电力系统接地方式华中科技大学

电力系统接地方式华中科技大学刘浔CEEE,HUST电气与电子工程学院一、概述二、电力系统的中性点接地三、低压配电系统的接地四、低压系统的接地与接零维护五、防雷接地六、接地电极电气与电子工程学院CEEE,HUST1、电气平安根本概念〔1〕电气事故：指由电流、电磁场、雷电、静电和某些电路缺点等直接呵斥建筑设备、电气设备毁坏，人或动物伤亡，以及引起火灾和爆炸等后果的事件。〔2〕触电电流：指经过人体或动物体并具有能够引起病理、生理效应特征的电流。〔3〕缺点电流：指由绝缘损坏或绝缘被短路而呵斥的电流。CEEE,HUST电气与电子工程学院一、概述〔4〕绝缘：1〕指点体绝缘后所获得的全部性能；2〕指所有用于使器件绝缘的资料〔5〕绝缘电阻：指用绝缘资料隔开的两个导体之间，在规定条件下的电阻。〔6〕人体总阻抗：指人的体内电阻与皮肤阻抗的矢量和。CEEE,HUST电气与电子工程学院〔7〕电气间隙：指两导电部分之间的最短直线间隔。〔8〕维护间隙：指带电部分与地之间用以限制能够发生最大过电压的间隙。〔9〕隔离：1〕使一个器件或电路与另外的器件或电路完全断开。2〕用隔开的方法提供一种规定的防护等级以隔开任何带电的电路。

〔10〕平安间隔：指为防止人体触及或接近带电体，防止车辆或其它的物体碰撞或接近带电体等呵斥的危险，在其间所需坚持的一定空间间隔。CEEE,HUST电气与电子工程学院〔11〕触电：人体接触设备的带电体，导致电流经过人体，呵斥各种损伤人体的觉得，并危及生命。触电方式有三种：1〕单线触电：人站在地面或其他接地体上，身体其他部分触及某一相带电体所构成的触电。其危害程度与电网的中性点能否接地有直接关系。2〕双线触电：人体两处同时触及两相带电体所构成的，危害程度大于单线触电。3〕跨步电压触电：多发生在输电线断线，且断线带电下坠与大地接触构成短路，或某接地电阻偏大，在发生雷击或接地缺点时，有大量电流流入大地，因此在接地点周围大地上产生了电压降。当人接近接地点时，两脚之间接受了跨步电压而构成触电。CEEE,HUST电气与电子工程学院〔12〕接地：将电气设备的某一部分经过接地安装同大地严密衔接起来。接地可分为正常接地和非人为的缺点接地两类。〔13〕接零：将电气设备的金属外壳等与中性点直接接地系统中的零线相连。零线是指与变压器直接接地的中性点衔接的中性线。〔14〕反复接地：将零线上的一处或多处，经过接地安装与大地再次可靠地接地。〔15〕接地体：埋入地中并直接与大地接触的金属导体。

CEEE,HUST电气与电子工程学院〔16〕接地线：电气设备、电力线路杆塔的接地螺栓与接地零线衔接用导体。〔17〕接地安装：接地体与接地线的总和。〔18〕接地电阻：接地体对地电阻和接地线电阻的总和，称为接地安装的接地电阻，其值等于接地安装对地电压与经过接地体流入地中电流的比值，该电流为工频电流。假设为雷电流那么此时的接地电阻称为冲击接地电阻。CEEE,HUST电气与电子工程学院

〔19〕平安电压：不危及人身平安的电压称为平安电压。通常，平安电压取决于人体允许平安电流和人体电阻。〔20〕平安电流：不致引起人体发生心室颤抖的最大电流。

CEEE,HUST电气与电子工程学院从确保人身平安的观念出发，工频电流流经人体电流的大小和继续时间，应小于引起心室纤维性颤抖的电流值和继续时间。〔21〕接触电压：指人体同时触及接地电流回路两点时接受的电位差。〔22〕跨步电压：当人在接地电流流散的区域内行走时，由于地面各点电位不同，因此在两脚之间〔普通按0.8m思索〕存在电位差。在跨步电压作用下，人也会触电。CEEE,HUST电气与电子工程学院2、接地定义接地:把设备的某一部分经过接地电极与大地严密衔接起来。3、接地作用防止人身蒙受电击防止设备和线路蒙受损坏预防火灾和防止雷击防止静电损害保证电力系统正常运转

