第七章 电力设备过电压防护与接地精选文档.ppt

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1、第七章电力设备过电压防护与接地本讲稿第一页，共六十一页第第7章章过电压防护与接地过电压防护与接地本讲稿第二页，共六十一页第一节第一节 过电压防护过电压防护过电压过电压：雷击或电力系统中的操作、事故等原因，会使某些：雷击或电力系统中的操作、事故等原因，会使某些电气设备和线路承受的电压短时间内大大超过正常运行电压，电气设备和线路承受的电压短时间内大大超过正常运行电压，这种危及绝缘的电压升高称为过电压。这种危及绝缘的电压升高称为过电压。过电压的产生有内部和外部的原因，过电压的产生有内部和外部的原因，内部过电压内部过电压：由电力系统内部原因引起的过电压，如断路器投：由电力系统内部原因引起的过电压，如断

2、路器投切引起的操作过电压等。切引起的操作过电压等。外部过电压外部过电压：由电力系统外部的雷电引起的过电压，也称为雷电过：由电力系统外部的雷电引起的过电压，也称为雷电过电压。电压。本讲稿第三页，共六十一页1.内部过电压及其防护内部过电压及其防护1.1工频过电压及其防护工频过电压及其防护工频过电压：工频过电压：正常送电状态下突然失去负荷和在线路受端有接地故正常送电状态下突然失去负荷和在线路受端有接地故障情况下突然失去负荷时，可能产生幅值较高的过电压。障情况下突然失去负荷时，可能产生幅值较高的过电压。工频过电压对工频过电压对220kV以上系统的影响很大，主要有：以上系统的影响很大，主要有：工频暂态过

3、电压是操作过电压的强制分量，它的幅值愈高，对应的工频暂态过电压是操作过电压的强制分量，它的幅值愈高，对应的操作过电压也愈高；操作过电压也愈高；工频暂态过电压决定了避雷器的灭弧电压或额定电压；工频暂态过电压决定了避雷器的灭弧电压或额定电压；工频暂态过电压会提高断路器开断时的恢复电压，恶化开工频暂态过电压会提高断路器开断时的恢复电压，恶化开断条件；断条件；工频暂态过电压持续时间较长，对电力设备绝缘及运行性能工频暂态过电压持续时间较长，对电力设备绝缘及运行性能有影响。有影响。本讲稿第四页，共六十一页220kV及以下系统中，一般不采取特殊措施限制工频过电压。及以下系统中，一般不采取特殊措施限制工频过电

4、压。330kV及以上系统一般采用在线路上安装并联电抗器的措施限及以上系统一般采用在线路上安装并联电抗器的措施限制工频过电压。制工频过电压。1.2谐振过电压谐振过电压谐振过电压产生的原因：谐振过电压产生的原因：消弧线圈补偿网络和传递过电压的线性谐振；线路断线和电磁式消弧线圈补偿网络和传递过电压的线性谐振；线路断线和电磁式电容器饱和引起的铁磁谐振及发电机同步或异步自励磁引起的参数谐电容器饱和引起的铁磁谐振及发电机同步或异步自励磁引起的参数谐振。振。防止谐振过电压的措施：防止谐振过电压的措施：对消弧线圈采用过补偿方式，超高压线路并联电抗器的中对消弧线圈采用过补偿方式，超高压线路并联电抗器的中性点串小

5、电抗，选用不发生非全相拒动的断路器，电磁式电压性点串小电抗，选用不发生非全相拒动的断路器，电磁式电压互感器中性点接阻尼电阻或防谐装置等。同时可通过安排合理互感器中性点接阻尼电阻或防谐装置等。同时可通过安排合理的运行方式和操作程序来减少谐振过电压。的运行方式和操作程序来减少谐振过电压。本讲稿第五页，共六十一页1.3操作过电压操作过电压操作过电压：操作过电压：在发生操作或故障时，电网中的电容、电感等在发生操作或故障时，电网中的电容、电感等储能元件由于工作状态发生突变，将产生充电再充电或能量储能元件由于工作状态发生突变，将产生充电再充电或能量转换的过渡过程，电压的强制分量叠加以暂态分量形成的过转换的

6、过渡过程，电压的强制分量叠加以暂态分量形成的过电压。电压。操作过电压的原因：操作过电压的原因：开断电容器组、空载长线路、空载变压器、并联电抗开断电容器组、空载长线路、空载变压器、并联电抗器和高压电动机等，在解列过程中也可能产生过电压，同器和高压电动机等，在解列过程中也可能产生过电压，同时间歇电弧也会产生。时间歇电弧也会产生。空载线路分闸过电压是控制空载线路分闸过电压是控制220kV及以下系统操作过电压绝及以下系统操作过电压绝缘水平的主要依据。缘水平的主要依据。220kV及以下系统中，由于绝缘水平较高，及以下系统中，由于绝缘水平较高，能承受可能出现的操作过电压，一般不采取限制措施。能承受可能出现

