电力系统接地分类

电力系统接地分类详解

在电力系统中，接地是用来保护人身及电力、电子设备安全的重要措施。通常我们将接地分为工作接地、系统接地、防雷接地、保护接地，用他们来保护不同的对象，这几种接地形式从目的上来说是没有什么区别的，均是通过接地接地导体将过电压产生的过电流通过接地装置导入大地，从而实现保护的目的。现代工厂在接地上都要求形成一张严密的网，而所有的被保护对象都挂在这个安全的接地网上，但不同的接地都需要从接地装置处的等电位点连接。

对于防雷接地，主要是通过将雷电产生的雷击电流通过接地网这一有效途径引入大地，从而对建筑物起到保护作用。一般有两种避雷方式供选择，其一是避雷针接地，其二是采用法拉第笼方式接地。它们是两种不同的防雷模式，它们在防雷原理上有显著的区别。避雷针的原理是空中拦截闪电、使雷电通过自身放电，从而保护建筑物免受雷击，避雷针的保护范围是从地面算起的以避雷针高度为滚球半径的弧线下的面积，对于法拉第笼，它认为避雷针的范围很小，而且在避雷针保护的空间内仍有电磁感应作用，而且避雷针附近是强的电磁感应区，有很大的电位梯度，在它周围有陡的跨步电压存在，在这一范围内的人们有生命危险，鉴于种种观点，现在的防雷接地系统中法拉第笼占有重要地位。实验证明，一个封闭的金属壳体是全屏蔽的，在雷电流通过时，是沿着壳体的外表面流入大地，而在壳体的内部没有感应电动势及磁通，即雷电流没有对内部的设备产生干扰效应。而法拉第笼下部的环状接地环、等电位均压网也避免了人在此等电位环境中被雷击的危险。

采用保护接地是当前低压电力网中的一种行之有效的安全保护措施。通常有两种做法，即接地保护和接零保护。将设备和用电装置的中性点、外壳或支架与接地装置用导体作良好的电气连接是电气工作的一个重点，也就是我们通常说的接地。将电气设备和用电装置的金属外壳与系统零线相接叫做接零。由于电力系统中采用保护接地，是我们对用电设备、金属结构及电子等设备采取的接地保护措施，这样就可以避免电器设备漏电、线路破损或绝缘老化漏电等漏电事故造成

的伤害。通过接地导体将可能产生的线路漏电、设备漏电及电磁感应、静电感应等产生的过电压通过接地回路导入大地，而避免设备等的损坏及保证人生的安全。有了接地保护，可以将漏电电流迅速导入地下，而实现此目的就是要求所有的用电设备、钢结构及电子、仪表设备都要与接地网可靠连接，简单而言，在电力系统中，接地和接零的目的，一是为了电气设备的正常工作，例如工作性接地；二是为了人身和设备安全，如保护性接地和接零。虽然就接地的性质来说，还有重复接地，防雷接地和静电屏蔽接地等，但其作用都不外是上述两种。而针对不同的供电系统，这些接地也有不同的选择。两种不同的保护方式使用的客观环境又不同， 如果选择不当，不仅会影响对设备及人身的保护性能，还会影响电网的供电可靠性。 对于不同供电方式所要求的接地系统也有区别，采取的保护措施也不同。

保护接地中的接零保护与接地保护有几个方面的不同。一是保护原理不同。接地保护的基本原理是限制漏电设备对地的泄露电流，使其不超过某一安全范围，一旦超过某一整定值保护器就能自动切断电源；接零保护的原理是借助接零线路，使设备在绝缘损坏后碰壳形成单相金属性短路时，利用短路电流促使线路上的保护装置迅速动作。二是适用范围不同。根据负荷分布、负荷密度和负荷性质等相关因素。来选择TT系统或TN系统（TN系统又可分为TN-C、TN-C-S、TN-S三种）不同的接地系统。我国现行的低压公用配电网络，通常采用的是TT或TN-C系统，实行单相、三相混合供电方式。即三相四线制380/220V配电，同时向照明负载和动力负载供电。三是线路结构不同。接地保护系统只有相线和地线，三相动力负荷可以不需要中性线，只要确保设备良好接地就行了，系统中的中性线除电源中性点接地外，不得再有接地连接；接零保护系统要求无论什么情况，都必须确保保护中性线的存在，必要时还可以将保护中性线与接零保护线分开架设，同时系统中的保护中性线必须具有多处重复接地。

