電氣設(shè)備接地講解課件教學(xué)

電氣設(shè)備接地講解目錄一、概述二、接地的分類三、接地電阻四、裝設(shè)接地裝置的要求五、發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)接地方式七、變壓器中性點(diǎn)接地與不接地系統(tǒng)八、各種電壓等級(jí)供電線路的接地方式九、保護(hù)接地十、保護(hù)接零

一、概述電氣設(shè)備的某個(gè)部分與大地之間作良好的電氣聯(lián)接稱為接地。與大地土壤直接接觸的金屬導(dǎo)體或金屬導(dǎo)體組稱為接地體：聯(lián)接電氣設(shè)備應(yīng)接地部分與接地體的金屬導(dǎo)體稱為接地線；接地體和接地線統(tǒng)稱為接地裝置。電氣設(shè)備接地的目的主要是保護(hù)人身和設(shè)備的安全，所有電氣設(shè)備應(yīng)按規(guī)定進(jìn)行可靠接地。二、接地的分類

按接地的作用分有保護(hù)接地和工作接地兩種。（1）為了保證人身安全，避免發(fā)生人體觸電事故，將電氣設(shè)備的金屬外殼與接地裝置聯(lián)接的方式稱為保護(hù)接地。當(dāng)人體觸及到外殼已帶電的電氣設(shè)備時(shí)，由于接地體的接觸電阻遠(yuǎn)小于人體電阻，絕大部分電流經(jīng)接地體進(jìn)入大地，只有很小部分流過人體，不致對(duì)人的生命造成危害。（2）為了保證電氣設(shè)備在正常和事故情況下可靠的工作而進(jìn)行的接地稱為工作接地，如中性點(diǎn)直接接地和間接接地以及零線的重復(fù)接地、防雷接地等都是工作接地。三、接地電阻應(yīng)接地的電氣設(shè)備通過接地裝置和大地之間的電阻稱為接地電阻，它包含五個(gè)部分：（1）電氣設(shè)備和接地線的接觸電阻。（2）接地線本身的電阻。（3）接地體本身的電阻。（4）接地體和大地的接觸電阻。（5）大地的電阻。四、裝設(shè)接地裝置的要求（1）接地線一般用40mm×4mm的鍍鋅扁鋼。（2）接地體用鍍鋅鋼管或角鋼。鋼管直徑為50mm，管壁厚不小于3.5mm，長度2～3m。角鋼以50mm×50mm×5mm為宜。（3）接地體的頂端距地面0.5～0.8m，以避開凍土層，鋼管或角鋼的根數(shù)視接地體周圍的土壤電阻率而定，一般不少于兩根，每根的間距為3～5m.（4）接地體距建筑物的距離在1.5m以上，與獨(dú)立的避雷針接地體的距離大于3m。（5）接地線與接地體的聯(lián)接應(yīng)使用搭接焊。五、發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)接地方式

隨著電力系統(tǒng)發(fā)電機(jī)裝機(jī)容量和單機(jī)容量由小到大的不斷快速增大，發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)的接地方式經(jīng)歷了以下五種方式的變化和發(fā)展：

①中性點(diǎn)經(jīng)高電阻（發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)接地電阻柜）接地；