7、的操作过电压，一般不采取限制措施。本讲稿第六页，共六十一页线路合闸和重合闸过电压是控制线路合闸和重合闸过电压是控制220kV以上系统操作过电压以上系统操作过电压绝缘水平的主要依据。绝缘水平的主要依据。220kV以上系统中，应采用限制操作过电以上系统中，应采用限制操作过电压的措施。压的措施。限制合闸和重合闸过电压的措施有：采用金属氧化物避雷器保限制合闸和重合闸过电压的措施有：采用金属氧化物避雷器保护，安装在出线断路器线路侧的避雷器称为线路避雷器，安装在电护，安装在出线断路器线路侧的避雷器称为线路避雷器，安装在电站侧的避雷器称为电站避雷器。站侧的避雷器称为电站避雷器。2.雷电过电压及其防护雷电过电

8、压及其防护2.1直击雷过电压防护直击雷过电压防护为防止直接雷击电厂或变电站的电力设备，宜采用采用为防止直接雷击电厂或变电站的电力设备，宜采用采用避雷针避雷针(线、网、带线、网、带)进行保护。利用避雷针进行保护。利用避雷针(线线)可实现直击可实现直击雷保护。雷保护。当雷击发电厂避雷针、避雷线或建筑物、构筑物时，将当雷击发电厂避雷针、避雷线或建筑物、构筑物时，将引起接地网冲击电位增高，会造成对电力设备的反击，产生引起接地网冲击电位增高，会造成对电力设备的反击，产生反击过电压。反击过电压。本讲稿第七页，共六十一页防止反击的措施有：防止反击的措施有：设备的接地点尽量远离避雷针接地引下线的入地点；避雷设

9、备的接地点尽量远离避雷针接地引下线的入地点；避雷针接地引下线尽量远离电力设备；为了防止引下线向发电机回针接地引下线尽量远离电力设备；为了防止引下线向发电机回路发生反击而可能危及发电机绝缘，宜在靠近避雷针引下线的路发生反击而可能危及发电机绝缘，宜在靠近避雷针引下线的发电机出口处装设一组避雷器。发电机出口处装设一组避雷器。2.2雷电波过电压防护雷电波过电压防护产生：输电线路受到雷击，雷电波沿导线侵入到发电厂变电所产生：输电线路受到雷击，雷电波沿导线侵入到发电厂变电所的电力设备上，产生高于绝缘水平的侵入雷电波过电压。的电力设备上，产生高于绝缘水平的侵入雷电波过电压。变电所对侵入波的限制，第一道防线是

10、变电所进线保护变电所对侵入波的限制，第一道防线是变电所进线保护段，第二道防线是变电所母线上安装的避雷器。段，第二道防线是变电所母线上安装的避雷器。2.3感应雷过电压防护感应雷过电压防护产生：雷击附近物体或地面，由于空间电磁场发生剧烈变化，在线路产生：雷击附近物体或地面，由于空间电磁场发生剧烈变化，在线路的导线上或其他金属导体上产生感应过电压。的导线上或其他金属导体上产生感应过电压。本讲稿第八页，共六十一页防护措施：防护措施：独立避雷针独立避雷针(线线)尽量远离尽量远离35kV及以下电压等级的配电及以下电压等级的配电装置，包括组合导线，母线廊道等，以降低感应过电压。对装置，包括组合导线，母线廊道

11、等，以降低感应过电压。对房顶上的设备金属外壳、电缆金属外皮和金属构件均应接地。房顶上的设备金属外壳、电缆金属外皮和金属构件均应接地。在重要设备附近装设避雷器或电容器。在重要设备附近装设避雷器或电容器。本讲稿第九页，共六十一页第二节第二节发电厂、变电站的地发电厂、变电站的地人工接地极：人工接地极：是埋入大地并直接与大地相接触的金属导体。是埋入大地并直接与大地相接触的金属导体。自然接地极：自然接地极：直接与大地相接触的各种金属构件、金属井管、直接与大地相接触的各种金属构件、金属井管、钢筋混凝土建钢筋混凝土建(构构)筑物的基础、金属管道和设备等。筑物的基础、金属管道和设备等。发电厂和变电站中的地，通

12、常是发电厂和变电站中的地，通常是预先埋设在地下，由垂直和水平接地预先埋设在地下，由垂直和水平接地极组成的大型水平地网极组成的大型水平地网(称为接地网或称为接地网或复合接地极复合接地极)，其主要作用是电力设备，其主要作用是电力设备的泄流和均压。的泄流和均压。地就是零电位参考点。地就是零电位参考点。实际实际的地的地505扁钢扁钢接地网干线接地网干线50505角钢接地极角钢接地极600060002500800图图7 1典型的多接地极接地网典型的多接地极接地网本讲稿第十页，共六十一页防雷接地装置可采用垂直接地防雷接地装置可采用垂直接地极，作为避雷针、避雷线和避雷器极，作为避雷针、避雷线和避雷器附近加强