在中性点不接地的供电系统中发生单相对地，非故障相对地电压可能升高为1.732倍相电压（即线电压），由于电容的倍压效益，接地点的间歇性电弧可能在电网中引起更高的过电压，使非故障相的绝缘薄弱点被击穿，造成两相短路，尤其电缆线路会因电弧发热得不到及时散发而爆炸。而对于一些中性点不接地系统，在发生单相漏电时，因为没有泄露回路或回路电阻过大，而设备仍可以正常

运行的原因，而因接地电流很小，问题不容易暴露，而当漏电电流一旦与接地良好的金属连接，就有火花放电等现象发生，系统就出现工作不正常现象。因此对于这些小电流接地系统发生单相漏电时，不允许长时间运行，应尽快查出漏电部位并采取保护。

而对于中性点接地的供电系统，当发生单相接地故障时，接地点与供电设备接地点之间就会形成回路，接地电流很大，这种系统被称做大电流接地系统，而两个接地点的阻值越小，接地电流就越大。所以对于中性点接地系统，中性点直接接地运行方式下应做到以下三点：①所有用电设备在正常情况下不带电的金属部分，都必须采用保护接零或保护接地；②在三相四线制的同一低压配电系统中，保护接零和保护接地不能混用，即一部分采用保护接零，而另一部分采用保护接地，但若在同一台设备上同时采用保护接零和保护接地则是允许的，因为其安全效果更好；③要求中性线必须重复接地，因为在中性线断开的情况下，接零设备外壳上都带有220V的对地电压，这是绝不允许的。

而我个人认为，有了这些很好的接地理论及体系，在设计及施工过程中，要实现彻底的接地保护，有两个工作重点也是不容忽视的，第一部分接地装置的安装，它们必须确保接地阻值在设计范围之内，具备安全、可靠的优点，而且需要通过定期的测量确定接地可靠性；

第二部分就是引下线及接闪器，设备、金属结构及用电装置壳体等与接地网的可靠、正确连接。因为有可能一点疏忽就可能对设备及人生的接地保护上失败。例如，我们通常所有的接地连接在一起，构成一张严密的网，而各种设备与他们连接的点不同也是有很大区别的。如果你认为，所有的接地都连接在一起，而选择仪表接地时想就近，选择了一根防雷引下线作为仪表系统接地的引入点，在发生雷击过电流时，就有可能因大的雷击过电流及强的电磁感应对仪表设备及PLC等一些接地要求很严格的精密设备赞成损坏。所以接地连接需要我们一定按设计及规范施工。通常情况下，对于单个建筑物，从接地极、接地网（底下暗敷部分）到等电位接地板，需要将接地网引上点都接到此点，再由此往各个设备及及需要接地保护的部位连接，这样避免电器漏电或雷击过电流给人造成伤害，也避免给其他设备造成损坏。漏电流直接由接地线通过等电位接地板对地放电，从而达到接地的目的。

高压系统常见接地方式有哪些?

电力系统的接地方式根据系统与大地连接方式而定。一般有不接地方式、消弧线圈接地方式、电阻接地方式、电感补偿、并联电阻接地方式、直接接地方式。

消弧线圈接地方式的适用范围，其优缺点是什么?

采用消弧线圈接地方式时，最好能达到调谐的要求，也就是由消弧线圈所产生的接地电流的电感分量与电力系统的电容电流分量相抵消，此时故障电流仅由调谐后的电阻值、绝缘泄漏和电晕所产生。此电流值甚小，因此这种接地方式也称小接地电流系统。由于接地电流很小，不会烧毁发电机定子线圈，也不致产生火灾和爆炸的危险。而且调谐后的电流与相电压同相，在同一时间过零，因此可以减少间歇重燃过电压和加速故障点的降压速度，故障相上恢复电压上升率也很低，因此电弧容易熄灭且不易重燃，闪络也受到限制，可以防止和减少电气设备击穿，也不易产生两相短路。为了尽可能在不同运行方式下与系统电容电流调谐，必须采用调整消弧线圈分接头的方法获得适当电抗值。当系统运行方式经常改变时，调谐工作量很大且不易达到要求，而且这种接地方式，寻找故障点也比较困难，并且工业和民用建筑中熟练人员比较少，因此近年来有改用电阻接地或采用微机综合保护接地的趋势。

