电气工程基础之设备工作接地与保护接地教学课件(36p)

1、电力工程基础合肥工业大学 电气与自动化工程学院第四章 设备工作接地与保护接地4.1 概述合肥工业大学 .电气与自动化工程学院4.2 工作接地4.3 保护接地4.4 保护接零第四章 设备工作接地与保护接地4.1 概述合肥工业大学 .电气与自动化工程学院地中电流呈半球形流散接地电流电位分布曲线大地接地体20m可以认为在远离接地点20m以外时，土壤中便不会再产生电压降了，即到达零电位。距离接地点越近的电阻越大，反之则距离越远则电阻越小。为了保证电力网或电气设备的正常运行和工作人员的人身安全，人为地使电力网及其电气设备的某一特定地点通过导体与大地作良好的连接，称为接地。 合肥工业大学 .电气与自动化工

2、程学院1、工作接地为了保证电气设备在正常或发生故障情况下可靠工作而采取的接地，称为工作接地。工作接地一般都通过电气设备的中性点来实现，所以称为电力系统中性点接地。例如，电力变压器或电压互感器的中性点接地就属于工作接地。工作接地要求的接地电阻为0.510欧姆。 为了保证工作人员接触时的人身安全，将一切正常工作时不带电而绝缘损坏时可能带电的金属部分接地，称为保护接地。保护接地是防止触电事故的基本技术措施。要求其接地电阻为110欧姆。在中性点直接接地的低压电力网中，把电气设备的外壳与接地中性线（也称零线）直接连接，以实现对人身安全的保护作用，称为保护接零（或简称接零）。它与保护接地相比，能在更多的情

3、况下保证人身安全，防止触电事故。2、保护接地3、保护接零合肥工业大学 .电气与自动化工程学院4、防雷接地为了防止雷击和过电压对电气设备及人身造成危害，必须将强大的雷电流安全导入大地，以此为目的的接地称为防雷接地，也称为过电压保护接地。 防雷接地所需要的接地电阻值通常为130欧姆。为消除生产过程中产生的静电积累，而设置的接地称为防静电接地。5、防静电接地4.2 工作接地合肥工业大学 .电气与自动化工程学院一、中性点不接地的电力系统二、中性点经消弧线圈接地的电力系统三、中性点直接接地的电力系统四、中性点经电阻接地的电力系统五、中性点接地方式的比较与选择4.2 工作接地合肥工业大学 .电气与自动化工

4、程学院中性点不接地（中性点绝缘）工作接地也称为电力系统中性点接地。大电流接地系统小电流接地系统星形连接的三相变压器绕组或发电机绕组的公共点。中性点经消弧线圈接地中性点直接接地中性点经电阻接地依据是发生单相接地故障时接地故障电流的大小合肥工业大学 .电气与自动化工程学院一、中性点不接地的电力系统输电线路与大地之间存在着分布电容，各相有对地电容电流通过，其大小决定于线路对地的电压和电容。一般各相电容用集中电容C来表示。Ca1、中性点不接地系统的正常运行CbCc电网不对称度当三相电容值相等时，电网不对称度为零，中性点电压值也为零。合肥工业大学 .电气与自动化工程学院一、中性点不接地的电力系统输电线路

5、与大地之间存在着分布电容，各相有对地电容电流通过，其大小决定于线路对地的电压和电容。一般各相电容用集中电容C来表示。由于正常运行时三相电压是对称的，故三相导线对地电容电流是对称的，其相量和为零，中性点对地电位为零。Ca1、中性点不接地系统的正常运行CbCc若三相电容不对称时，中性点电压不等于零，会发生中性点位移。单相故障时？合肥工业大学 .电气与自动化工程学院Ca2、中性点不接地系统的单相接地故障CbCc中性点电压升高为相电压；另外两正常相的对地电压的相位差为60度，其幅值都等于正常运行时的线电压，即升高到相电压的 倍。若是发生单相非金属接地（经过一定的接触电阻接地）时，故障相与非故障相的电压

