电力系统中电气设备接地技术

【摘要】接地是最传统的电气安全措施，电气接地是应用于电力系统中最广泛的电气安全措施之一。各种不同的电气设备都采用了不同用途、针对性的的接地措施。按照电力系统和电气设备不同的作用...

【摘要】:本文围绕电力系统中，基于对常见电气设备的接地方式以及配电网系统中不同电气设备的不同接地方式进行分析和比较。

【关键词】:电力系统；电气接地；接地技术

[Abstract]: This paper around the power system, to analyze and compare different grounding modes of different electrical equipment grounding of common electrical equipment and distribution system based.

Keyword]: power system; electrical grounding; grounding technology

中图分类号：F407.6

接地是最传统的电气安全措施，电气接地是应用于电力系统中最广泛的电气安全措施之一。各种不同的电气设备都采用了不同用途、针对性的的接地措施。按照电力系统和电气设备不同的作用，可分为工作接地、保护接地、重复接地和接零。

一、配电网中不同接地方式的应用

1.1工作接地的应用

在电力系统中的中性点，直接或经特殊设备与地进行金属连接，称为工作接地。它的具体作用可降低人体的接触电压，可以迅速切断故障设备，可以有效降低电气设备和输电线路的绝缘水平。

1.1.1降低人体的接触电压

在中性点绝缘系统中，这时，当一相碰地而人体又触及另一相时，人体所受到的接触电压将超过相电压而为相电压的3倍。而在中性点进行接地时，情况就不同了。因为，中性点的接地电阻很小或近于零，与地间的电位差亦近于零。当一相碰地面人体触及另一相时，人体所受到的接触电压将不再是相电压的3倍，而是接近或等于相电压。

1.1.2迅速切断故障设备

在中性点绝缘系统中，当一相碰地时，由于接地电流很小的关系，保护设备不能迅速动作切断电源，因此接地故障将长时间地持续下去，这对人体是极不安全的。在中性点接地系统中情况就不同了。当一相碰地时，接地电流成为很大的单相短路电流，保护设备能准确而迅速的动作，切断电源，从而保证人体免于触电。

1.1.3降低电气设备和输电线路的绝缘水平

综上所述，当一相碰壳或接地时，其他两相的对地电压，在中性点绝缘系统中将升高为相电压的3倍，而在中性点接地系统中，将接近于相电压。因此，在进行电气设备和输电线路设计时，在中性点接地系统中，只要按相电压而不必按相电压的3倍的绝缘水平来考虑。这就降低了电气设备的制造成本和输电线路的建设费用，从而大大节省了投资。

1.2保护接地的应用

保护接地是一种重要的安全技术措施，无论在高压或低压系统、交流或直流系统以及在防止静电等方面，都得到了广泛应用。在电力系统中，保护接地主要应用于三相三线制电网。在三相三线制中性点不接地系统中，如果电气设备因绝缘损坏而使电气设备金属外壳带电时，人体一旦触及该设备外壳，电流就会通过人体与大地以及电网之间的阻抗形成回路，从而造成触电危险。电力系统中进行保护接地，就是为了避免人身触电发生危险，而通过电气设备在正常情况下不带电的金属部分与接地体之间进行必要的金属连接。

在电气设备保护接地中，达到较小的接地电阻，要花费很多投资，而在土壤电阻系数较大的地区，困难也会更大。因此，为确保电气设备运行中使人避免遭受触电危险，在中性点直接接地1000V以下系统中，必须采用接零保护。

1.3配电网应用中接地方式比较

1.3.1保护接地的局限性

由于电气设备受到种种因素影响而造成绝缘损坏时就会产生漏电，或者带电的导线碰触到设备金属外壳时，就会导致本不带电的金属外壳带上电。如果金属外壳未实施必要的接地设置，则电力工作人员施工中一旦触碰时就会发生触电。而实行了保护接地，此时就会因金属外壳已与大地有了可靠而良好的连接，能让色大部分电流通过接地体流散到地下，使操作人员不受到伤害。为能保证使熔丝熔断或自动开关跳闸，一般规定故障电流必须分别大于熔丝或开关额定电流的2.5倍或1.25倍，因此，若电气设备容量较大，所选用的熔丝与开关的额定电流超过了上述数值，则此时便不能保证切断电源，进而也就无法保障人身安全了。所以，接地保护方式存在着一定的局限性。