②中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈（諧振）接地。

③中性點(diǎn)不接地；

④中性點(diǎn)直接接地；

⑤中性點(diǎn)經(jīng)低阻抗接地；發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)接地方式優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)于300MVA及以上的大容量發(fā)電機(jī)組，目前世界各國普遍采用的是第①種或第②種接地方式。采用第①接地方式，中性點(diǎn)經(jīng)高電阻接地的主要目的是限制接地電弧重燃、中性點(diǎn)出現(xiàn)的積累性電壓升高，從而降低電弧接地過電壓。發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)經(jīng)高電阻接地方式有許多方案，其中以單相配電變壓器電阻的方案為最優(yōu)。配電變壓器二次側(cè)所接的電阻為一消能元件，可增大零序回路阻尼，抑制暫態(tài)過電壓，但因此也增大了接地電流，這就要求當(dāng)發(fā)電機(jī)定子繞組發(fā)生單相接地故障時(shí)能迅速切除機(jī)組。由于此種裝置簡單且易于配置，故得到廣泛的應(yīng)用，在西方歐美國家已經(jīng)形成一種使用慣例，在國內(nèi)許多大型汽輪發(fā)電機(jī)組和水輪發(fā)電機(jī)也都采用配電變壓器的接地方式。但是這種接地方式的缺點(diǎn)是無法減小接地電容電流，而是增大接地故障電流。因此對(duì)于大電容電流發(fā)電機(jī)，接地故障電流數(shù)倍乃至十?dāng)?shù)倍地超過發(fā)電機(jī)的安全接地電流，暫態(tài)接地電流更大，即使短時(shí)間跳開故障的發(fā)電機(jī)鐵芯迭片的熔化焊接現(xiàn)象也很難避免，這種接地方式就難于適用了對(duì)于第③種不接地方式，由于發(fā)電機(jī)的中性點(diǎn)不接地運(yùn)行，當(dāng)定子繞組發(fā)生單相接地時(shí)，流過故障點(diǎn)的電流僅為很小的電容電流，有效地限制了接地電流的破壞作用。到目前為止我國、前蘇聯(lián)及一些其他國家的電容電流較小的發(fā)電機(jī)，中性點(diǎn)仍采用這一不接地方式。但是，隨著機(jī)組容量的增大和運(yùn)行電壓的升高，當(dāng)電容電流接近或達(dá)到某一臨界值時(shí)，接地電弧不能自行熄滅。電弧接地過電壓又會(huì)產(chǎn)生新的危害。隨著機(jī)組容量的增大，鐵芯燒損后果嚴(yán)重，允許的接地故障電流日趨減少。所以這一不接地方式的應(yīng)用，受到接地電容電流的限制。對(duì)于大容量發(fā)電機(jī)，盡管消弧線圈的接地方式在國內(nèi)大電容電流發(fā)電機(jī)上得到一定的應(yīng)用，但是消弧線圈的接地方式還存在以下不利因素：1）潛在的過電壓危險(xiǎn)。當(dāng)故障點(diǎn)發(fā)生在電網(wǎng)側(cè)時(shí)，零序電壓經(jīng)耦合電容傳遞到發(fā)電機(jī)側(cè)，若采用過補(bǔ)償方式，傳遞過電壓可能趨向無窮大，將威脅發(fā)電機(jī)安全。而完全補(bǔ)償方式，又會(huì)出現(xiàn)人們所擔(dān)心的諧振過電壓。因而，從理論上，經(jīng)消弧線圈接地方式應(yīng)該是欠補(bǔ)償方式。然而，在實(shí)際應(yīng)用中過補(bǔ)償方式卻運(yùn)用最多。另外，在發(fā)電機(jī)組啟、停及甩負(fù)荷等過程中，如果再出現(xiàn)接地或二次重燃，將會(huì)有較大的暫態(tài)過電壓。確分析暫態(tài)過電壓的大小，是十分困難的，國內(nèi)外都只是通過仿真進(jìn)行模擬估算，在消弧線圈內(nèi)阻較小，脫諧度很小時(shí)，間歇電弧會(huì)產(chǎn)生危險(xiǎn)的過電壓。

