变压器及柱上开关的防雷接地

1、变压器及柱上开关的防雷接地 配电变压器台区；柱上开关；接地装置；系统接地方式目前供电 公司对配电变压器台区的防雷接地采取高压侧接避雷器，然后将避雷 器的接地引下线与配电变压器外壳及低压中性点相连，共用一个接地 装置的做法，要求100kVA及以上的配电变压器接地装置的接地电阻为 4Q以下，1OOkVA及以下的配电变压器接地电阻为 10Q以下，并要求 人工接地装置做成环形，这些规定，都是有关标准上的结论。而标准 中的每条规定都是有具体的适用范围，而许多具体规定在供电公司的 现场规程中没有反映，因而有必要对这些规定做出一些解释，同时做 一些更易于执行的具体规定。 1 配电变压器防雷接线 1.1 关于

2、接地电阻的规定三点共同接地就意味着防雷接地（高压 避雷器）、保护接地（外壳）和工作接地（低压中性点）共用一个接 地装置，其接地电阻应满足三者之中的最小值，其中防雷接地一般规 定小于10Q，但要有垂直接地极，以利散流。低压工作接地一般应小 于4Q。因而接地电阻主要取决于高压侧对地击穿时的保护接地，一般 情况下配电变压器都是向B类建筑物供电的，标准上有规定，只有当 保护接地的接地电阻R 50/1时，高压侧防雷及保护接地才能与低压 侧工作接地共用一个接地装置。反过来说，如果采取三点共同接地， 则R 50/I时，其中I为高压系统的单相接地电流。对不接地系统，I 为系统的电容电流，对消弧线圈接地系统，

3、I 为故障点的残流。有些系 统虽装有消弧线圈，但常常运行不正常而退出运行，目前不少10kV系 统IC都在40A左右，所以较大的高压系统中 R应取1 Q。如果按上述 计算结果大于4Q,则由低压工作接地要求，不得大于 4Q。公式 R 50/1中，50为低系统的安全电压，即高压侧对外壳单相接地时， 接地电流流过接地装置的压降不得超过 50V。而10kV系统中的电容电 流差别很大，有的不足10A有的高达上百安或数百安，所以配电变压 器三点共同接地时，要根据所在高压系统的情况来确定接地装置的接 地电阻，不能笼统地规定4Q或10Q。由于接地电阻大小与系统单相 接地电流有关，与配变容量并无关，所以现场规程的

4、说法没有道理。 有的资料认为，当低压工作接地单独另设时，100kVA以下的配电变压 器的低压侧工作接地电阻，可放宽到 10 Q,原因是变压器小，内阻抗 大，限制了接地电流，也就限制了地电位的升高。 1.2 施工中还会出现其它接地方式，施工中常用接地方式三种方 式中都是共同接地的，采用哪种方式为好，现分析如下。高压侧避雷 器的作用是用来保护变压器高压线圈与外壳之间的绝缘，按图 2 的接 法，高压线圈与外壳之间承受的电压除避雷器残压外，还增加了接地 引下线的电感、电阻上的压降，这个压降在雷电流冲击下是不可忽视 的，使其保护效果大为降低。而图 1 的接法也会产生一个问题，就是 低压线圈及中性线全部承

5、受接地装置上的压降，特别是当中性点存在 重复接地，接地电阻小于配电变压器接地电阻，且离配电变压器较近 时，高压侧避雷器的放电冲击电流将较多流向重复接地，有时会将重 复接地的引下线烧断（重复接地线一般较细）。所以图 3 的接法较为 合理，对高压线圈的防雷保护合理，对低压中性线的冲击也较小，因 为部分雷电流已通过接地装置流入地中。 1.3 关于接地装置的设计按标准规定，配电变压器台区的接地装 置应敷设为闭合环形，并加垂直接地极，这是因为环形内的接触电压 比较低，而沿环形接地体走路的行人，其跨步电压也较小，城区的配 电变压器大多安装在路边，因常有人走动，为行人安全着想，必须敷 设为环形。环形的大小，