13、集中接地和散泄雷电流之附近加强集中接地和散泄雷电流之用，一般敷设用，一般敷设35根垂直接地极。根垂直接地极。在土壤电阻率较高的地区，则敷设在土壤电阻率较高的地区，则敷设35根放射形水平接地极。根放射形水平接地极。水水 平平 接接 地地极极垂垂直直接接地地极极图图7 2接地网的结构接地网的结构为加强对雷电流的散流作用、降低对地电位，发电厂和变电站中为加强对雷电流的散流作用、降低对地电位，发电厂和变电站中还装设集中接地装置。还装设集中接地装置。本讲稿第十一页，共六十一页第三节第三节接地接地接地：接地：用接地线将发电厂变电站的电力设备的某些部分与接地用接地线将发电厂变电站的电力设备的某些部分与接地极

14、或接地网相连接。通俗地说就是将电力系统或建筑物中的电极或接地网相连接。通俗地说就是将电力系统或建筑物中的电气装置、设施的某些导电部分，经接地线连接至地气装置、设施的某些导电部分，经接地线连接至地(即接地极即接地极)。接地线：接地线：连接电气装置、设施的接地端子与接地极用的金属导连接电气装置、设施的接地端子与接地极用的金属导电部分。电部分。按用途的不同，接地有下列按用途的不同，接地有下列4种不同类型：种不同类型：(1)工作工作(系统系统)接地接地(2)保护接地保护接地(3)防雷接地防雷接地(4)防静电接地防静电接地本讲稿第十二页，共六十一页1.工作工作(系统系统)接地接地中性点的运行方式主要有三

15、种：中性点的运行方式主要有三种：中性点不接地运行方式、中性点经消弧或限流装置接地运中性点不接地运行方式、中性点经消弧或限流装置接地运行方式和中性点直接接地运行方式。行方式和中性点直接接地运行方式。小接地电流系统大接地电流系统中性点直接接地系统中发生单相接地时，相间电压的对称关系中性点直接接地系统中发生单相接地时，相间电压的对称关系被破坏，但未发生接地故障的两完好相的对地电压不会升高，仍维被破坏，但未发生接地故障的两完好相的对地电压不会升高，仍维持相电压。持相电压。1.1系统中性点的接地方式系统中性点的接地方式1.1.1中性点直接接地中性点直接接地本讲稿第十三页，共六十一页图图7 3发生单相接地

16、的中性点直接接地系统发生单相接地的中性点直接接地系统a单相接地的电流回路单相接地的电流回路b相量图相量图1.1.2中性点不接地中性点不接地非故障相对地电压值升高非故障相对地电压值升高倍，变为线电压。中性倍，变为线电压。中性点处的电压由点处的电压由0升高到相电压。设备的相对地绝缘要按线电升高到相电压。设备的相对地绝缘要按线电压来考虑，从而提高了设备的绝缘成本。压来考虑，从而提高了设备的绝缘成本。本讲稿第十四页，共六十一页接地故障系数定义：接地故障系数定义：在三相系统的选定地点在三相系统的选定地点(通常为设备的安装通常为设备的安装地点地点)以及给定的系统结构，接地故障以及给定的系统结构，接地故障(

17、系统中任一点发生的单相系统中任一点发生的单相或多相接地故障或多相接地故障)时，时，健全相的最高相对地工频电压有效值健全相的最高相对地工频电压有效值与与该该选定地点无故障时的相对地工频电压有效值选定地点无故障时的相对地工频电压有效值之比。之比。接地故障系数为纯数值比接地故障系数为纯数值比(通常大于通常大于1)，概括地表征了从，概括地表征了从选定地点观察到的系统的接地条件，而与选定地点的实际运选定地点观察到的系统的接地条件，而与选定地点的实际运行电压无关。行电压无关。中性点不接地运行方式最简单，单相接地时允许带故障运行两中性点不接地运行方式最简单，单相接地时允许带故障运行两小时，供电连续性好，接地

18、电流仅为线路及设备的电容电流。但由小时，供电连续性好，接地电流仅为线路及设备的电容电流。但由于过电压水平高，要求有较高的绝缘水平，不宜用于于过电压水平高，要求有较高的绝缘水平，不宜用于110kV及以上及以上电网。电网。本讲稿第十五页，共六十一页1.1.3中性点经消弧线圈接地中性点经消弧线圈接地b相量图相量图a电路图电路图图图7 4中性点经消弧线圈接地系统单相短路中性点经消弧线圈接地系统单相短路中性点经消弧线圈接地后，当系统发生单相接地时，中性点经消弧线圈接地后，当系统发生单相接地时，流过接地点的总电流是接地电容电流流过接地点的总电流是接地电容电流与流过消弧线圈与流过消弧线圈的电感电流的电感电流

19、的相量和。的相量和。和和在接地点互相抵偿后，可使接地电流小于在接地点互相抵偿后，可使接地电流小于最小起弧电流，从而消除接地点的电弧以及由此引起最小起弧电流，从而消除接地点的电弧以及由此引起的各种危害。的各种危害。本讲稿第十六页，共六十一页使电感电流使电感电流等于等于接地电容电流，接地处电流为零。在正接地电容电流，接地处电流为零。在正常运行时的某些条件下，可能形成串联谐振，产生谐振过电压，危及常运行时的某些条件下，可能形成串联谐振，产生谐振过电压，危及系统的绝缘。系统的绝缘。1.消弧线圈的三种补偿方式：消弧线圈的三种补偿方式：(1)完全补偿：完全补偿：(2)欠补偿：欠补偿：(3)过补偿过补偿：使