2）保護(hù)配置比較復(fù)雜，需要增設(shè)高壓側(cè)零序制動(dòng)電壓，以防止保護(hù)誤動(dòng)。3）參數(shù)選擇須考慮因素較多。如果沒有經(jīng)過全面地分析計(jì)算，選定的參數(shù)不合適，將會(huì)使發(fā)電機(jī)三相對(duì)地電壓長期有較大偏移，甩負(fù)荷時(shí)，電壓偏移更大。六、變壓器中性點(diǎn)接地與不接地系統(tǒng)1.1變壓器中性點(diǎn)接地系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn)：（1）優(yōu)點(diǎn)：對(duì)電源中性點(diǎn)接地系統(tǒng)，若發(fā)生某單相接地，另兩相電壓不升高，這樣可使整個(gè)系統(tǒng)絕緣水平降低；另外，單相接地會(huì)產(chǎn)生較大的短路電流Is，從而使保護(hù)裝置（繼電器、熔斷器等）迅速準(zhǔn)確地動(dòng)作，提高了保護(hù)的可*性。（2）缺點(diǎn)：對(duì)電源中性點(diǎn)接地系統(tǒng)，由于單相短路電流Is很大，開關(guān)及電氣設(shè)備等要選擇較大容量，并且還能造成系統(tǒng)不穩(wěn)定和干擾通訊線路等；1.2變壓器中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)的優(yōu)、缺點(diǎn)：

（1）優(yōu)點(diǎn)：對(duì)變壓器中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)，由于限制了單相接地電流，對(duì)通訊的干擾較?。涣硗鈫蜗嘟拥乜梢赃\(yùn)行一段時(shí)間，提高了供電的可*性。（2）缺點(diǎn)：對(duì)變壓器中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)，當(dāng)一相接地時(shí)，另兩相對(duì)地電壓升高，易使絕緣薄弱地方擊穿，從而造成兩相接地短路。八、

各種電壓等級(jí)供電線路的接地方式（1）在110kv及以上的高壓或超高壓系統(tǒng)中，一般采用中性點(diǎn)接地系統(tǒng)，其目的是為了降低電氣設(shè)備絕緣水平，免除由于單相接地后繼續(xù)運(yùn)行而形成的不對(duì)稱性。（2）工廠供電系統(tǒng)采用電壓在1kv~35kv，一般為中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)，因工廠供電距離短，對(duì)地電容?。╔c大），單相接地電流小，這樣可以運(yùn)行一段時(shí)間，提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和供電可靠性，對(duì)通訊干擾小等優(yōu)點(diǎn)。（3）1kv以下的供電系統(tǒng)（380/220伏），除某些特殊情況下（井下、游泳池），絕大部分是中性點(diǎn)接地系統(tǒng)，主要是為了防止絕緣損壞而遭受觸電的危險(xiǎn)。

九、

保護(hù)接地

將電氣設(shè)備的金屬外殼通過接地線與接地體相接，其原理是分流原理。由于人體電阻Rr遠(yuǎn)大于接地電阻Rd，所以Ir<<Id。保護(hù)接地,適應(yīng)于變壓器中性點(diǎn)不接地的供電系統(tǒng)中。但在干燥場所，交流電壓50V及以下，或直流電壓110V及以下的電氣設(shè)備，金屬外殼可不接地；在干燥且有木質(zhì)、瀝青等不良導(dǎo)電地面的場所，交流額定電壓380V及以下，或直流額定電壓440V及以下的電氣設(shè)備金屬外殼，除另有規(guī)定外（在爆炸危險(xiǎn)場所仍應(yīng)接地），可不接地。電氣設(shè)備在高處時(shí)，不應(yīng)采取保護(hù)接地措施，否則會(huì)把大地電位引向高處，反而增加觸電危險(xiǎn)。保護(hù)接地時(shí)應(yīng)注意問題由同一變壓器（中性點(diǎn)不接地）供電系統(tǒng)中各電氣設(shè)備不應(yīng)分別接地，而應(yīng)形成一個(gè)保護(hù)接地系統(tǒng)。這樣做不僅降低了接地電阻，而且也防止了不同電氣設(shè)備的不同相，同時(shí)碰殼（接地）所帶來的危險(xiǎn)。形成保護(hù)接地系統(tǒng)后，這時(shí)兩相短路電流主要通過接地網(wǎng)流通，因而提高了兩相短路電流的數(shù)值，保證過流保護(hù)裝置可靠動(dòng)作。十、保護(hù)接零由于低電壓網(wǎng)（380V/220V）中性點(diǎn)不接地只有個(gè)別場合，如礦井、游泳池等，而一般低壓電網(wǎng)都采用了中性點(diǎn)接地的三相四線制供電系統(tǒng)。在這種電網(wǎng)中工作的設(shè)備，其金屬外殼要與零線緊密相接，即保護(hù)接零，如圖2所示。保護(hù)接零的目的，也是為了保證安全，當(dāng)設(shè)備發(fā)生一相碰殼時(shí)，則造成單相短路，使保護(hù)裝置迅速動(dòng)作，切斷故障設(shè)備。