1.3.2保护接地与保护接零方式混用的危害

在由一台配电变压器或同一段母线供电的低压配电系统内，应选择采用同一保护方式，保护接地和保护接零应尽可能采用一种，如果同时应用接地与接零两种保护方式，一旦，当实行保护接地的电气设备发生了碰壳故障时，零线的对地电压将会升高到电源相电压的一半或更高，这时，实行保护接零的所有设备上就会带有同样高的电位，致使所有电气设备外壳的金属部分将呈现较高的对地电压，从而危及电力工程人员的安全。因此，同一低压配电系统内，保护接零与保护接地这两种不同方式一定不能混用。

1.3.3保护接地或保护接零方式的选择

电气设备采用何种接地方式最主要要取决于配电系统的中性点是否接地，通常，在中性点具有良好接地的低压配电系统中，保护接零方式应优先选用保护接零方式。通常企业工厂都有单独的配电变压器供电，故均采用保护接零方式较多。而在农村配电网中，由于配网设备参差不齐，不便于进行统一和严格管理，为避免接零与接地两种保护方式混用而引起事故，所以规定一律不实行保护接零，而采用保护接地方式。在中性点不接地的低压配电网络中，应采用保护接地方式。对所有高压电气设备，一般都是实行保护接地。

二、电力系统中性点各种接地工作制情况和比较

由于电力工业发展初期，电力系统一般采用中性点不接地工作制。随着电力工业逐渐发展，为了保证电力系统的正常运行，限制系统的对地电压在任何情况下都不超过规定的绝缘水平，才将电力系统中的中性点直接接地。但在直接接地系统中，有时由于接地电流太大，严重地损坏电气设备及线路，甚至引起系统的不稳定及对电信线路的强烈干扰。

2.1.1电力系统中性点不接地

中性点不接地工作制中其系统的中性点与地绝缘。最大的优点是当发生单相接地时，还能正常运行。但在不接地工作制的系统中，接地继电保护很难准确动作，短路接地时间可能维持较长，电容电流在起弧情况下会产生很坏的波形，以致影响良好动行的另外两相。因此从对电信线路感应的观点来看，不接地的系统优点并不大。

2.1.2电力系统中性点经电阻器接地

为了减少直接接地工作制中的单相短路电流，可以将系统中的中性点经电阻接地，采用了电阻接地以且，既可降低单相短路电流，相应地也减少电气设备在事故时所产生的热量及机械应力，又保证了设备的安全，并减少对人身电击的危险。除了在必要时采用高电阻限制单相电流不超过电容电流的情况以外，所产生的瞬时过电压不会太高，不致发生破坏性事故。

2.1.3电力系统中性点经电抗器接地

电力系统中为了减少单相短路电流，除了采用中性点串接电阻以外，还可以采用串接电抗，采用电抗的优点是价格低廉、占地节省，又可以将发电机在事故时所产生的机械应力限制在要求范围之内。但采用电抗接地后，电压偏移增加，如电抗值过大，当系统发生事故产生高电压时，过渡电压可能很高，以致发生危险。因此电抗值只要在能将短路电流限制在不致破坏线路设备的范围之内。

2.1.4电力系统中性点经消弧线圈接地

消弧线圈的数量及装设地点要根据系统运行情况决定。如系统可以分为几个部分，则线路的每一个分开的部分都必须有足够的补偿容量。消弧线圈大多装在变电所中。装设消弧线圈的线路和中性点不接地的线路一样，接地时也可能发生过电压，不过数值要小些。在一般情况下，可以限制在2.3倍相电压之内，同时还可以不断开线路来消除接地故障，对于电信线路的干扰也可小一些。

2.2电力系统各种中性点工作制的比较

综上所述，各种中性点工作制都有其优缺点。因此，在选择系统的中性点工作制时，要从运行可靠、操作方便、使用安全、投资经济等问题全面考虑，并要根据不同电压的不同要求分别对等。对于中性点不接地的系统而言，因为要考虑到单相接地后的持续送电情况，所以设备的最大工作电压要按线电压考虑。如果考虑到线电压中能升高，则应按线电压的1.1倍考虑。而在中性点接地系统中，即使考虑单相接地故障时，另两相出现的工频电压有所提高，一般不高于相电压的1.32倍，即线电压的0.765倍，两者相差30%，对于有些设备，如避雷器等，其价格与电压几乎成正比。

三、总结

电气接地是电力系统中电气安全技术的基础工作之一。接地方式是否合理化，不仅影响电力系统的正常运行，也对电力人员的安全造成一定的影响。因此，对电气设备应正确地选择接地方式和安装方法，不仅是电气工作的基本任务也是电力系统能否安全运行的根本保证。

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