20、电感电流使电感电流小于小于接地的电容电流，系统发生单相接地故接地的电容电流，系统发生单相接地故障时接地点还有容性的未被补偿的电流。在欠补偿方式下运行时，障时接地点还有容性的未被补偿的电流。在欠补偿方式下运行时，若部分线路停电检修或系统频率降低等原因都会使接地电流减少，若部分线路停电检修或系统频率降低等原因都会使接地电流减少，又可能变为完全补偿。故装在变压器中性点的消弧线圈，以及有又可能变为完全补偿。故装在变压器中性点的消弧线圈，以及有直配线的发电机中性点的消弧线圈，一般不采用欠补偿方式。直配线的发电机中性点的消弧线圈，一般不采用欠补偿方式。使电感电流使电感电流大于大于接地的电容电流，系统发生单

21、相接地故接地的电容电流，系统发生单相接地故障时接地点有剩余的感性电流。消弧线圈选择时留有一定的裕度，障时接地点有剩余的感性电流。消弧线圈选择时留有一定的裕度，即使电网发展使电容电流增加，仍可以继续使用。故过补偿方式即使电网发展使电容电流增加，仍可以继续使用。故过补偿方式在电力系统中得到广泛应用。在电力系统中得到广泛应用。本讲稿第十七页，共六十一页2.消弧线圈的容量消弧线圈的容量式中：式中：W消弧线圈的容量，消弧线圈的容量，kVA；IC接地电容电流，接地电容电流，A；Un系统标称电压，系统标称电压，kV。经消弧线圈接地的发电机，在正常运行情况下，其中性点长时经消弧线圈接地的发电机，在正常运行情况

22、下，其中性点长时间电压位移不应超过发电机额定电压的间电压位移不应超过发电机额定电压的10%。非直配发电机脱谐度。非直配发电机脱谐度不超过不超过30%，直配发电机脱谐度不超过，直配发电机脱谐度不超过10%，故障点的残余电流，故障点的残余电流不宜超过不宜超过10A。本讲稿第十八页，共六十一页1.1.4中性点经低、高电阻接地中性点经低、高电阻接地(1)中性点经消弧线圈接地在实际运行中仍存在的缺陷：中性点经消弧线圈接地在实际运行中仍存在的缺陷：1)由于电感电流的滞后性使得电弧间歇接地过电压仍然会由于电感电流的滞后性使得电弧间歇接地过电压仍然会短时存在。短时存在。2)电网的参数随时变化，调整消弧线圈的补

23、偿容量响应速电网的参数随时变化，调整消弧线圈的补偿容量响应速度较慢，仍然会造成过电压的出现。度较慢，仍然会造成过电压的出现。3)对全电缆出线的配电变电所，接地故障通常都为永久性故障，对全电缆出线的配电变电所，接地故障通常都为永久性故障，中性点安装消弧线圈已失去意义。中性点安装消弧线圈已失去意义。因此，现在有些变电站不再采用中性点经消弧线圈接地因此，现在有些变电站不再采用中性点经消弧线圈接地方式。当接地电容电流小于规定值时，采用高阻接地方式，方式。当接地电容电流小于规定值时，采用高阻接地方式，当接地电流大于规定值时，采用低电阻接地方式。当接地电流大于规定值时，采用低电阻接地方式。本讲稿第十九页，

24、共六十一页b高电阻接地高电阻接地图图7 6低、高电阻接地低、高电阻接地接地变接地变低低电电阻阻a低电阻接地低电阻接地(3)中性点经高电阻接地中性点经高电阻接地接入发电机中性点高电阻的大小，接入发电机中性点高电阻的大小，将影响发电机单相接地时健全相暂时将影响发电机单相接地时健全相暂时过电压值。按运行机组的耐压值为过电压值。按运行机组的耐压值为1.5倍发电机额定电压考虑，则健全倍发电机额定电压考虑，则健全相暂时过电压不宜超过相暂时过电压不宜超过2.6倍相电压。倍相电压。此时电阻值应为此时电阻值应为式中：式中：R发电机中性点接入电阻值，发电机中性点接入电阻值，；f发电机工作频率，发电机工作频率，Hz

25、；C发电机电压系统三相对地总电容量，发电机电压系统三相对地总电容量，F。(2)中性点经低电阻接地中性点经低电阻接地当发生单相接地故障时，短路点流过固定的电阻性电流，有利于当发生单相接地故障时，短路点流过固定的电阻性电流，有利于馈线的零序保护动作。馈线的零序保护动作。本讲稿第二十页，共六十一页为防止发电机发生单相接地时，中性点变压器为防止发电机发生单相接地时，中性点变压器(简称接地变简称接地变)产生较大的励磁涌流，接地变压器额定电压的选择不宜低于产生较大的励磁涌流，接地变压器额定电压的选择不宜低于发电机额定电压。发电机额定电压。接地变压器的容量：接地变压器的容量：式中：式中：S接地变压器容量，接

