关于零线重复接地的作用

关于零线重复接地的作用 零线重复接地 1、 重复接地的定义 在中性点直接接地的低压供电系统中，零线在供电变压器处是接地的。在低压供电线路的干线和支线的终端以及沿线，或引入车间或大型建筑物时，零线上的一处或多处通过接地装置与大地再次连接，称为重复接地。重复接地是TN接地系统中不可缺少的安全措施。 因此，GBJ65—83《工业与民用电力装置接地规范》对重复接地做了规定:在中性点直接接地的低压电力网中，采用接零保护时，零线宜在电源处接地， 但移动式电源设备除外。架空线路的干线和支线的终端以及沿线每一公里处，零线应重复接地。电缆和架空线在引入车间或大型建筑物处，零线应重复接地(但距接地点不超过50米者除外)，若室内配电屏、控制屏有接地装置时，也可将零线直接连接到接地装置上。 低压线路零线每一重复接地装置的接地电阻不应大于10Ω。在电力设备接地装置的接地电阻允许达到10Ω的电力网中，每一重复接地装置的接地电阻不应超过30Ω，但重复接地不应少于三处。零线的重复接地，应充分利用自然接地体。 直流电力网中零线重复接地应采用人 工接地体，并不得与金属管道等有金属 连接，如无绝缘隔离装置，相互之间的 距离不宜小于1米。 这是国内唯一对重复接地的接地电 阻大小进行规定的标准。它是在水电部 行业标准SDJ8—79《电力设备接地设计 技术规程》基础上，上升为接地方面的 权威国家技术标准。 2、 零线重复接地的作用 1) 零线未断线时，重复接地可降低漏 电设备金属外壳上的对地电压。 图1有对地电压重复接地的 图2 重复接地的作用1 图3重复接地的作用2 ?没有装重复接地的保护接零系统，当 发生碰壳短路时，线路上的保护装置将迅速动作，切断故障电源。但是，从发生碰壳短路起，到保护装置动作完毕止的一段时间，设备外壳是带电的，其对地电压即短路电流在零线上的电压降。U=U=IZ=UZ/(Z+Z).式中，I为dLdLLLXLdL单相短路电流;Z为零线阻抗; Z为LX相线阻抗; U为相电压。零线阻抗愈大，设备对地电压愈高。这个电压比安全电压大的多。可以用降低零线阻抗来降低设备上的对地电压，使它达到安全电压，理论上是可能的，实际上是不现实的。设备上的对地电压为50V，在380/220V的系统中，相线上的电压降为220-50=170V，零线阻抗与相线阻抗 之比为50/170=1/3.4;零线阻抗是相线 阻抗的1/3.4;或者说是零线截面是相 线截面的3.4倍。这显然是不现实的。 但是，加大零线截面对降低漏电设备上 的对地电压，是有利的。 一般地说，零线截面是相线截面的 1/2倍(或相等)。零线阻抗是相线阻抗2 倍。代入上式得， U=U=IZ=UZ/(Z+Z).= dLdLLLXL UZ/(1/2Z+Z)=(2/3)U=(2/3)×LLL 220=147V。是危险电压。可见， 没有装重复接地的保护接零系统，当发生碰壳短路时，线路上的保护装置未动作前的一段时间，设备外壳的对地电压是147V的危险电压。 ?装有重复接地的保护接零系统，当发生碰壳短路时，线路上的保护装置未动作前的一段时间，设备外壳的对地电压将有所降低，触电的危险可以减轻。 设重复接地的接地电阻为10Ω，中性点的接地电阻为4Ω。重复接地的接地电阻上的电压降就是漏电设备上的对地电压。设零线上的电压降不变，还是147V。U={147/(10+4)}×10=105V。这个电压d 对人还有危险，但比没有装重复接地时的147V减轻为105V。可见，重复接地有降低漏电设备外壳在线路上的保护装置未动作前的一段时间的对地电压的作用。而且，重复接地的接地电阻愈低或一条支路上重复接地处愈多，降低对地 电压的作用愈显著。例如，一条支路上有两处重复接地，接地电阻均为10Ω时，支路上有一设备漏电，对地电压为:U=147/{(10/2)+4}×10/2=82V。显然，d 危险减轻的更多。 但是，如果电网有几条支路，每条支路都有重复接地，这对稳定中性点的电位是有利的，但对降低降低漏电设备外壳的对地电压是不利的。若每条支路重复接地的接地电阻为10Ω，一条支路发生漏电时，另两条支路与中性点接地电阻是并联的，并联电阻是，10×10×4/(10×10+10×4+10×4)=20/9，再与这条支路的10Ω串联，对地电压为U={147/{20/9+10}}×10=120V。比支路d 少时的对地电压要大。 因此，降低对地电压的作用是指重复接地的接地电阻愈低，或一条支路上重复接地处愈多，降低对地电压的作用愈显著 2) 零线断线时，重复接地可降低漏电 设备金属外壳上的对地电压。 没有装重复接地的保护接零系统，零线断线时，当发生碰壳短路时，短路电流极小，线路上的保护装置不能动作，不能切断故障电源。漏电设备金属外壳上的对地电压近似为220V。 装重复接地时，在零线上加了一个重复接地的接地电阻R，中性点接地电C 阻R是串联在相电压上，设重复接地的0 接地电阻R=10，中性点接地电阻R=4，C0当发生碰壳短路时，短路电流为 220/14=15.7A。