6、会发生一些变化。当系统发生单相接地故障时，三相之间的线电压仍然对称，用户的三相用电设备仍能照常运行。因此系统可以带单相接地故障继续运行（一般不超过2h），做好停电准备之后再停电排除故障。单相故障时？合肥工业大学 .电气与自动化工程学院Ca2、中性点不接地系统的单相接地故障CbCc中性点不接地系统发生单相接地时的故障电流等于正常运行时每相导线对地电容电流的三倍。单相故障时？电力网的额定线电压同级电压电缆线路总长度同级电压架空线路总长度合肥工业大学 .电气与自动化工程学院Ca2、中性点不接地系统的单相接地故障CbCc在中性点不接地的三相系统中，当发生单相接地故障时：故障相电压等于零，中性点电压升高

7、为相电压，非故障相电压升高到相电压的 倍。各相间的电压大小和相位仍然不变，三相系统的平衡没有遭到破坏，可以继续运行一段时间，但不允许长期接地运行。规定不超过2h。接地点通过的电流为容性的，其大小等于正常运行时单相对地电容电流的3倍。我国360kV的电力系统通常采用中性点不接地方式。最大优点容性电流容易形成电弧提高绝缘水平合肥工业大学 .电气与自动化工程学院二、中性点经消弧线圈接地的电力系统中性点不接地系统发生单相故障时，其接地电流可能大到使接地电弧不能自行熄灭的程度，产生间歇性电弧而引起弧光接地过电压，甚至发展成为多相短路，造成严重事故。为克服这一缺点，可将系统的中性点经消弧线圈接地。CaCb

8、Cc就是具有气隙铁心的电抗器，安装在变压器或发电机中性点与大地之间。合肥工业大学 .电气与自动化工程学院二、中性点经消弧线圈接地的电力系统CaCbCc全补偿方式：欠补偿方式：此时的容抗等于感抗，系统会发生串联谐振，产生很大的谐振电流，在消弧线圈中形成很高的电压降，使中性点电压大为升高。一般系统不采用全补偿方式。当电力网运行方式改变而切除部分线路时，容性电流会减少，可能导致全补偿。过补偿方式：消弧线圈一般有一定的裕度，实际多采用过补偿方式。合肥工业大学 .电气与自动化工程学院二、中性点经消弧线圈接地的电力系统全补偿方式：欠补偿方式：此时的容抗等于感抗，系统会发生串联谐振，产生很大的谐振电流，在消

9、弧线圈中形成很高的电压降，使中性点电压大为升高。一般系统不采用全补偿方式。当电力网运行方式改变而切除部分线路时，容性电流会减少，可能导致全补偿。过补偿方式：消弧线圈一般有一定的裕度，实际多采用过补偿方式。消弧线圈容量的估算公式：在360kV电力网中，电容电流超过下列值时，电力系统中性点应装设消弧线圈：36kV电网，30A；10kV电网，20A；3560kV电网，10A；合肥工业大学 .电气与自动化工程学院三、中性点直接接地的电力系统在中性点直接接地系统中，发生单相接地故障后，其短路电流很大，会使线路上安装的继电保护装置迅速动作，切除故障部分。因此中性点直接接地系统的供电可靠性不如电力系统中性点

10、不接地和经消弧线圈接地方式。发生单相接地故障时，中性点电位仍然接近于零，非故障相对地电压接近于相电压。故电气设备的绝缘水平只需要按电力网的相电压考虑。我国110kV及以上的电力系统基本上都采用中性点直接接地方式。为了弥补单相供电可靠性低的缺点，在线路上装设自动重合闸装置。380/220V系统中，为保护人身安全，也采用中性点直接接地系统。有什么优点呢？怎么保护人身安全呢?合肥工业大学 .电气与自动化工程学院四、中性点经电阻接地的电力系统中性点经电阻接地方式主要用于配网系统中。可以减少电弧过电压的危险性，并可实现灵敏而又有选择性的接地保护。其接地电流小于直接接地系统，故对邻近通信线路的干扰也就较弱