中性点经消弧线圈接地方式，即是在中性点和大地之间接人一个电感消弧线圈。当电网发生单相接地故障时，其接地电流大于30A，产生的电弧往往不能自熄，造成弧光接地过电压概率增大，不利于电网安全运行。为此，利用消弧线圈的电感电流对接地电容电流进行补偿，使通过故障点的电流减小到能自行熄弧范围。通过对消弧线圈无载分接开关的操作，使之能在一定范围内达到过补偿运行，从而达到减小接地电流。这可使电网持续运行一段时间，相对地提高了供电可靠性。

该接地方式因电网发生单相接地的故障是随机的，造成单相接地保护装置动作情况复杂，寻找发现故障点比较难。消弧线圈采用无载分接开关，靠人工凭经验操作比较难实现过补偿。消弧线圈本身是感性元件，与对地电容构成谐振回路，在一定条件下能发生谐振过电压。消弧线圈能使单相接地电流得到补偿而变小，这对实现继电保护比较困难。

什么是电感补偿、并联电阻接地方式?

这种方式用于接地电容电流超过10A的电力系统，单相接地时不跳闸可继续运行2ho电感按完全补偿系统电容电流来选择，即流经电感的电流等于系统最大和最小运行方式下的接地电容电流的平均值。并联电阻直接接人系统中性点，其电阻值按流经其上的电流不小于系统的电容电流来选择。并联电阻的目的是防止断路器三相不同时合闸时引起串联谐振过电压。最小运行方式不考虑停机后的运行方式。电感一般选用标准规格的消弧线圈。

中性点直接接地方式的适用范围，其优缺点是什么?

变压器或发电机的中性点宜直接或经过小电阻(例如经过电流互感器)接到接地装置上则为直接接地方式，由于这；

种接地方式的接地电流比较大，所以采用这种接地方式的系统，也称为大电流接地系统。当其接地系数不超过1．4时为中性点有效接地系统。接地系数是一相或另两相接地时健全相与接地点的电位差和接地前两者间电位差的比值。中性点直接接地方式，即是将中性点直接接人大地。该系统运行中若发生一相接地时，就形成单相短路，其接地电流很大，使断路器跳闸切除故障。这种大电流接地系统，不装设绝缘监察装置。

中性点直接接地系统产生的内过电压最低，而过电压是电网绝缘配合的基础，电网选用的绝缘水平高低，反映的是风险率不同，绝缘配合归根到底是个经

济问题。

中性点直接接地系统产生的接地电流大，故对通讯系统的干扰影响也大。当电力线路与通讯线路平行走向时，由于耦合产生感应电压，对通讯造成干扰。

中性点直接接地系统在运行中若发生单相地故障时，其接地点还会产生较大的跨步电压与接触电压。此时，若工作人员误登电杆或误碰带电导体，容易发生触电伤害事故。对此只要加强安全教育和正确配置继电保护及严格的安全措施，事故也是可以避免的。其办法是：①尽量使电杆接地电阻降至最小；②对电杆的拉线或附装在电杆上的接地引下线的裸露部分加护套；③倒闸操作人员应严格执行电业安全工作规程。

接地变压器的用处是什么?其主要参数有哪些?