，线路上的保护装置不能动作，不能切断故障电源。，在零线断口的前面，零线上的对地电压为:U=I 0dR={220/(4+10)}×4=63V。在零线断口0 的后面，漏电设备金属外壳上的对地电压近似为220V-63=157V。少于没有装重复接地时的220V。在同一条零线上，适当多加一些重复接地是有好处的。 零线断线时，重复接地可降低零线断口的后面漏电设备金属外壳上的对地电压，但却增加了零线断口的前面零线上的对地电压。如重复接地的接地电阻R=2，中性点接地电阻R=4，在零线C0 断口的前面，零线上的对地电压为:U=I 0dR={220/(4+2)}×4=147V。在零线断口0 的后面，漏电设备金属外壳上的对地电压近似为220V-147V=73V。 因此，零线断线时，降低重复接地的接地电阻来降低零线断口的后面漏电设备金属外壳上的对地电压的作用是不可取的。 3)、零干线断线时，三相严重不平衡时，零线重复接地有稳定系统工作电压的作用 /, O为电源中性点和O负载中性点。E，E，E为三相电源。设E=220?ABCA OOO 0 ;E=220?-120 ,E=220?+120 BC O E=220?-120 B OO =220[(cos(-120 )+jsin(-120 )) =220(-1/2-j?3/2)=--110—j110?3; O E=220?+120 C OO =220[cos(120 )+jsin(-120 )]=220(-1/2+j ?3/2)=--110+j110?3;YYY为三相;;ABC负载电阻的倒数--电导，Y为零线电阻N 的倒数--电导，由基尔霍夫第二第一定律 /得:电源中性点O和负载中性点O之间, / 的电压U =(YE+YE+YE)/OOAABBCC (YY+Y+Y)。 A+BCN 1)当零干线不断线时，Y=?;则N .///有:U =0;U=E-U=E=220?OOA OAOOAO./O/ 0 ;U=E-U=E =220?-120 ;BOBOOB ./O/ U=EU= E=220?+120 ;三相负C OC-OOC 载电压平衡。 OOE=220?0 ;E =220?-120 ; AB O E=220?+120 ; C 3) 零干线断线，又无重复接地时: Y=O，为方便起见，负载按三种极N, 限情况分析。 ?只有一相负载Y，其它两相无负载。A Y=Y=0。 BC ?B相负载电导为A相负载的电导1/3; C相无负载;Y=0;Y=1/3Y 。CBA ?BC两相为A相负载的电导的 1/3;Y=Y=1/3Y。 BCA ?情况，Y=Y=0;电源中性点O和负，BC //载中性点O之间的电压，U=OO(YE+YE+YE)/(YY+Y+Y) AABBCCA+BCN O/=E=220?0;它说明此时有一设备外壳接零线即与相连接A ,O, 触及设备外壳人体上的对地电压将为,220V. ./O/ U=E-U=E-E=0?0 ; AOAOOAA ./O/ U=E-U=E - E=220?-120-220BOBOOBA OO ?0 =380?-150; ./O/ U=E-U= E -E =380?+150;C OCOOCA (Y=Y=0),两相无负载,另一相无电压. BC ?情况，Y=0;Y=1/3Y电源中性点O，。CBA //和负载中性点O之间的电压，U OO=(YE+YE+YE)/(YY+Y+Y)AABBCCA+BCN O/=146?-19;它说明此时有一设备外壳接零线即与相连接触及 ,O,设备外壳人体上的对地电压将为,146V. ./O/ U=E-U=95?30 ; AOAOO ./O/ U=E-U=286?210; BOBOO ./O/ U=E-U=344?+136. COCOO Y=0;Y=1/3Y无负载的一相上的电压最大负载大的CBA C , 相电压最小A. 相电阻最小相电阻最大断路A;C,. ?情况，Y=Y=1/3Y电源中性点O和BCA; //负载中性点O之间的电压，U =OO(YE+YE+YE)/(YY+Y+Y)AABBCCA+BCN O/ =88?0;它说明此时有一设备外壳接零线即与相连接触及设备外壳,O,,人体上的对地电压将为88V. ./O/ U=E-U =132?0 ; A OAOO ./O/ U=E-U=275?224;BOBOO ./O/ U=EU= 275?+136。 COC-OO 负载大的A相负载电压最大; 负载小的BC相负载电压最小; Y大,电阻小,容量功率大. 此时,如果系统中有电气设备外壳接零, 人体触及电气设备外壳; ?情况,人体上的对地电压为220V; ?情况,人体上的对地电压为146V;?情况,人体上的对地电压为88V; 零干线断线，有重复接地时，重复接地 的接地电阻为10Ω，中性点接地电阻 为4Ω，则有，Y=1/14(1/Ω)。 N ?