11、。1、大电阻接地中性点经大电阻接地，既可以保持不接地系统发生单相接地故障时仍能保持短时供电的优点，又解决了不接地系统存在电弧接地过电压的问题。适用于接地故障电流小于10A的系统。合肥工业大学 .电气与自动化工程学院四、中性点经电阻接地的电力系统2、小电阻接地既要降低电阻值以增加短路电流提高快速选择性，又要控制短路电流防止设备过大。一般将单相接地故障电流控制在1001000A的范围。中性点经小电阻接地既可以消除电弧接地过电压，又可避免不接地系统中经常出现的由电磁式电压互感器引起的铁磁谐振现象。适合于系统规模大，特别是要求迅速切除故障的线路。我国城市配电网系统中性点运行方式的规定：全电缆出线变电站

12、的单相接地故障电容电流超过30A时：中性点经电阻接地；全架空线路出线变电站的单相接地故障电流超过10A时：中性点经消弧线圈接地；电缆与架空线混合线路的单相接地故障电流超过10A时：根据具体情况选择；合肥工业大学 .电气与自动化工程学院五、中性点接地方式的比较与选择接地方式不接地经消弧线圈接地直接接地经电阻接地接地电流小，为对地电容电流，一般只允许运行在1030A以下最小，等于残流最大，可能达到系统三相电流或更大中等，本表讨论小电阻接地情况单相接地时健全相电压大，等于线电压大，等于线电压最小，80%线电压一般处于80%100%线电压避雷器工作条件非有效接地系统用非有效接地系统用有效接地系统用非有

13、效接地系统用，但避雷器选用条件可放宽变压器设备的绝缘水平最高，全绝缘高，与不接地系统同最低，变压器可采用分级绝缘低于不接地系统，当采用不接地绝缘水平时，寿命延长想双重接地故障发展的可能性最大中最小小接地故障的继电保护普通接地继电器不适应，需要专门技术，不够可靠需要专门技术，通常只动作于信号简单可靠简单可靠断路器工作条件切断容量由三相短路电流决定切断容量由三相短路电流决定，动作次数少单相接地电流有时比三相短路电流大，动作次数多切断容量由三相短路电流决定，动作次数多接地故障时的供电中断情况在能够自然熄弧情况下供电不被中断自然熄弧，但永久性故障时仍需跳闸立即跳闸，但通过重合闸弥补此缺点立即跳闸，但通

14、过重合闸弥补此缺点地网和接地设备的费用最少地网费用少，但接地设备价格较高无接地设备，但地网建设费用大中合肥工业大学 .电气与自动化工程学院五、中性点接地方式的比较与选择220kV及以上电压等级的电力网，采用中性点直接接地方式；110kV电力网，大部分采用中性点直接接地方式，小部分采用消弧线圈接地的方式，原有的154kV电力网采用中性点经消弧线圈的接地方式；2060kV电力网，采用中性点不接地或经消弧线圈接地方式（单相接地电容电流大于10A时）；310kV电力网，采用中性点不接地或经消弧线圈（电阻）接地方式（单相接地电容电流大于30A时）；1000V及以下低压配电网，即380/220V三相四线制

15、电力网，采用中性点直接接地方式；发电机中性点一般均采用中性点不接地或经消弧线圈接地的运行方式，特殊的特大容量机组，可考虑中性点直接接地或经小电阻接地的运行方式。4.3 保护接地合肥工业大学 .电气与自动化工程学院一、保护接地的作用二、保护接地装置接地电阻的允许值三、保护接地的分类（IT、TT、TN）四、发电厂和变电站的接地装置4.3 保护接地合肥工业大学 .电气与自动化工程学院与带电部分直接接触，包括带感应电、带静电和由于绝缘损坏使金属部件带电等；1、安全电流与安全电压发生故障时，人处于接触电压和跨步电压的危险区；与带电部分间隔在安全距离之内。感知电流；摆脱电流；致命电流；安全电流；安全电压一