按中性線與保護(hù)線的組合情況，保護(hù)接零分以下三種情況：（1）整個(gè)系統(tǒng)中性線N與保護(hù)線PE是合一的，通常適用于三相負(fù)荷比較平衡且單相負(fù)荷容量較小的場所。（2）整個(gè)系統(tǒng)中性線N與保護(hù)線PE是分開的，即將設(shè)備外殼接在保護(hù)線PE上，在正常情況下保護(hù)線上沒有電流流過，所以設(shè)備外殼不帶電。（3）系統(tǒng)中的一部分采用中性線與保護(hù)線合一的，局部采用專設(shè)的保護(hù)線。保護(hù)接零應(yīng)注意問題：（1）由同一臺(tái)發(fā)電機(jī)或同一臺(tái)變壓器供電的線路，不允許有的設(shè)備保護(hù)接地，有的設(shè)備保護(hù)接零。（2）沿零線上把一點(diǎn)或多點(diǎn)再行接地，即重復(fù)接地。以確保護(hù)接地裝置的可靠。但重復(fù)接地只能起到平衡電位的作用，因此，中性線盡量避免斷裂，對(duì)中性線要求精心施工，注意維護(hù)。單相接地

1、中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)單相接地時(shí)的特點(diǎn)：①中性點(diǎn)對(duì)地電壓上升為相電壓②接地相對(duì)地電壓為零，非接地相對(duì)地電壓上升為原來的線電壓，絕緣要求按線電壓設(shè)計(jì)③線電壓仍對(duì)稱，允許繼續(xù)運(yùn)行2h；④接地電流為正常相對(duì)地電容電流的3倍，保護(hù)并不立即切除故障線路。⑤接地電流引起的接地電弧有可能熄滅和重燃，引起諧振過電壓。2、中性點(diǎn)直接接地單相接地時(shí)的特點(diǎn)：①中性點(diǎn)對(duì)地電壓為零，②接地相對(duì)地電壓為零，③非接地相對(duì)地電壓為原來的相電壓不變，絕緣按相電壓設(shè)計(jì)，④線電壓不對(duì)稱，不允許繼續(xù)運(yùn)行；⑤接地電流為很大的單相短路電流，保護(hù)動(dòng)作切除故障線路。三相短路故障和正常運(yùn)行時(shí)，系統(tǒng)里面是正序。

