电网安全性分析.doc

电网安全性分析电网种类很多。按照电压可分为1000伏以上的高压电网和1000伏及1000伏以下的低压电网；按电流种类可分为交流电网和直流电网；按相数可分为三相电网和单相电网；按用途可分为动力电网、照明电网和专用电网等；按运行方式可分为直接接地电网、经阻抗接地电网和不接地电网等。接地电网和不接地电网对出现的各种电气故障防护能力是不相同的。本节将重点讨论这两种低压电网的安全特征。一、接地电网1.单相触电的危险性如下图所示,电网的中性点直接接地。即电网的低压工作接地。正是由于中性线是通过工作接地与零电位的大地连在一起的，这时中性线可称作零线。当人体单相触电时，电流经人体、鞋、大地以及电网的工作接地构成回路，人体承受的接触电压和流过人体的电流分别为：式中U电网相电压Ro工作接地电阻Rd人脚下的土壤流散电阻Rs鞋的电阻Rr人体的电阻由于RN、Rd都很小，Rr又有一定的范围，触电的危险性主要决定于Rs的大小.例如，在U=220V、RN、Rd很小、Rr=2000、Rs=20000的情况下，人体承受的电压和流过的电流约分别为20V和10mA。在用样条件下，如果人没有穿鞋或鞋的绝缘完全被破坏，则人体承受的电压接近220V、流过的电流接近110mA。由此可见，在接地电网中，单相触电的危险性是比较大的。结论：接地电网的单相触电的危险性较大.考虑到线路的绝缘阻抗和重复接地(Rc),情况也差不多.2.抑制过电压的能力过电压是指一切对电气设备或电气线路绝缘有危害的电压升高。电网中出现过电压的原因很多，根据造成过电压的原因，过电压分可为外部过过电压和内部过电压。外部过电压主要有雷击过电压、雷电感应过电压、电磁感应过电压和静电感应过电压等；内部过电压主要有操作过电压、谐振过电压以及变压器高压侵入低压等。下面以变压器高压侵入低压为例来分析接地电网的安全性。设高压10kV，低压0.4kV（见图2-17a），尽管高压相线对地电压将近为5800V，但当高压侧意外与低压侧发生短路时(图中是与低压中性点短路)，由于10kV是不接地电网，单相接地电流Iad不超过2030A，如能控制RN4，即可限制低压中性点对地电压UN不超过80120V。若变压器为Y/Yo-12接法，可由电压矢量图(图2-17b)求得各相对地电压，a相和b相为269299伏、c相为140100V。2-17a2-17b结论：由于接地电阻小（一般RN4），接地电网可大大地抑制过电压，减轻了触电的危险性，同时由于控制了各导体间产生过大的电位差，也减轻了由放电火花所造成的火灾的危险性。但是，该故障还是会影响到电气设备的正常运行应及时排除。3.系统间的影响有些设备或供电线路系统采用了自然接地体，或者由于两系统的接地装置相距过近，当一个系统发生接地故障，可能另一个系统的中性线意外带电。结论：系统间存在影响。原因：（1）两系统间的接地装置相距过近，接地电流的流散产生影响。（2）两系统共用接地装置或两接地装置间存在某些电气联接产生影响。措施：施工中采取适当的间距和隔离措施，外系统的影响是可以控制或消除的。4.一相接地的危险性一相接地是电网最常见的故障之一。一相故障接地不仅破坏了电网的运行方式，破坏了电气设备的安全运行，甚至损坏电气设备本身，还有可能危及人身安全。如图2-26所示，接地电网一相故障接地时，接地电流Id经故障接地电阻Rd和工作接地电阻RN成回路。在一般低压电网中，接地电流有时可达数十安。由电压矢量图（图2-26b）可以知道，各相对地电压都发生了变化，并可用下列计算式表达：在工作接地电阻符合规定的条件下(一般要求RN4)，可以把中性线对地电压Ud限制在50V以下；相应地，没有接地的两相对地电压虽有所升高，但一般不会超过250V。50V是安全电压的限值、250V是带电体对地电压高、低压划分的限值。由此可见，在接地电网中，只要保持良好的工作接地，即可抑制各相对地电压过分的波动。结论：（1）只要保证工作接地RN4，中性点对地电压U