16、、保护接地的作用发生触电的方式有下面几类：0.7mA、1.1mA10mA、16mA100mA30mA额定供电电压42V、设备空载电压50V合肥工业大学 .电气与自动化工程学院2、保护接地的作用一、保护接地的作用单相接地电流保护接地电阻脚与地的接触电阻人体电阻增加脚与地面的接触电阻，减少保护接地电阻，都可在一定范围内减少流过人体的电流。合肥工业大学 .电气与自动化工程学院二、保护接地装置接地电阻的允许值接地线接地体电流场接触电势跨步电势大电流接地系统小电流接地系统故障设备附近的对地电压接地电压电流大于4000A高压设备高低压设备共用合肥工业大学 .电气与自动化工程学院1、IT接地方式（I:中性点

17、不接地或经高阻接地；T：设备的金属外壳接地）三、保护接地的分类（IT、TT、TN）IT系统电源的中性点不接地或经高阻抗（约1000欧姆）接地，系统中电气设备的外露可导电部分经各自的保护接地线直接接地。此系统中各设备之间不会产生电磁干扰，而且当发生单相接地故障时，所有三相用电设备仍可以暂时继续运行，但需装设绝缘监视装置或发出单相接地报警信号。三相设备单相设备通过降低接地电阻（10欧姆）来限制接地电压电网每相对地绝缘复阻抗合肥工业大学 .电气与自动化工程学院2、TT接地方式（T:中性点直接接地；T:设备金属外壳接地。）三、保护接地的分类在高电压电力网中，接地电流大，故障会快速切除，被普遍采用。三相

18、设备在中、低压电网中，若设备发生单相接地故障时，往往短路电流较小，不能可靠切断故障回路，使设备外壳长期带上危险电压，增加触电危险，因此必须装设灵敏的漏电保护装置。通过接地电流使回路的过电流装置动作而切断故障电路在我国160kV电网通常采用IT接地方式，1kV以下配电系统采用TN接地方式（即保护接零）。合肥工业大学 .电气与自动化工程学院四、发电厂和变电站的接地装置由接地体和连接导体组成，接地体可分为自然接地体和人工接地体。接地装置主要分为外引式和环路式两种。包括埋在地下的金属管道、建筑物的金属结构等，但可燃性气体和液体的金属管道除外。分水平接地体和垂直接地体将接地体集中布置在电气装置外的某一地

19、点称为外引式。优点是可选择土壤电阻率和土方工程都最小的地点来敷设接地体，造价较低，钢材消耗量也较少。缺点是电位分布不均匀。接地体把接地体环绕电气装置布置，形成环状，并在其中装设若干均压带，则称为环路式。4.4 保护接零合肥工业大学 .电气与自动化工程学院一、保护接零的作用二、保护接零方式三、保护接地与接零混用的危害及中性线重复接地的必要性四、保护接地与接零的适用范围4.4 保护接零合肥工业大学 .电气与自动化工程学院正常供电时，可供应三相380V和单相220V两种电压；1、低压配电网（380/220V）采用中性点直接接地方式的优点发生单相故障时，非故障相电压维持为相电压，减少人体的接触电压，而

20、且降低电气设备的绝缘要求；可以避免高压窜到低压侧的危险。一、保护接零的作用三相设备低压配电系统采用TT接线时，若电气设备容量较大，则发生单相故障时，不易切除故障，仍将发生触电危险。为什么？合肥工业大学 .电气与自动化工程学院假设电源相电压为220V、工作接地电阻为4欧姆、保护接地电阻为4欧姆：则接地电压为110V、接地电流为27.5A，一般情况下将会使熔断器或自动开关跳闸，保障人身安全。但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。三相设备中性点直接接地的380/220V低压配电网中，不宜采用保护接地的TT接地方式，而应该采用保护接零的TN接地方式，即将电气设备的外壳