当系统没有中性点而且需要接地时，必须通过接地变压器(包括电抗器)设置人工接地点。接地变压器要求零序阻抗低，以保证零序电流的输出；励磁阻抗高，以限制空载电流值；空载损耗低，以减少能耗。

(1)额定持续电流：即持续流过主绕组的电流。当二次侧不带负荷时，一般为空载电流。当发生单相接地短路时，即为一次侧的零序电流。如连接消弧线圈，持续时间按2小时计。如连接电阻则为继电保护动作时间。如二次侧带有负载，额定持续电流为二次侧负载电流折合成一次侧正序电流与一次侧短时工作制零序电流折合成长期稳定电流的向量和。

(2)额定中性点电流：即为单相接地故障时流过接地变压器中性点的电流，决定于高压侧容量及与之连接的接地元件容量的配合。当连接消弧线圈时，接地元件的容量按持续工作时间2小时计算。当连接电阻时，则按继电保护动作时间考虑。

(3)容量：接地变压器的容量一般按额定电压及额定持续电流计算而得。当连接消弧线圈时，还要考虑接地变压器利用率。当采用电感补偿、并联电阻接地方式时，额定持续电流为流过电感的电流和流过电阻的电流的相量和。

消弧线圈的主要参数有哪些?

(1)容量：消弧线圈采用过补偿，其容量QI按下式计算。

(2)脱谐度：脱谐度nk是系统采用消弧线圈，未能完全达到调谐的程度，要求串联脱谐度不小于20％，并联脱谐度不小于40％，中性点位移不大于相电压的15％，故障时不超过10％。对于网络的残流要求：发电机不超过5A，3～10kV网络不超过30A，20kV及其以上网络不超过10A。脱谐度nk的计算：

电阻器的主要参数?

当采用高电阻接地方式时，如电阻器直接接人系统的中性点，则电阻器的绝缘等级应达到系统相电压的要求，其阻值Rn。按下式计算：

式中IR——接地电阻性电流，A，一般不小于系统的接地电容电流。

中性点不接地电网的接地保护种类有哪些?

电力电网小接地系统大部分为中性点不接地系统，而单相接地保护的变化已从传统接地保护发展到无人值守变电所配合综合自动化装置的接地保护、接地选线装置等，其保护目前主要有以下几种：系统接地绝缘监视装置、零序电流保护、零序功率保护、小电流接地选线综合装置。

什么是系统接地绝缘监视装置?

绝缘监视装置是利用零序电压的有无来实现对不接地系统的监视的。将变电所母线电压互感器其中一个绕组接成星形，利用电压表监视各相对地电压，另一绕组接成开口三角形，接人过电压继电器，反应接地故障时出现的零序电压。当发生单相接地故障时，开口三角形出现零序电压，过电压继电器动作，发出接地信号。该保护只能实现监测出接地故障，并能通过三只电压表判别出接地的相别，但不能判别出是哪条线路的接地。要想判断故障线路，必须经拉线路试验，这将增加对用户的停电次数，且若发生两条线路以上接地故障时，将更难判别。装置可能会因电压互感器的铁磁谐振、熔断器的接触不良、直流的接地、回路的接触不良而误发或拒发接地信号。

什么是零序电流保护?

零序电流保护是利用故障线路的零序电流比非故障线路零序电流大的特点来实现选择性的保护，如DD—11接地电流继电器和南京自动化设备厂的RCS—955系列保护。该保护一般安装在零序电流互感器的线路上，且出线较多的电网中更能保证它的灵敏度和选择性。但由于零序电流互感器的误差，线路接线复杂，单相接地电容的大小、装置的误差、定值的误差、电缆的导电外皮等的漏电流等影响，发生单相接地故障线路零序电流二次反映不一定比非故障线路大，易发生误判断、误动。

什么是零序功率保护?

零序功率方向保护是利用非故障线路与故障线路的零序电流相差180°来实现有选择性的保护。如传统的零序功率方向继电器，无人值守变电所应用的如南瑞DSAll3、119系列零序功率方向保护。

零序功率方向保护没有死区，但对零序电压零序电流回路接线等要求比较高，对系统中有消弧线圈的需用五次谐波功率原理。

什么是小电流接地选线综合装置?

随着电力科技的发展，近年来小电流接地电力系统逐步应用了独立的小接地电流选线装置；将小电流系统所有出线引入装置进行接地判断及选线，如华星公司的MIX系列。MLX系列选线装置的原理是用电流(消弧线圈接地采用五次谐波)方向判断线路，选电流最大的三条线路再进行方向比较，从而解决了零序电流较小、各种装置LH误差、测量误差、电力电缆潜流、消弧线圈、电容充放电过程等影响，能正确判别或切除故障线路。