26、地变压器容量，kVA；U1接地变压器额定电压，接地变压器额定电压，kV；IC发电机单相接地时电容电流，发电机单相接地时电容电流，A；k1过负荷系数，查图过负荷系数，查图7 7变压器运行时间过负荷系变压器运行时间过负荷系数曲线。数曲线。接地变低压侧接入电阻值：接地变低压侧接入电阻值：式中：式中：R2接地变压器低压侧接入电阻值，接地变压器低压侧接入电阻值，；U2接地变压器低压侧电压，接地变压器低压侧电压，kV；k接地变压器变比，接地变压器变比，k=U2/U1；P接地变压器总损耗，接地变压器总损耗，W。本讲稿第二十一页，共六十一页1.1.5中性点经小电抗接地中性点经小电抗接地图图7 8小电抗接地小电

27、抗接地该接地方式的运行特点与中性点直接接地相同，发生单相接地时该接地方式的运行特点与中性点直接接地相同，发生单相接地时须立即跳开断路器。须立即跳开断路器。如图如图7 8所示，小电抗值取所示，小电抗值取1/3变压器零变压器零序电抗值，两台变压器经电抗器接地，与一序电抗值，两台变压器经电抗器接地，与一台变压器接地、一台变压器不接地的零序电台变压器接地、一台变压器不接地的零序电抗值相同。当退出一台变压器运行时，可将抗值相同。当退出一台变压器运行时，可将另一台运行变压器中性点小电抗用隔离开关另一台运行变压器中性点小电抗用隔离开关短接。对多台变压器也仿照此方法处理。短接。对多台变压器也仿照此方法处理。采

28、用变压器中性点经采用变压器中性点经1/3变压器零序电抗接地，在单相接地变压器零序电抗接地，在单相接地时，变压器中性点零序电压为：时，变压器中性点零序电压为：式中：式中：U0变压器中性点零序电压，变压器中性点零序电压，kV；Uxg系统最大工作相电压，系统最大工作相电压，kV；K零序电抗零序电抗(X0)与正序电抗与正序电抗(X1)比值，比值，X0/X13。要求：小电抗伏安特性为线性。要求：小电抗伏安特性为线性。本讲稿第二十二页，共六十一页中性点采用小电抗接地要求：中性点采用小电抗接地要求：该系统中所有变压器的中性点都经一个小电抗接地，即使系统被该系统中所有变压器的中性点都经一个小电抗接地，即使系统

29、被分裂成几个部分，也不会出现中性点不接地的变压器，对主变中性点分裂成几个部分，也不会出现中性点不接地的变压器，对主变中性点绝缘水平要求大大降低。绝缘水平要求大大降低。本讲稿第二十三页，共六十一页1.2中性点接地方式选择中性点接地方式选择小接地电流系统主要优点是供电可靠性高，无通信干扰问题，小接地电流系统主要优点是供电可靠性高，无通信干扰问题，主要缺点是绝缘水平要求高；大接地电流系统则相反。主要缺点是绝缘水平要求高；大接地电流系统则相反。当单相接地故障电容电流小于当单相接地故障电容电流小于时，采用不时，采用不接地方式。此时，可继续运行接地方式。此时，可继续运行12小时，不用立即跳闸，小时，不用立

30、即跳闸，但发生间歇性电弧接地时，过电压一般为但发生间歇性电弧接地时，过电压一般为3倍额定电压，可倍额定电压，可能使绝缘损坏。能使绝缘损坏。当电流大于当电流大于7A时，接地处的电弧不能自动熄灭，将产生较高的时，接地处的电弧不能自动熄灭，将产生较高的电弧过电压电弧过电压(3.55倍倍)的过电压，并易发展成为多相短路，单相接的过电压，并易发展成为多相短路，单相接地保护应瞬时动作于跳闸。地保护应瞬时动作于跳闸。本讲稿第二十四页，共六十一页1.2.1主变压器中性点接地方式主变压器中性点接地方式3kV10kV系统多采用中性点不接地方式。当线路长或有电缆线路系统多采用中性点不接地方式。当线路长或有电缆线路而

31、且单相接地电流越限时，可以采用经消弧线圈接地方式。当单相接地而且单相接地电流越限时，可以采用经消弧线圈接地方式。当单相接地电容电流较大，采用消弧线圈很难有效地熄灭接地出的电弧时，可采用电容电流较大，采用消弧线圈很难有效地熄灭接地出的电弧时，可采用低电阻接地方式。低电阻接地方式。35kV66kV系统和系统和3kV10kV系统相似，由于系统相似，由于35kV66kV系系统电网线路总长度一般都超过统电网线路总长度一般都超过100km，单相接地电流都越限，因此多，单相接地电流都越限，因此多采用经消弧线圈接地方式。采用经消弧线圈接地方式。我国多数我国多数110kV系统采用中性点直接接地方式，但雷电活动较