21、与零线连接。低压配电系统采用TT接线时，若电气设备容量较大，则发生单相故障时，不易切除故障，仍将发生触电危险。因此27.5A的接地电流便只能保证使额定电流为11A的熔丝或22A的开关动作，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上述值时，则熔断器或自动开关便不能保证动作切断电源。为什么？合肥工业大学 .电气与自动化工程学院TN-S系统。S表示N与PE分开，设备外壳与PE相连接，设备中性点与N连接，即采用五线制供电方式；保护接零是保护接地的一种，即TN接地方式。T表示电源中性点接地，N表示中性线，PE表示保护线。保护接零方式包括TN-S、TCN-C、TN-C-S。二、保护接零方式TN

22、-C系统。C表示N与PE合并成为PEN，即采用三相四线制供电方式；TN-C-S系统。一部分N与PE分开，一部分N与PE合并，即采用四线半制供电方式；在低压三相四线制系统中，由于电源中性点接地，引出的中性线就处于零电位，也称为零线，相应的电源相线称为火线。用于数据处理、精密检测及高层建筑的供电系统通常用于一般供电场所应用于环境较差的场所合肥工业大学 .电气与自动化工程学院（1）电源中性点必须良好接地，工作接地电阻值应符合要求；低压配电网（380/220V）采用保护接零方式的注意事项（2）应装设足够的重复接地装置；（3）同一台配电变压器供电的低压电网中，不允许混用保护接地与保护接零方式；（4）中性

23、线上不准装设开关和熔断器；（5）中性线截面应保证一定的短路电流；（6）所有电气设备的保护接零线，应以“并联”方式连接到中性线上；合肥工业大学 .电气与自动化工程学院在中性点有良好接地的低压配电网中，应优先选用保护接零方式；两者混用时，若保护接地的设备发生碰壳故障，则中性线的对地电压会升高到电源相电压的一半或更高。此时由于保护接零的所有设备上便会有同样高的电压，使设备外客呈现较高的对地电压，从而危及操作人员安全。三、保护接地与接零混用的危害及中性线重复接地的必要性城市公用电网供电的，应采用同一种保护方式，且常用保护接地；农村电网中也一般都采用保护接地方式。为了确保接零保护方式的安全可靠，防止中性

24、线断线所造成的危害，系统中除了工作接地外，还必须在整个中性线的其他部位再行接地，称为重复接地。1、保护接地与接零方式混用的危害2、中性线重复接地的必要性当中性点直接接地的低压配电系统实行重复接地后，可保证在万一出现中性线断线的情况下，配电系统的保护方式可以从保护接零的TN方式转化为保护接地的TT方式，从而减轻触电的危险程度。合肥工业大学 .电气与自动化工程学院四、保护接地与接零的适用范围1、保护接地与接零的适用范围（表4-3）（注意其注意事项！）2、应该实行保护接地或接零的设备3、可不实行保护接地或接零的设备合肥工业大学 .电气与自动化工程学院课后思考题课本：4-1，4-2，4-3，4-4，4

25、-5，4-61、这世上，没有谁活得比谁容易，只是有人在呼天抢地，有人在默默努力。2、当热诚变成习惯，恐惧和忧虑即无处容身。缺乏热诚的人也没有明确的目标。热诚使想象的轮子转动。一个人缺乏热诚就象汽车没有汽油。善于安排玩乐和工作，两者保持热诚，就是最快乐的人。热诚使平凡的话题变得生动。3、起点低怕什么，大不了加倍努力。人生就像一场马拉松比赛，拼的不是起点，而是坚持的耐力和成长的速度。只要努力不止，进步也会不止。4、如果你不相信努力和时光，那么时光第一个就会辜负你。不要去否定你的过去，也不要用你的过去牵扯你的未来。不是因为有希望才去努力，而是努力了，才能看到希望。5、人生每天都要笑，生活的下一秒发生

