。

安装于10~35 kV配电装置设备区中的避雷针不得与变电站地网相连,应设独立接地装置,且与设备的导体部位及架构的接地部位之间的空气距离应不大于5 m,与变电站地网中距离应大于3 m。

35 kV及以下电气设备架构上不装避雷针,是因为其绝缘水平较低,在避雷针受雷击时,对地电位升高反击而击穿。

6.3 避雷器的接地

站内避雷器的接地应与主接地网相连,并就近设垂直接地极。

站外电缆头上所装避雷器的接地,应单独装设人工接地装置,与电缆的屏蔽接地和铠甲接地共用,接地电阻应小于10Ω。

线路避雷器可利用杆塔的接地装置,不另设接地装置,但若10~35 kV线路原杆塔无接地装置(自然接地)则应设以垂直接地极为主的人工接地装置。

配电变压器高低压侧避雷器的接地。按标准DL/T 621规定“配电变压器的避雷器,其接地应与变压器保护接地共用一个接地装置”,共用接地的好处,配电变压器高压与低压之间的绝缘只承受避雷器的残压,而不包括较长接地引线及接地装置上的压降。

因此,规定避雷器的接地线与变压器的外壳接地座相连,也包括接地线与断路器和隔离开关底座相连。

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