32、强的地系统采用中性点直接接地方式，但雷电活动较强的地区由于考虑供电可靠性也可采用经消弧线圈接地方式。区由于考虑供电可靠性也可采用经消弧线圈接地方式。220kV及以上系统采用中性点直接接地系统及以上系统采用中性点直接接地系统500kV及以上系统，可在中性点与地之间接一个小电抗。及以上系统，可在中性点与地之间接一个小电抗。实际电力系统中，不同中性点接地方式应用范围大致如下：实际电力系统中，不同中性点接地方式应用范围大致如下：本讲稿第二十五页，共六十一页1.2.2发电机中性点接地方式发电机中性点接地方式1)125MW及以下的发电机内部发生单相接地故障不要求瞬时及以下的发电机内部发生单相接地故障不要求

33、瞬时切机时，且单相接地故障电流小于允许值时，中性点采用不接地切机时，且单相接地故障电流小于允许值时，中性点采用不接地方式。方式。2)接地故障电流大于允许值的接地故障电流大于允许值的125MW及以下的发电机，或者及以下的发电机，或者200MW及以上的大机组要求能带单相接地故障运行时，中性点采用经及以上的大机组要求能带单相接地故障运行时，中性点采用经消弧线圈接地方式。消弧线圈接地方式。3)200MW及以上发电机中性点宜采用经高阻接地方式。及以上发电机中性点宜采用经高阻接地方式。本讲稿第二十六页，共六十一页1.2.3高压厂用变中性点接地方式高压厂用变中性点接地方式高压高压(3、6、10kV)厂用电系

34、统中性点接地方式的选择，厂用电系统中性点接地方式的选择，与接地电容电流的大小有关：与接地电容电流的大小有关：当接地电容电流小于当接地电容电流小于7A时，宜采用高电阻接地方式，也可采用时，宜采用高电阻接地方式，也可采用不接地方式；不接地方式；当接地电容电流大于当接地电容电流大于7A时，可采用经消弧线圈或采用低电阻时，可采用经消弧线圈或采用低电阻接地方式。接地方式。图图7 10专用接地专用接地在没有中性点可供接地用的高压厂在没有中性点可供接地用的高压厂用电系统中，通常采用专用接地变压器。用电系统中，通常采用专用接地变压器。本讲稿第二十七页，共六十一页1.2.4低压厂用变中性点接地方式低压厂用变中性

35、点接地方式低压厂用电系统中性点接地方式主要有中性点经高电阻接地和低压厂用电系统中性点接地方式主要有中性点经高电阻接地和中性点直接接地两种接地方式。中性点直接接地两种接地方式。主厂房内的低压厂用电系统宜采用三相三线制，中性点经主厂房内的低压厂用电系统宜采用三相三线制，中性点经高电阻接地。当为三相四线制时，中性点采用直接接地方式。高电阻接地。当为三相四线制时，中性点采用直接接地方式。2.保护接地保护接地(1)保护接地：将正常情况下不带电、而在绝缘材料损坏后或其保护接地：将正常情况下不带电、而在绝缘材料损坏后或其他情况下可能带电的电器金属部分他情况下可能带电的电器金属部分(即与带电部分相绝缘的金属结

36、构即与带电部分相绝缘的金属结构部分部分)用导线与地可靠连接起来。用导线与地可靠连接起来。(2)保护接地的目的：将电气设备不带电的金属部分与接地体之保护接地的目的：将电气设备不带电的金属部分与接地体之间作良好的金属连接，降低接点的对地电压，避免人体触电危险。间作良好的金属连接，降低接点的对地电压，避免人体触电危险。本讲稿第二十八页，共六十一页(3)保护接地的形式：保护接地的形式：接地保护：接地保护：接零保护：接零保护：将金属外壳用保护接地线将金属外壳用保护接地线(PEE)与接地极直接连接。与接地极直接连接。在交流电路中，中性线就是零线，也就是与发电机、变压器在交流电路中，中性线就是零线，也就是与

37、发电机、变压器直接接地的中性点连接的导线。直接接地的中性点连接的导线。当将金属外壳用保护线当将金属外壳用保护线(protectiveearthing，PE)与与保护中性线保护中性线(PEN)相连接。相连接。本讲稿第二十九页，共六十一页2.1保护接地的类型保护接地的类型根据保护接地的实现方式又可以分为根据保护接地的实现方式又可以分为IT系统、系统、TN系统以及系统以及TT系统。系统。2.1.1IT系统系统IT系统：系统：在中性点不直接接地三相三线制供电系统中，在中性点不直接接地三相三线制供电系统中，将电气设备将电气设备正常情况下不带电的外露可导电部分正常情况下不带电的外露可导电部分(金属外壳和构

38、架等金属外壳和构架等)与接地体与接地体之间作很好的金属连接，用以保证当电气设备因绝缘损坏而漏电时之间作很好的金属连接，用以保证当电气设备因绝缘损坏而漏电时产生的对地电压不超过安全范围。产生的对地电压不超过安全范围。a无保护接地时的情况无保护接地时的情况图图7 11中性点不接地系统触电情况分析中性点不接地系统触电情况分析b有保护接地时的情况有保护接地时的情况本讲稿第三十页，共六十一页2.1.2TN系统系统(1)TN系统：系统：是接零系统，在中性点直接是接零系统，在中性点直接接地的三相四线制的配电系统，将电气接地的三相四线制的配电系统，将电气设备的金属外壳经公共的保护线设备的金属外壳经公共的保护线