26、什么，我们谁也不知道。所以，放下心里的纠结，放下脑中的烦恼，放下生活的不愉快，活在当下。人生喜怒哀乐，百般形态，不如在心里全部淡然处之，轻轻一笑，让心更自在，生命更恒久。积极者相信只有推动自己才能推动世界，只要推动自己就能推动世界。6、人性本善，纯如清溪流水凝露莹烁。欲望与情绪如风沙袭扰，把原本如天空旷蔚蓝的心蒙蔽。但我知道，每个人的心灵深处，不管乌云密布还是阴淤苍茫，但依然有一道彩虹，亮丽于心中某处。7、每个人的心里，都藏着一个了不起的自己，只要你不颓废，不消极，一直悄悄酝酿着乐观，培养着豁达，坚持着善良，只要在路上，就没有到达不了的远方！8、不要活在别人眼中，更不要活在别人嘴中。世界不会因

27、为你的抱怨不满而为你改变，你能做到的只有改变你自己！9、欲戴王冠，必承其重。哪有什么好命天赐，不都是一路披荆斩棘才换来的。10、放手如拔牙。牙被拔掉的那一刻，你会觉得解脱。但舌头总会不由自主地往那个空空的牙洞里舔，一天数次。不痛了不代表你能完全无视，留下的那个空缺永远都在，偶尔甚至会异常挂念。适应是需要时间的，但牙总是要拔，因为太痛，所以终归还是要放手，随它去。11、这个世界其实很公平，你想要比别人强，你就必须去做别人不想做的事，你想要过更好的生活，你就必须去承受更多的困难，承受别人不能承受的压力。12、逆境给人宝贵的磨炼机会。只有经得起环境考验的人，才能算是真正的强者。自古以来的伟人，大多是

28、抱着不屈不挠的精神，从逆境中挣扎奋斗过来的。13、不同的人生，有不同的幸福。去发现你所拥有幸运，少抱怨上苍的不公，把握属于自己的幸福。你，我，我们大家都可以经历幸福的人生。14、给自己一份坚强，擦干眼泪；给自己一份自信，不卑不亢；给自己一份洒脱，悠然前行。轻轻品，静静藏。为了看阳光，我来到这世上；为了与阳光同行，我笑对忧伤。15、总不能流血就喊痛，怕黑就开灯，想念就联系，疲惫就放空，被孤立就讨好，脆弱就想家，不要被现在而蒙蔽双眼，终究是要长大，最漆黑的那段路终要自己走完。16、在路上，我们生命得到了肯定，一路上，我们有失败也有成功，有泪水也有感动，有曲折也有坦途，有机遇也有梦想。一路走来，我们

29、熟悉了陌生的世界，我们熟悉了陌生的面孔，遇人无数，匆匆又匆匆，有些成了我们忘不掉的背影，有些成了我们一生的风景。我笑，便面如春花，定是能感动人的，任他是谁。17、努力是一种生活态度，与年龄无关。所以，无论什么时候，千万不可放纵自己，给自己找懒散和拖延的借口，对自己严格一点儿，时间长了，努力便成为一种心理习惯，一种生活方式！18、自己想要的东西，要么奋力直追，要么干脆放弃。别总是逢人就喋喋不休的表决心或者哀怨不断，做别人茶余饭后的笑点。19、即使不能像依米花那样画上完美的感叹号，但我们可以歌咏最感人的诗篇；即使不能阻挡暴风雨的肆虐，但我们可以左右自己的心情；即使无法预料失败的打击，但我们可以把它当作成功的一个个驿站。20、能力配不上野心，是所有烦扰的根源。这个世界是公平的，你要想得到，就得学会付出和坚持。每个人都是通过自己的努力，去决定生活的样子。1、许多人企求着生活的完美结局，殊不知美根本不在结局，而在于追求的过程。2、慢慢的才知道：坚持未必就是胜利，放弃未必就是认输，。给自己一个迂回的空间，学会思索，学会等待，学会调整。人生没有假设，当下即是全部。背不动的，放下了；伤不起的，看淡了；想不通的，不想了；恨不过的，抚平了。3、在比夜更深的地方，一定有比夜更黑的眼睛。4、一切伟大的行动和思想，都有一个微不足道