电气与电子工程学院CEEE,HUST4、接地分类任务接地：电力系统中的某一点，直接或经特殊设备与大地作电气上的衔接，以保证系统正常稳定运转。维护接地：将一切在正常时不带电而在绝缘损坏时可能带电的金属部分〔例如：各种电气设备的外壳；配电安装的金属构架等〕接地，以保证工作人员的平安。防雷接地：为了防止雷电危害人身及设备，将强大的雷电流导入大地所实施的接地。电气与电子工程学院CEEE,HUST5、系统接地方式中性点直接接地中性点有效接地系统中性点经消弧线圈接地中性点非有效接地系统中性点经电阻接地谐振接地系统中性点不接地CEEE,HUST电气与电子工程学院6、影响接地方式选择的要素供电可靠性平安要素过电压继电维护的选择性和灵敏性通讯干扰CEEE,HUST电气与电子工程学院7、接地与接零的技术要求〔1〕根据<电力设备接地设计技术规程>规定：由同一台发电机，同一台变压器或同一段母线供电的低压线路，不宜同时采用接零和接地两种维护方式。由于，假设将某些设备采用维护接地，另一些设备采用维护接零，那么当采用维护接地的设备漏电时，维护接零的设备外壳也将同时带电。CEEE,HUST电气与电子工程学院<建筑电气设计技术规程>JGJ16-1983对电气设备的接地有如下规定：在中性点直接接地的低压电力网中，电力安装宜采用低压接零维护。在中性点非直接接地的低压电力网中，电力安装宜采用低压接地维护。由同一台发电机、同一台变压器或同一段母线供电的低压电力网，不宜同时采用上述两种维护方式。在中性点直接接地的低压电力电网中，当全部采用低压接零维护确有困难时，也可以同时采用上述两种方式，但不接零的电力安装或线段，应装设能自动切除接地缺点的安装〔如漏电维护安装等〕。CEEE,HUST电气与电子工程学院〔2〕在中性点直接接地的低压电网中，一切设备的外壳宜作接零维护，接在维护地线〔PE线〕上；N线〔中性线〕与外壳绝缘。〔3〕在中性点不直接接地的电网中，一切设备的外壳宜作接地维护。〔4〕制止在维护地线〔PE线〕或维护中线〔PEN〕上装设熔断器或单独的断流开关。〔5〕维护地线PE或维护中线PEN必需有足够的截面，以保证缺点时短路电流的经过，并满足机械强度对最小尺寸的要求。CEEE,HUST电气与电子工程学院8单独接地、共同接地和反复接地单独接地是指将电器安装和金属外壳各自分别就近进展接地；或将同一性质的安装集中连组再单独接地。共同接地是指不同性质的接地采用共同接地安装，或将不同性质的接地安装用等电位连结成共同接地安装。反复接地是指零线上任务接地以外其它点的再次接地。反复接地是提高TN方式平安性能的重要措施。CEEE,HUST电气与电子工程学院反复接地的维护作用如下：〔1〕降低漏电设备对地电压〔2〕减轻零线断线的危险〔3〕缩短缺点继续时间〔4〕改善防雷性能CEEE,HUST电气与电子工程学院〔一〕中性点不接地1、正常运转二、电力系统的中性点接地电气与电子工程学院CEEE,HUST2、单相接地缺点电气与电子工程学院CEEE,HUST单相接地时的电容电流CEEE,HUST电气与电子工程学院3、中性点不接地方式的适用范围电气与电子工程学院CEEE,HUST〔1〕电压小于500伏的安装〔380/220伏的照明安装除外〕；〔2〕3~10千伏电力网，当单相接地电流小于30安时，如要求发电机能带单相接地缺点运转，那么当与发电机有电气衔接的3~10千伏电网的接地电流小于5安时；〔3〕35~60千伏电力网中，单相接地电流小于10安时。〔二〕、中性点经消弧线圈接地电气与电子工程学院CEEE,HUST电气与电子工程学院CEEE,HUST单相接地时的电容电流当IL=IC时

电气与电子工程学院CEEE,HUST补偿度：脱谐度：完全补偿欠补偿过补偿电气与电子工程学院CEEE,HUST补偿方式：IL=ICIL＜ICIL＞IC适用范围：电气与电子工程学院CEEE,HUST广泛运用于3～60千伏电压等级的电力网存在的问题：〔三〕中性点直接接地电气与电子工程学院CEEE,HUST适用范围：

