文档介绍：矿井维修电工技师培训班
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第四章供电安全保护
第一节中性点接地方式
第二节漏电保护
第三节接地与接零
一、中性点接地方式分析
1、中性点接地方式分类
供电系统的中性点接地方式是指电力变压器中性点采用什么方式接地。一般分为以下几种:
(1)不接地方式,又称中性点绝缘系统;
(2)直接接地方式,中性点直接与接地装置连接;
(3)电阻接地方式,中性点经过不同数值的电阻与接地装置连接,接入电阻在数十欧姆时,称为低电阻接地方式;在数百欧姆以上时,称为高电阻接地方式;
(4)消弧线圈接地方式,中性点经电抗线圈与接地装置连接。电抗线圈有分接头,可用来调节电抗值,以便系统单相接地时,电抗电流能补偿输电线的对地分布电容电流,使接地点的电流减少,电弧易于熄灭,故称消弧线圈。
2、中性点接地方式分析
变压器中性点接地方式与电网的安全运行有密切关系,系统正常运行时,中性点对地电压为零,接地方式对系统没有影响。当发生一相接地或人身触电事故时,各种接地方式的差别就出现了。低电阻接地和直接接地方式相似,可作一类考虑;高电阻接地和不接地方式可合为一类;消弧线圈接地单独讨论。各种接地方式都有各自的优缺点,对不同电压等级的电网亦有各自的适用范围。
(1)不接地方式
我国3-60kV电网,一般采用中性点不接地方式。这是因为在这类电网中,单相接地故障占比重很大之故。中性点不接地电网,单相接地电流由电网对地电容决定,对于短距离、电压较低的输电线,电容较小,故障电流很小,瞬时性故障往往能自动消除。因接地电流小,对通讯电路的干扰也小。不接地方式的缺点是当一相接地时,另外两相电压升高倍,易使绝缘薄弱处击穿,造成两相接地短路。
对高电压、长距离输电线一相接地的电容电流一般很大,在接地处容易发生电弧周期性的熄灭与重燃,出现所谓间歇电弧,引起电网产生高频振荡,形成过电压,可能击穿设备绝缘,造成短路故障。为避免发生间歇电弧,要求3-10kV电网单相接地电流小于30A,35kV以上电网小于10A。因此,中性点不接地方式对高电压、长距离输电线不适宜。
(2)消弧线圈接地方式
当地面供电系统的单相接地电流超过上述要求时,可采用消弧线圈接地方式,如图4-1所示。利用电抗器的感性电流补偿电网的容性电流,可使接地电流大为减少。
设A相d点发生接地,流过d点的电网电容电流为:
消弧线圈的电感为L,流过的电流为:
相位差180度,如果选择消弧线圈使大小相等,则可达到完全补偿。其条件为故
L=
jωC(
=j3ωC
图4-1消弧线圈接地方式图4-2 消弧线圈补偿相量图
(3)直接接地方式
中性点直接接地方式的优点是一相接地时,其它两相电压不升高,不存在间歇电弧造成的过电压危险。因此,可选择额定电压低的避雷器作为系统大气过电压的保护,可降低系统的绝缘水平。这对于110KV及以上的高压电网降低造价尤为重要,因此110KV以上电网普遍采用直接地方式。此种系统一相接地时,短路电流很大,可使保护继电器迅速准确地动作,提高保护的可靠性。但由于短路电流很大,需要选择容量较大的开关及电气设备,并有造成系统不稳定和对通讯线路的强烈于扰等缺点。
(4)煤矿井下低压配电网的中性点接地方式
对为井下低压电网主要是从人身触点、点燃瓦斯和火灾危险的安全角度进行考虑。直接接地方式由于具有人身触电电流大及短路电流大、故障点形成电弧等明显的缺点,不允许采用。中性点不接地系统,在网路对地分布电容较大情况下,发生触电事故时,尽管人身电流比直接接地系统小,但仍有生命危险性。因此,即禁止井下变压器中性点接地,还必须采取安全保护措施。消除上述危险。
中性点经高阻抗接地方式,在某些国家的煤矿井下被采用,它可将接地电流限制在一定值之内,并设置相应方式漏电保护装置,亦可满足安全要求,此种接地方式在防止过电压方面比不接地方式好。
二、电网的接地电流计算
为了讨论电网各种接地方式下的单相接地电流,现假设电网中性点通过电阻和电感接地,电网对地有分布电容和漏电导。以A相为参考相,发生接地,接地处有接地电导如图4-3所示。
图4-3 接地电流计算图