39、(PE)或或保护中性线保护中性线(PEN)与系统中性点相连。与系统中性点相连。(2)接零保护的原理：接零保护的原理：当电气设备发生一相碰壳时，短路电流经外壳和零线构成回路，当电气设备发生一相碰壳时，短路电流经外壳和零线构成回路，回路中相线、零线和设备外壳阻抗很小，短路电流很大，令线路上的回路中相线、零线和设备外壳阻抗很小，短路电流很大，令线路上的熔断器迅速熔断，切除故障，从而将漏电设备与电源断开，消除触电熔断器迅速熔断，切除故障，从而将漏电设备与电源断开，消除触电危险，并使配电系统迅速恢复正常工作，从而起到保护作用。危险，并使配电系统迅速恢复正常工作，从而起到保护作用。图图7 12aTN系统示

40、意图系统示意图本讲稿第三十一页，共六十一页TN-C系统：系统：保护接零，整个系统中的中性线保护接零，整个系统中的中性线N与保护线与保护线PE是合一的。通常适用于三相是合一的。通常适用于三相负荷比较平衡且单相负荷容量较小的场所。负荷比较平衡且单相负荷容量较小的场所。PENbTNS系统系统PENaTNC系统系统(3)TN系统分类：系统分类：TN-C系统、系统、TN-S系统和系统和TN-C-S系统。系统。TN-S系统：系统：在在TN-C系统系统基础上，另增加系统系统基础上，另增加一条专用保护线一条专用保护线(PE)，该条保护线是变压器或，该条保护线是变压器或配电盘的保护中性线配电盘的保护中性线(PE

41、N)上引出，与原来的上引出，与原来的三相四线制或单相二线制一同进行配线连接，三相四线制或单相二线制一同进行配线连接，就形成了就形成了TN-S系统。整个系统中的中性线系统。整个系统中的中性线N与与保护线保护线PE是分开的，保护线上没有电流流过，是分开的，保护线上没有电流流过，设备外壳不带电。设备外壳不带电。本讲稿第三十二页，共六十一页PENPENcTNCS系统系统TN-C-S系统：系统：整个系统中的中性线整个系统中的中性线N与保与保护线护线PE部分是合一的，局部采用专设的保部分是合一的，局部采用专设的保护线。护线。在在TN系统中，还必须在以下地点重复接地：系统中，还必须在以下地点重复接地：(1)

42、架空线路末端及沿线每隔架空线路末端及沿线每隔1km处；处；(2)电缆和架空线引入车间和大型建筑物处。电缆和架空线引入车间和大型建筑物处。2.1.3TT系统系统APENCB图图7 12bTT系统示意图系统示意图(1)TT系统系统TT系统适用于中性点直接接地的三相系统适用于中性点直接接地的三相四线制系统，电气设备的金属外壳均各自四线制系统，电气设备的金属外壳均各自单独接地，接地点与系统接地点无关。单独接地，接地点与系统接地点无关。TT系统中应该装设漏电保护装置。系统中应该装设漏电保护装置。本讲稿第三十三页，共六十一页TT系统和系统和TN-C系统是两个具有各自独立特性的系统，它们系统是两个具有各自独

43、立特性的系统，它们之间不仅不能相互替代，而且在保护措施上的要求又是截然的之间不仅不能相互替代，而且在保护措施上的要求又是截然的不同。不同。(2)TT系统和系统和TN-C系统的区别：系统的区别：APENCB图图7 12bTT系统示意图系统示意图PENaTNC系统系统注意：同一配电系统只能采用同一种保护方式，两种保护注意：同一配电系统只能采用同一种保护方式，两种保护方式不得混用。方式不得混用。本讲稿第三十四页，共六十一页2.2应保护接地的电气设备应保护接地的电气设备为防止其危及人身和设备的安全，发电厂变电站电气设备中为防止其危及人身和设备的安全，发电厂变电站电气设备中下列部位应保护接地。下列部位应

44、保护接地。1)电机、变压器和高压电器等的底座和外壳；电机、变压器和高压电器等的底座和外壳；2)电气设备传动装置；电气设备传动装置；3)互感器的二次绕组；互感器的二次绕组；4)发电机中性点柜外壳、发电机出线柜和封闭母线的外壳发电机中性点柜外壳、发电机出线柜和封闭母线的外壳等；等；5)气体绝缘全封闭组合电器气体绝缘全封闭组合电器(GIS)的接地端子；的接地端子；6)配电、控制、保护用的屏配电、控制、保护用的屏(柜、箱柜、箱)及操作台等的金属框架；及操作台等的金属框架；7)铠装控制电缆的外皮；铠装控制电缆的外皮；8)屋内外配电装置的金属架构和钢筋混凝土架构以及靠近带电屋内外配电装置的金属架构和钢筋混