6、一般以 5m为直径，这是因为要发挥水平接地 极和垂直接地极的散流效果，减少相互屏蔽，降低接地电阻而必需 的。但有些安装地点过于狭窄时，则可为椭圆形，短轴距不得低于 3m两个垂直接地极宜打在短轴两端点附近，高压避雷器及外壳接地 和中性点的接地分别引至垂直接地极附近，以利于散流。如土壤电阻 率较高，做一个环后，测试接地电阻不合要求，则应在环外再做一个 大环，两环相距45m埋深比第一环深，至少两处相连接，直至满足 要求为止。 1.4 关于接地引下线的连接方式按部颁标准，除设备的接线端子 可用螺栓连接外，引下线及接地装置都应使用焊接，但为安装方便， 通常在电杆下的 1.8 2.0m 处有一个断接卡，也

7、用螺栓连接。引下线 一般用扁钢，但也有采用钢绞线。钢绞线与扁钢的连接应制作接线 板，最好采用双螺栓相连，以利于接触良好。目前的实际情况是，高 压避雷器接地端分别用钢绞线接线，三根钢绞线再连在一起，且都是 绞合连接，配电变压器外壳的接地线也用钢绞线与避雷器接地线绞 合，然后再与接地装置的引上线用螺栓连接，有的也未压制接线鼻， 这些连接都不符合标准的要求，接头过多，接触不良。建议三个高压 避雷器的接地端用30X4的扁钢连成一体，从中间引下与外壳的接地 扁钢相连，均采用焊接，也不宜在中间设断连卡，而直接入地与接地 装置进行焊接，低压中性点直接用扁钢引至接地装置与之焊接，扁钢 宜采用30X 40mm2

8、 1.5 关于接地装置的施工接地装置的地下水平接地极应采用 40X4 的扁钢，垂直接地极用L40X 4,埋深大于60cm填土时用干净的原土 并夯实。有条件时，应将环形水平接地极的面积适当增大些，或往环 外再做一个环，两处相连，以降低接地电阻，尽可能达到1Q。地下连 接处应采用焊接，并符合要求。扁钢的搭接长度应为扁钢宽度的 2 倍，且应三面或四面焊接，三面焊接时尽量二短边一长边，利于电流 通过，圆钢的焊接长度为圆钢直径的 6 倍，应两面焊接，且不得有虚 焊。焊接处应采取防腐措施。 1.6 关于低压侧装避雷器由于采用三点共 地后，高压侧避雷器的放电电流（特别当三相同时放电时）很大，在 接地电阻上的

9、压降也很高。该压降加在低压线圈上，通过低压线路电 容接地，在低压线圈中就有一冲击电流使线圈励磁，通过电磁感应使 高压线圈感应出很高的电压。高压侧电压受高压侧避雷器残压所限 制，高压线圈中性点电位就很高，容易在中性点附近，导致对地击穿 或匝间短路而损坏变压器，因而必须采取措施，限制低压线圈承受的 电压，即一般采取低压侧也加一组避雷器。当地电位升高时，通过避 雷器放电，使低压线圈只承受低压避雷器的残压（1300V左右），这样 高压中性点附近的过电压就被限制在可承受范围之内，这就是防止逆 变换损坏变压器，见图 5。同样当低压线路感应雷传到配电变压器时， 低压侧避雷器也会动作，使雷电流入地，低压线圈的

10、电压被限制在低 压避雷器残压之内，防止配电变压器高压侧被按变比感应的电压所损 坏。这属于正变换过电压，由于配电变压器的低压侧绝缘裕度高于高 压侧，所以配电变压器雷击事故常发生在高压侧，尤其是中性点附 近，配电变压器正变换情况低压侧加装避雷器，因其往往采用高、低 压架空线，容易受雷击， 35/0.4kV 直配变压器因其变比大，更应在低 压侧加装一组避雷器，尤其是当 35kV线路开路运行，高压侧无避雷器 保护时。加装低压避雷器后，原来的三点共同接地就成了四点共同接 地，见图 1。1.7 关于中性线及连接中性线在三相负荷不平衡时流过电 流，按有关规定该电流不得大于相线电流的 25。另外，中性线、中性