我国：110KV及以上系统国外：220KV及以上系统CEEE,HUST电气与电子工程学院〔四〕电力系统中性点经电阻器接地电气与电子工程学院CEEE,HUST中性点经电阻接地优缺陷CEEE,HUST电气与电子工程学院〔五〕电力系统中性点经电抗器接地电气与电子工程学院CEEE,HUST中性点经高阻抗接地方式：高电阻接地方式的优点:缺陷:高阻抗接地方式的优点:CEEE,HUST电气与电子工程学院CEEE,HUST电气与电子工程学院〔六〕接地方式的比较电气设备和线路的绝缘程度继电维护任务的可靠性供电的可靠性与缺点范围对通讯和信号系统的干扰CEEE,HUST电气与电子工程学院思索以下要素：

接地方式综合评价：中性点不接地方式谐振接地方式电阻接地方式中性点直接接地方式CEEE,HUST电气与电子工程学院方式选择：220千伏及以上电压的电力网110～154千伏的电力网20～60千伏电力网3~10千伏电力网1000伏以下的电力网CEEE,HUST电气与电子工程学院三、低压配电系统的接地〔一〕接地制式的根本组成1、电气设备接地系统的组成部分CEEE,HUST电气与电子工程学院2、配电系统接地系统的组成部分CEEE,HUST电气与电子工程学院粗线〔L〕中性线(N)维护中性线(PEN)电源接地点人工接地点〔二〕接地制式的分类接地制式按配电系统和电气设备不同的接地组合来分类。按照IEC〔国际电工委员会〕规定，接地制式普通由两个字母组成，必要时可加后续字母。CEEE,HUST电气与电子工程学院第一个字母表示电源接地点对地的关系：T－〔法文Terre的首字母〕表示直接接地；I－〔法文Isolant的首字母〕表示不接地〔包括一切带电部分与地隔离〕，或经过阻抗与大地相连。第二个字母表示电气设备的外露导电部分与地的关系：T－表示独立于电源接地点的直接接地；N－〔法文Neutre的首字母〕表示直接与电源系统接地点或与该点引出的导体相衔接。CEEE,HUST电气与电子工程学院CEEE,HUST电气与电子工程学院后续字母表示中性线与维护之间的关系：C〔法文Combinaison的首字母〕表示中性线N与维护线PE合并为PEN线，S〔法文Separateur的首字母〕表示中性线与维护线分开，C-S表示在电源侧为PEN线，从某点分开为N及PE线。按接地制式划分的配电系统有TN－S、TN－C、TN－C－S、TT、IT等。〔三〕各类系统的组成和特点CEEE,HUST电气与电子工程学院TN系统一切电气设备的外露导电部分接到维护线上，与配电系统的接地点相连。〔1〕TN-C系统在TN-C系统中，维护线PE与中性线N合并为PEN线，在三相负荷不平衡时，PEN线上有电流。因此所采用的维护安装要适宜，当单相短路电流大于其整定电流的1.5倍时，即能迅速动作；为了保证在发惹事故时有足够的单相短路电流，PEN线要有足够大的导线截面。CEEE,HUST电气与电子工程学院CEEE,HUST电气与电子工程学院L1L2L3PENNPEPE〔2〕TN-S系统在TN-S系统中，维护线和中性线分开用电设备外露可导电部分接到PE上。在正常任务时PE线上没有电流，因此设备的外露可导电部分不呈现对地电压。一旦发生一相带电部分与设备的外露可导电部分短接事故，由于PE线的电阻很小，将产生很大的短路电流使维护安装迅速切断电源。该方式比较平安，但费用高。运用场所：环境条件比较差的场所，也适用于数据处置、精细检测安装的供电系统。CEEE,HUST电气与电子工程学院CEEE,HUST电气与电子工程学院L1L2L3NPENPEPE〔3〕TN-C-S系统在TN-C-S系统中，PEN线自某点起分为维护线和中性线。共用部分截面铜芯不得小于10mm2，铝芯不得小于16mm2，如系电缆芯线，那么不得小于4mm2。运用场所：环境较差的场所。要求PE线与N线分开后，不得再合并。CEEE,HUST电气与电子工程学院CEEE,HUST电气与电子工程学院L1L2L3PENPENPENPE2.TT系统的组成和特点TT系统必需有一个直接接地点，普通是变压器或发电机的中性点。假设没有中性点，必需有一根相线接地。特点〔1〕由于电源中性点是接地的，如发生一相接地缺点〔设备金属外壳与相线短接〕，这时缺点电流主要经设备接地安装的接地电阻和电源中性点接地安装的接地电阻构成回路，漏电设备对地电压和零线对地电压分别为：