情况，设Y=1/28;电源中性点O和，A //负载中性点O之间的电压，U =OO(YE+YE+YE)/(YY+Y+Y)AABBCCA+BCN O =2/3 E=146.7?0;A ./O/ U=E-U =73.3?0 ; A OAOO ./OO/ U=E-U=220?-120-146.7?0 BOBOO O =--256.7-j110?3=207?-126.6; ./OO/ U=EU= 220?+120 _146。7?0 C OC--OO O=_110+j110?3—146.7?0 =--256.7 O +j110?3=207?+126.6; (220-207)/220=5.9%<10%. ?情况，Y=0;设Y=1/3 ; Y=1/42;电，CBA /源中性点O和负载中性点O之间的电 / 压，U =(YE+YE+YE)/OOAABBCC(YY+Y+Y)=(1/14E+1/42E)A+BCN AB O/(1/14+1/42+1/14)=11.6?-84.7; .// U=E-U =209.3—j4.5=209.3? A OAOO O 1.23 ; .// U=E-U=--120.7—j(4.5+110×BOBOO O 1.732)=229.3?--148.2; .// U=EU= --120.7+j(4.5+110×C OC-OO O1.732)=229.3?148.2; 220-229.3/220=-4.2%<10%. ?情况，Y=Y=1/3Y=1/42;电源中性点BCA //O和负载中性点O之间的电压，U =OO(YE+YE+YE)/(YY+Y+Y)AABBCCA+BCN =[1/14×220+(1/42)×(--110--j110×1.732)+ (1/42)×(--110+j110×1.732)]/{1/14+1/14+1/42+1/42}=10.5?O 0; ./O/ U=E-U =225.4?0 ; A OAOO ./O/ U=E-U=225.4?-147.7; BOBOO ./O/ U=EU= 225.4?+147.7。 C OC-OO (225.4-220)/220=2.5%<10%. 此时,如果系统中有电气设备外壳接零,人体触及电气设备外壳; ?情况,人体上的对地电压为73.3V; ?情况,人体上的 对地电压为11.6V;?情况,人体上的对地电压为10.5V; 可见，零干线断线时，三相严重不平衡时，零线重复接地有稳定系统工作电压的作用 电源中性点O的接地电阻和零线重复接地再小一点, 电源中性点O和负载中性 / 点O之间的电压还要小. 4) 重复接地是接零保护的后备保护 重复接地相当于电气设备采取了接地保护。零干线断线时,接零保护的设备失去了接零保护,无零线重复接地时, 失去接零保护的设备漏电,接触它有220V的对地电压. 有零线重复接地时, 失去 接零保护的设备漏电,接触它有147V左 右的对地电压. 5) 缩短了碰壳短路的持续时间 有了重复接地电阻和工作接地电阻(中性点的接地电阻)构成一个零线的并联支路。短路电流增加了147/(10+4)=10.5A的回路电流，使线路上的保护装置能快速动作。缩短了碰壳短路的持续时间 6) 改善架空线路的防雷性能 户外的架空线路一般采用集中重复接地。架空线路的终端分支线长度超过200米的分支处以及沿线每1KM处，零线应重复接地。高低压同杆敷设时，共同敷设段的两端低压零线也应重复 接地。车间内部宜采用环形重复接地或网络重复接地。零线至少有两点与接地装置连接。除进线一点外，对角线最远点也应连接。车间边长超过400米时，每200米连接一次。低压线路零线每一重复接地装置的接地电阻不应大于10Ω。在电力设备接地装置的接地电阻允许达到10Ω的电力网中，每一重复接地装置的接地电阻不应超过30Ω，但重复接地不应少于三处。 工作接地 供电变压器的低压中性点的接地是工作接地。它有两个主要作用: A。减轻一相接地的危险。 不接地时，可导致下列危险:1)接地电流不大，故障可长期存在;2)接零设备对地电压，也是零线的对地电压，可能接近相电压，触电危险大。3)其它两相的对地电压升高，可能接近线电压。单相触电的危险增大。4)相线对零的绝缘等级增大为额定电压为380V，原来是220V，投资增大。 有工作接地时，发生一相接地时，接零设备的对地电压为:U=IR= UR/ 0d00(R+R);减小R可把U限制在安全电0d00 压范围内。这时，中性点发生位移，未接地的两相的对地电压升高为:U=?S 22 U+U+UU通常，它不超过250V。，00 U=250V时，U=52V;在这种情况下，S0 接地处的接地电阻R不大于10—15d 欧，则要求工作接地电阻不大于3-4.65欧。因此，规定要求工作接地电阻不大于4欧。在高土壤电阻率地区，降低工作接地电阻比较困难，允许把工作接地电阻提高到不大于10欧 B。减轻高压窜入低压的危险; 当高压窜入低压时，低压零线上的对地电压:U=IR 0gd0 式中，I为高压系统的接地电流;gd 对于不接地的高压10KV电网，它不大于30A;按规定，U?120。所以，R00?4欧能满足这一要求。