單相接地故障時(shí)候，系統(tǒng)有正序負(fù)序和零序分量。

兩相短路故障時(shí)候，系統(tǒng)有正序和負(fù)序分量。

兩相短路接地故障時(shí)，系統(tǒng)有正序負(fù)序和零序分量。

1：三相不平衡的的電壓（或電流），可以分解為平衡的正序、負(fù)序和零序2：零序?yàn)?相電壓向量相加，除以3

3：正序?qū)C相旋轉(zhuǎn)120度到A相位置，這樣3個(gè)向量相加會(huì)較長，3個(gè)向量相加，除以3

4：負(fù)序?qū)C相旋轉(zhuǎn)120度到A相相反位置，這樣3個(gè)向量相加會(huì)較短，3個(gè)向量相加，除以3

回路、信號(hào)回路、繼電保護(hù)、自動(dòng)裝置及事照明等提供可靠穩(wěn)定的不間斷電源，它還為斷路器的分、合閘提供操作電源。由于分支網(wǎng)絡(luò)多、所接設(shè)備多等因素構(gòu)成了龐大而復(fù)雜的直流電源網(wǎng)絡(luò)，分為主母線、小母線、層層分布，回路復(fù)雜、單線交錯(cuò)、雙線交錯(cuò)，客觀上增加了查找直流接地故障的難度。由于直流電源在二次系統(tǒng)所處的重要地位，直流系統(tǒng)自身的可靠及安全直接影響到整個(gè)系統(tǒng)的安全，盡管直流電源十分穩(wěn)定可靠，但實(shí)際應(yīng)用中，由于電力系統(tǒng)應(yīng)用直流電源的特殊性，特別是控制回路和保護(hù)回路的應(yīng)用，使直流系統(tǒng)的故障成為電力系統(tǒng)更大故障的事故隱患，這就是我們常說的直流系統(tǒng)接地故障危害。直流接地發(fā)電廠直流系統(tǒng)是十分重要的電源系統(tǒng)，它是一個(gè)獨(dú)立的電源，不受發(fā)電機(jī)、廠用電、站用變以及系統(tǒng)運(yùn)行方式改變的影響，為電力系統(tǒng)的控制直流系統(tǒng)接地應(yīng)包括直流系統(tǒng)一點(diǎn)接地和直流系統(tǒng)兩點(diǎn)接地兩種情況。在直流系統(tǒng)中，直流正、負(fù)極對(duì)地是絕緣的，在發(fā)生一極接地時(shí)由于沒有構(gòu)成接地電流的通路而不引起任何危害，但一極接地長期工作是不允許的，因?yàn)樵谕粯O的另一地點(diǎn)又發(fā)生接地時(shí)，就可能造成信號(hào)裝置、繼電保護(hù)或控制回路的不正確動(dòng)作。發(fā)生一點(diǎn)接地后再發(fā)生另一極接地就將造成直流短路。直流接地如直流正極接地有造成繼電保護(hù)誤動(dòng)作的可能。因?yàn)橐话闾l線圈（如出口中間繼電器線圈和跳、合閘線圈等）均接負(fù)極電源，若這些回路再發(fā)生接地或絕緣不良就會(huì)引起繼電保護(hù)誤動(dòng)作。直流負(fù)極接地與正極接地同一道理，如回路中再有一點(diǎn)接地就可能造成繼電保護(hù)拒絕動(dòng)作，使事故越級(jí)擴(kuò)大。兩極兩點(diǎn)同時(shí)接地將跳閘或合閘回路短路，不僅可能使熔斷器熔斷，還可能燒壞繼電器的接點(diǎn)。在變電站日常運(yùn)行維護(hù)和異常處理工作中，最復(fù)雜的就是直流系統(tǒng)接地的查找與處理。直流系統(tǒng)發(fā)生一點(diǎn)接地時(shí)對(duì)設(shè)備系統(tǒng)不會(huì)造成影響，不及時(shí)處理查找，出現(xiàn)兩點(diǎn)接地后，就可能發(fā)生短路、裝置誤動(dòng)、拒動(dòng)等嚴(yán)重后果。直流接地直流系統(tǒng)接地原因:

直流系統(tǒng)是個(gè)不間斷工作長期帶電的系統(tǒng)，發(fā)電廠、變電站直流系統(tǒng)所接設(shè)備多、回路復(fù)雜，負(fù)荷涉及面廣，在長期運(yùn)行過程中會(huì)由于環(huán)境的改變、氣候的變化、污染、高溫、電纜以及接頭的老化，元件損壞、設(shè)備本身的問題等等引起絕緣水平下降，而不可避免的發(fā)生直流系統(tǒng)接地。特別在發(fā)電廠、變電站建設(shè)施工中或擴(kuò)建過程中，由于施工及安裝的種種問題，難以避免的會(huì)遺留電力系統(tǒng)故障的隱患，直流系統(tǒng)更是一個(gè)薄弱環(huán)節(jié)。投運(yùn)時(shí)間越長的系統(tǒng)接地故障的概率越大。直流接地直流接地1）雷雨季節(jié)，室外端子箱或機(jī)構(gòu)箱內(nèi)潮濕積水導(dǎo)致直流二次回路中的正電源或負(fù)電源對(duì)地絕緣電阻下降，嚴(yán)重者可能到零，從而形成接地。2）部分型號(hào)手車開關(guān)的可動(dòng)部分與固定部分的連接插頭或插座缺少可靠的絕緣隔離措施，手車來回移動(dòng)導(dǎo)致其中導(dǎo)線破損，從而使直流回路與開關(guān)金屬部分相接觸，從而導(dǎo)致接地。3）部分直流系統(tǒng)已運(yùn)行多年，二次設(shè)備絕緣老化、破損，極易出現(xiàn)接地現(xiàn)象。4）因施工工藝不嚴(yán)格，造成直流回路出現(xiàn)裸線、線頭接觸柜體等，引起接地。直流接地直流系統(tǒng)接地的危害