此种接地方式导致了零线产生对地电压，而且和都能够远远超越平安电压，当人体触及漏电设备或触及零线都能够发生致命的触电危险。CEEE,HUST电气与电子工程学院〔2〕由于缺点电流主要经电源接地点和设备外壳构成回路，其大小可简化为由于R0和Rb都是欧姆级的数值，因此缺点电流Id不能够太大，假假设R0、Rb均为4Ω时，Id也只需27.5安，普通的过电流维护安装不能自动跳闸起维护作用。故普通情况下不采用TT接地方式。运用场所：某些小负荷供电系统。此时用电设备的外露可导电部分采用各自的PE接地线；系统中要有快速切除接地缺点的自动安装及其他措施，并保证零线没有触电的危险。CEEE,HUST电气与电子工程学院CEEE,HUST电气与电子工程学院L1L2L3NNPE3.IT系统的组成和特点IT系统的电源不接地或经过阻抗接地，电气设备的外露导电部分可直接接地或经过维护线接到接地体上。

CEEE,HUST电气与电子工程学院L1L2L3PECEEE,HUST电气与电子工程学院特点：〔1〕这种维护方式的本质是限制缺点设备的对地电压，属缺点电压维护。由于接地安装接地电阻Rb与人体电阻Rr并联，那么普通情况下的对地电压为：Ud=式中，U——电网相电压；Z——电网每相对地绝缘的复数阻抗。由于Rb远小于Z，所以设备对地电压大大降低。只需控制Rb小于4Ω，即可在发生单相接地缺点时，将漏电设备对地电压限制在平安范围之内，触电危险得以消除。CEEE,HUST电气与电子工程学院〔2〕由于单相接地电流较小，发生单相接地后，系统还可继续运转。运用场所：煤矿等井下作业以及工厂等希望尽量少停电的系统。

IT系统可采用如下维护器：绝缘监视器过电流动作维护器剩余电流动作维护器〔又称漏电断路器〕CEEE,HUST电气与电子工程学院四、低压系统的接地与接零维护〔一〕接地维护接地维护是将电器正常运转中不带电的金属外壳与接地安装间作良好的金属衔接，防止当电器的绝缘损坏时，外壳带电，发生人身触电事故。电器经接地维护后，当人再触及带电的电器金属外壳时，因有良好的接地并联电器存在，使经过人体的电流大为减少。CEEE,HUST电气与电子工程学院电气设备的外壳没有接地维护当人体触及这个外壳时，就会有电流流过人体CEEE,HUST电气与电子工程学院电气设备的外壳采用维护接地CEEE,HUST电气与电子工程学院CEEE,HUST电气与电子工程学院〔二〕接零维护将电气设备的外壳直接接到系统的零线上，此时设备的相线接壳，就相当于单相短路，短路电流以零线为闭合回路，不受接地电阻的限制，因此流过维护设备的电流会比维护接地时大，使维护设备能很快动作，切除缺点。CEEE,HUST电气与电子工程学院〔三〕零线反复接地维护接零的三相四线系统中，当零线断线并发生一相碰壳缺点时，接在断线后的一切电器的外壳上，都将出现接近相电压的对地电压，是非常危险的。因此对三相四线制低压系统的零线，除了在电源中性点进展任务接地外，还必需对零线的其他地方进展多点的反复接地，对人身平安可以起到一定维护作用。CEEE,HUST电气与电子工程学院CEEE,HUST电气与电子工程学院L1L2L3N(PE)反复接地L1L2L3N(PEN)N反复接地PEL1L2L3N(MN)重复接地任务接地维护接地a)TN-C系统反复接地b)TN-S系统反复接地c)TN-C-S系统反复接地d)TT系统反复接地(PEN)反复接地L1L2L3N同一系统中只能采用一种维护方式，假设同一系统中有的电器维护接地，有的电器维护接零，那么当接地的电器发生一相碰壳缺点时，零线电压升高，而使一切接零电器的外壳都带上危险的电压，是不允许的。CEEE,HUST电气与电子工程学院1〕不允许在TN方式的三相四线低压电网中混用TT方式。假设特殊需求采用TT方式时，那么要求线路上必须装有快速切除接地缺点的自动维护安装。2〕在三相四线制低压电网中，应采取接零维护。3〕工厂厂房或其它建筑物内，如有接地电网和不接地电网的两种供电方式，那么应分别采取维护接零措施和维护接地措施。思索到二者的接地安装总是经过各种金属构件、管道等多次衔接起来的，因此允许二种方式共用一套接地安装，接地电阻应符合其中最小值的要求。CEEE,HUST电气与电子工程学院维护方式选择：4〕电力设备的以下金属部分，除另有规定者外，均应接地或接零；〔1〕电机、变压器及其他电器的金属底座和外壳；互感器的二次绕组。〔2〕电力设备的传动安装。〔3〕配电屏和控制屏，以及维护屏的框架。〔4〕交、直流电力电缆的接线盒，终端盒的金属外壳和电缆的金属护层，穿线的钢管。〔5〕装有避雷线的电力线路杆塔。〔6〕在非沥青地面的居民区内，无避雷线的小接地电流架空电力线路的金属杆塔和钢筋混凝土杆塔。〔7〕装在配电线路杆上的开关设备、电容器等电力设备。CEEE,HUST电气与电子工程学院5〕电力设备的以下金属部分，除另有规定者外，可不接地或不接零；〔1〕在木质，沥青等不良导电地面的枯燥房间内，交流额定电压为380V及以下，直流额定电压为440V以及以下的电气设备的外壳；但当有能够同时触及上述电气设备外壳和已接地的其它物体时，那么仍应接地。〔2〕在枯燥场所，交流额定电压127V及以下，直流额定电压110V及以下的电力设备外壳，但爆炸危险场所除外。〔3〕安装在配电屏，控制盘和配电安装上的电气丈量仪表，继电器和其它低压器等的外壳以及当发生绝缘损坏时，在支持物上不会引起危险电压的绝缘子金属底座等。