45、凝土架构以及靠近带电部分的金属围栏和金属门；部分的金属围栏和金属门；本讲稿第三十五页，共六十一页9)电力电缆接线盒、终端盒的外壳，电缆的外皮，穿线的钢管和电力电缆接线盒、终端盒的外壳，电缆的外皮，穿线的钢管和电缆桥架等；电缆桥架等；10)装有避雷线的架空线路杆塔；装有避雷线的架空线路杆塔；11)除沥青地面的居民区外，其他居民区内，不接地、消弧线圈除沥青地面的居民区外，其他居民区内，不接地、消弧线圈接地和高电阻接地系统中无避雷线架空线路的金属杆塔和钢筋接地和高电阻接地系统中无避雷线架空线路的金属杆塔和钢筋混凝土杆塔；混凝土杆塔；12)装在配电线路杆塔上的开关设备、电容器等电气设备；装在配电线路杆

46、塔上的开关设备、电容器等电气设备；13)箱式变电站的金属箱体。箱式变电站的金属箱体。本讲稿第三十六页，共六十一页3.防雷接地防雷接地独立避雷针独立避雷针(线线)一般设置独立的接地装置，独立避雷针一般设置独立的接地装置，独立避雷针(线线)的的接地装置与接地网在地中的距离不应小于接地装置与接地网在地中的距离不应小于3m。自避雷针自避雷针(线线)与接地网的连接点至变压器或与接地网的连接点至变压器或35kV及以下设备与及以下设备与接地网的地下连接点止，沿接地极的长度不得小于接地网的地下连接点止，沿接地极的长度不得小于15m。与道路或。与道路或建筑物的出、入口等的距离应大于建筑物的出、入口等的距离应大于

47、3m，否则应采取均压措施，如铺，否则应采取均压措施，如铺设砾石、卵石和沥青混凝土路面。设砾石、卵石和沥青混凝土路面。构架上的避雷针构架上的避雷针(线线)应与接地网连接，并应在其附近装设集应与接地网连接，并应在其附近装设集中接地装置。由连接点至变压器接地点沿接地极的长度不应小于中接地装置。由连接点至变压器接地点沿接地极的长度不应小于15m。线路的避雷线应与发电厂变电站的接地装置相连，且有线路的避雷线应与发电厂变电站的接地装置相连，且有便于分开的连接点。当不允许避雷线直接和发电厂变电站配电便于分开的连接点。当不允许避雷线直接和发电厂变电站配电装置架构相连时，发电厂变电站接地网应在地下与避雷线的接装

48、置架构相连时，发电厂变电站接地网应在地下与避雷线的接地装置相连接，连接线埋在地中的长度不应小于地装置相连接，连接线埋在地中的长度不应小于15m。本讲稿第三十七页，共六十一页避雷器应以最短的接地线与主接地网连接，且避雷器附近应避雷器应以最短的接地线与主接地网连接，且避雷器附近应装设集中接地装置。装设集中接地装置。4.防静电接地防静电接地发电厂易燃油、可燃油、天然气和氢气等贮罐，装卸油台、发电厂易燃油、可燃油、天然气和氢气等贮罐，装卸油台、铁路轨道、管道、鹤管、套筒及油槽车等应做好防静电接地。铁路轨道、管道、鹤管、套筒及油槽车等应做好防静电接地。本讲稿第三十八页，共六十一页第四节接地装置设计第四节

49、接地装置设计接地线和接地极合起来称为接地装置。接地线和接地极合起来称为接地装置。1.对接地装置的要求对接地装置的要求u发电厂变电站的接地装置应充分利用自然接地极接地。发电厂变电站的接地装置应充分利用自然接地极接地。u在利用了自然接地极后，接地电阻尚不能满足要求时，应设在利用了自然接地极后，接地电阻尚不能满足要求时，应设置人工接地极。置人工接地极。对于大接地短路电流系统的发电厂和变电站则不论自然接对于大接地短路电流系统的发电厂和变电站则不论自然接地极的情况如何，仍应装设人工接地极地极的情况如何，仍应装设人工接地极接地装置的导体，应符合热稳定与均压的要求，还应考虑腐蚀的影接地装置的导体，应符合热稳

50、定与均压的要求，还应考虑腐蚀的影响。响。对发电厂和变电站，不论采用何种形式的人工接地极，都应敷设以对发电厂和变电站，不论采用何种形式的人工接地极，都应敷设以水平接地极为主的人工接地网，接地网的埋设深度不宜小于水平接地极为主的人工接地网，接地网的埋设深度不宜小于0.6m。人工。人工接地网的外缘应闭合，外缘各角应做成圆弧形，圆弧的半径不宜小于均接地网的外缘应闭合，外缘各角应做成圆弧形，圆弧的半径不宜小于均压带间距的一半。压带间距的一半。本讲稿第三十九页，共六十一页设计接地网时，应验算接触电位差和跨步电位差。当人工设计接地网时，应验算接触电位差和跨步电位差。当人工接地网局部地带的接触电位差、跨步电位