（1）接地分類:由于直流系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)連接比較復(fù)雜，其接地情況歸納起來有以下幾種：按接地極性分為正接地和負(fù)接地；按接地種類可分為直接接地，亦稱金屬接地或全接地和間接接地，亦稱非金屬接地或半接地；按接地的情況可分為單點(diǎn)接地、多點(diǎn)接地、環(huán)路接地和絕緣降低或稱片接地。

（2）正接地可能導(dǎo)致斷路器誤跳閘由于斷路器跳閘線圈均接負(fù)極電源，故當(dāng)發(fā)生正接地時(shí)可能導(dǎo)致斷路的跳閘，如圖所示，當(dāng)圖中的A點(diǎn)和B點(diǎn)同時(shí)接地，相當(dāng)時(shí)A、B兩點(diǎn)通過大地連起來，中間繼電器2J1必然動(dòng)作造成斷路器的跳閘。同理，當(dāng)圖中的A點(diǎn)和C點(diǎn)同時(shí)接地，和圖中的A點(diǎn)、D點(diǎn)同時(shí)接地均可能造成斷路的跳閘.直流接地（3）負(fù)接地可能導(dǎo)致斷路器的拒跳閘:如圖所示，如圖所示，當(dāng)圖中的B點(diǎn)，正點(diǎn)同時(shí)接地，B、E點(diǎn)通過地構(gòu)成了回路，即B、E點(diǎn)相接將中間繼電器2J1短接，此時(shí)，如果系統(tǒng)發(fā)生事故，保護(hù)動(dòng)作由于中間繼電器2J1被短接，2J1不工作，斷路器不會(huì)動(dòng)作，產(chǎn)生拒動(dòng)現(xiàn)象，使事故越級(jí)擴(kuò)大。同理，當(dāng)圖中的E點(diǎn)和C點(diǎn)同時(shí)接地和圖中的E點(diǎn)和D點(diǎn)同時(shí)接地均可能生成斷路器拒動(dòng)現(xiàn)象。從以上分析看出，直流系統(tǒng)如果僅僅是一點(diǎn)接地，對(duì)二次回路不會(huì)造成事故，如果有兩點(diǎn)接地，就可能發(fā)生斷路器誤動(dòng)或拒動(dòng)。就動(dòng)作的實(shí)際情況看，當(dāng)直流系統(tǒng)監(jiān)測回路發(fā)出預(yù)告信號(hào)報(bào)警，顯示該系統(tǒng)接地，可以斷定，直流系統(tǒng)的接地故障已經(jīng)造成了斷路器可能發(fā)生誤跳或拒跳的事故隱患，應(yīng)立即排除。1）拉路法：這是電力系統(tǒng)查直流接地故障一直沿用的一個(gè)簡單辦法。所謂“拉回路”，就是停掉該回路的直流電源，停電時(shí)間應(yīng)小于三秒，直流接地回路一旦從直流系統(tǒng)中脫離運(yùn)行，直流母線的正負(fù)極對(duì)地電壓就會(huì)出現(xiàn)平衡。所以人們通常從直流接地回路瞬間停電，