CEEE,HUST电气与电子工程学院〔4〕安装在已接地的金属框架上的设备如套管等〔应保证电气接触良好〕，但爆炸危险场所除外。〔5〕额定电压为220V及以下的蓄电池室内的金属框架。〔6〕与已接地的机床底座之间有可靠电气接触的电动机的电器的外壳。〔7〕由发电厂、变电站和工业、企业区域内引出的铁路轨道。CEEE,HUST电气与电子工程学院常用名词术语：〔1〕直击雷：雷电直接击在建筑物〔包括电气安装〕和构筑物上，产生电效应，热效应和机械效应。〔2〕雷电流：雷电直接击于低接地电阻物体时流过该物体至地下的电流。通常雷电流的最大值为150kA。〔3〕雷电流陡度：雷电流的上升速度，通常雷电流陡度为30kA/S。〔4〕雷电感应：雷电放电时，在附近导体上产生的静电感应和电磁感应，它能够使金属部件间产生火花。CEEE,HUST电气与电子工程学院五、防雷接地雷电与过电压的有关概念：〔5〕雷电波浸入：由于雷电对架空线路或金属管道的作用，雷电波能够沿着这些管线侵入屋内，危及人身安全或损坏设备。〔6〕电磁感应：雷击后宏大的雷电流在周围空间产生瞬变的强磁场，该强磁场能在临近导体上感应出很高的电压。〔7〕静电感应：当雷云接近地面，在架空线路或其它导电凸出物顶部感应出大量电荷，一旦主放电发生时，放电通道中的正、负电荷迅速中和，架空线路或导电凸物上的感应电荷将转换成剧烈的高电压冲击波。CEEE,HUST电气与电子工程学院雷电与过电压:当雷击地面电气设备时，雷电流经过电气设备泄入地中，高达几十千安甚至数百千安的雷电流经过设备时，必需在其电阻〔设备的本身电阻和接地电阻〕上产生压降，其值可高达数百万甚至数千万伏，这一压降称为“直击雷过电压〞。假设雷电并没有直击设备，而是发生在设备附近的两块雷块雷云之间或雷云对地面的其他物体之间，由于电磁和静电感应的作用，也会在设备上产生很高的电压，这称为感应雷过电压。CEEE,HUST电气与电子工程学院CEEE,HUST电气与电子工程学院CEEE,HUST电气与电子工程学院波头时间2.6μs，波尾时间为50μs防雷在于接地CEEE,HUST电气与电子工程学院防雷接地是以防止雷害为目的的接地。防雷安装组成部分：接闪器、引下线、接地电极CEEE,HUST电气与电子工程学院接闪器CEEE,HUST电气与电子工程学院引下线引下线又称引流器，它的作用是将接闪器接受的雷电流引到接地安装。CEEE,HUST电气与电子工程学院接地安装防雷的接地安装有将直击雷电流发用到大地中去的防直击雷接地，有将引下线引流过程中对周围大型金属物体产生感应电势的防感应雷接地，还有防止高电位沿架空线侵入的放电间隙或避雷器接地等。