11、 点接地线与配电变压器低压中性线端头的连接应可靠，应制作接线鼻 （板），螺栓应压紧，防止接触不良流过电流时发热烧断。中性线断 线意味着低压系统失去接地，成为不接地系统。三相负荷不平衡时， 导致三相电压相差很大，烧毁用电设备。 2关于柱上开关的防雷接地 高压柱上开关及隔离开关一般作为联络开关用，标准规定应在一 侧或两侧装设避雷器（开关经常断开），且避雷器引下接地线应与开 关外壳（包括隔离开关底座）连接，这是为了保证开关对地绝缘只承 受避雷器残压，而得到有效的保护。但观察中发现，不少柱上开关两 侧的高压避雷器接地线都是直接引入地下，未与开关外壳相连。此时 开关对地绝缘所承受的除避雷器残压外，还包括

12、引线和接地装置电阻 上的压降。如接地引线电感为1.67卩H/m弓I线长10m雷电波波头 2.5 a s,幅值5kA,加上接地电阻上的压降，避雷器的残压取 50kV, 则开关承受的电压为133.4kV，已超过了开关的冲击绝缘水平 75kV, 避雷器就起不到保护作用。有些开关外壳虽有引下接地线,也是单独 入地,即使共用一个接地装置,开关绝缘所承受的电压也高于残压。 单独柱上开关的接地装置，其接地电阻不应大于10Q，这也是标准的 规定,柱上开关的外壳,隔离开关闸刀的底座,以及旁边的绝缘子横 担（金属）,应连在一起与避雷器的接地引下线相连,这样就使隔离 开关支持绝缘子都能得到保护,防止雷击闪络,充分发

13、挥避雷器的作 用。其连接线可采用 8mnrt勺圆钢或20mr 3mnt勺扁钢。线路中所装 设的高压无功补偿电容器也应加金属装氧化物避雷器，其接地引下线 也应与电容器的外壳相连。 3 配电变压器低压侧的接地型式 前述配电变压器低压侧中性点接地，并与高压侧避雷器接地共用 一个接地装置，适应于大量采用的低压系统为TN和TT,但是如采用 IT制式，贝忡性点就不能接地。TN系统，又分三种情况：?TN-C系 统，整个系统中用电气设备外壳保护线与中性线合一；？TN-S系统,整 个系统中电气设备外壳保护接地线与中性线分开，有专用保护 线；？TN-C-S系统，系统中有部分线路的中性线和保护线合一。TT系 统，系

14、统中有一点直接接地，用电设备外壳采取接地保护。 IT 系统， 配电变压器低压中性点不接地，用电气设备外壳单独接地保护。（1） TN-C系统（2） TN-CS系统（3） TN-S系统（4） TT系统（5） IT系统图 一般居民用户可用TN-C-S系统，即低压从配电变压器引出的主干 线可以采取TN-C系统（四线制），到用户的支线采取 TN-S系统；工 厂车间可以采用TT系统，电动机用三相电源，照明用单相电源，配电 变压器中性点接地，到车间后，车间设备的外壳单独接地。需防爆的 场所最好采用 IT 系统，三根相线或四根（加中性线）送过去，中性点 不接地，外壳单独接地，这样相线碰地或碰外壳，电流很小，不会产 生火花，防止爆炸。如接地点和中性点接地电阻都是4Q, TN TT系 统相线接地时，中性点上会产生危险的电压，该电压U0=110V。 4接地 电阻的测量测量配电变压器接地电阻应停用配电变压器（TN或TT制 式），拆开中性点接线及与外壳的连线。主要目的是防止重复接地影 响测量结果。测量可用接地电阻测试仪，布线方向应与架空线垂直方 向（电缆线路不限）。电压电流极应打在比较潮湿的地方，减少其接 地电阻，减少测量误差。测量点的选取，测量接地装置电阻应包括引 线和接头的电阻。判断标准：如为共用接