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什么是電力系統中的工作接地?工作接地是怎樣工作的

時間:2020-03-01 11:55 來源:電工之家

工作接地說白了就是供電系統和供電設備要想正常工作而需要,不可或缺的接地,沒有了接地就不能正常或可靠的運行。所以說也是至關重要的。
工作接地又分為直接接地、經消弧線圈接地、經電阻接地幾種方式。
電力系統中性點接地是屬于工作接地,它是保證電力系統安全可靠的重要條件 。假如不接地就不能保證電氣 設備安全可靠工作,電力系統安全運行就不能得到保障。
工作接分為直接接地與非直接接地(包括不接地或經消弧線圈接地或經電阻接地)兩大類。
工作接地的接地電阻一般不應超過4Ω
一、中性點直接接地系統
1、中性點直接接地的工作特性
中性點直接接地是指電力系統 中至少有一個中性點直接或經小阻抗與接地裝置相連接。
這種接地方式 就是把供電系統中變壓器中性點直接用導體與大地相連接。中性點接地的作用就讓中性點始終保持對地是零電位。 

什么是電力系統中的工作接地?工作接地是怎樣工作的
圖1是電源中性點直接接地的電力系統電路圖。此系統若發生單相接地故障時,故障相直接通過接地中性點形成單相短路(短路電流用Ik表示),由于單相短路電流比線路正常負荷電流大得多,因此繼電保護裝置立即動作于跳閘,切除短路故障。
從電源中性點直接接地系統 的電路 圖1中可以看出:系統 發生單相接地故障時,其他兩相對地電壓不會升高。因此各相對地絕緣水平取決于相電壓,這就大大降低了電網的建設成本。
我們國家的110KV及以上電力系統,都是采用中性點直接接地的運行方式,以降低線路的絕緣水平。而在低壓配電系統中廣泛采用TN系統和TT系統,均為中性點點接運行方式,其目的是保障人身高管安全。
2、中性點直接接地系統的優缺點
優點:保護靈敏度高,只要接地就會被檢測到;線路絕緣水平取決于相電壓,降低了建設成本。
缺點:短路電流大,發生接地時會引起跳閘而影響供電的連續性。
二、中性點不接地系統
1、中性點不接地系統的工作特性
圖2中是電源中性點不接地的電力系統電路圖。電容C是每相線路對地電容(分布電容)。
當系統正常運行時,相電壓Uu、Uv、Uw對稱,三相對地電容電流Ice也對稱,因此電流為0,注入大地中的電流為零。 
什么是電力系統中的工作接地?工作接地是怎樣工作的
當系統發生單相接地故障時,假設C相完全接地,如果圖三中所示,則C相對地電壓等于零,Ul1=U,即非故障相對地電壓升高為線電壓。此時接地電流經推導可得Ic=3Ice,即單相接地電流數值上等于系統 正常運行時每相對地電容電流的3倍。 
什么是電力系統中的工作接地?工作接地是怎樣工作的
必須指出,中性點不接地的電力系統 發生單相接地時,由于三相線電壓不發生改變,三相用電設備能正常工作,但是,由于發生單相完全接地時,非故障相對地電位升高為線電壓,容易引起絕緣損壞,從而引起兩相或三相短路,造成事故。在我們礦山,井下采用的是低壓IT供電系統,就是中性性點不不引出,當一相接地時,對電機的絕緣性能是個考驗。因為低壓供電系統一相接地,而燒壞電機的事故也有發生過。所以對這個知識點要有一定了掌握。
在電力系統規定中要求,單相接地故障運行時間一般不超過2小時。當發生單相接地故障時,應發出報警信號,引起值班人員注意,及時處理接地故障。
我們國家的10KV、6KV電網,為了提高供電的可靠性,一般都是采用中性點不接地的運行方式,個別的35KV也采用不接地運行方式。這個主要還是為電壓等級比較低,絕緣器件能夠滿足要求,高電壓對這個就很敏感了。
2、中性點不接地系統的優缺點
優點:短路電流小,系統在單相接地時允許短時運行。
缺點:保護靈敏度低,對絕緣要求高。
三、中性點經消弧線圈接地系統
1、中性點經消弧線圈接地系統的工作特性
在中性點不接地系統中,當發生單相接地故障時,流入大地的電流要是過大了,就會在接地故障點出現斷續電弧而引起過電壓的發生。因此在單相接地電流大于一定值時,一般的3-10KV系統中接地電流不大于30A,35KV及以上系統接地電流不大于10A時,電源中性點就必須采用經消弧線圈接地的方式運行,如下圖所示。電源中性點經消弧線圈接地方式,其目的是減小接地電流。 
什么是電力系統中的工作接地?工作接地是怎樣工作的
消弧線圈實際就是一個鐵芯上面繞有繞組,其電阻很小的,電抗值卻很大。當系統發生單相接地時,流過接地點的電流等于接地電容電流,與消弧線圈的電流之和相位相差180°,即方向相反,因此在接地點相互補償,使接地電流減小。如果消弧線圈選擇得正好,可使接地點電流小于產生電弧的電流,而不會產生斷續電弧和過電壓現象了。
在中性點經消弧線圈接地系統中,當發生單相接地故障時,也是允許帶故障運行2小時,但必須要發出報警信號,及時處理故障。
根據消弧線圈的電感的電感電流對接地地電容電流補償程度的不同,分為下列三種補償方式:
①全補償
當調整消弧線圈的分接頭使消弧線圈的電感電流等于接地電流,則流過接地點的電流為零,稱為全補償。以消弧的觀點來看,全補償是最好的了,但是實際上并不采用這種補償方式。因為在正常運行時,由于電網三相的對地電容并不完全相等或斷路器在操作時三相觸頭不能同時閉合等原因,致使在未發生接故障的情況下,中性點對地之間存在一定的電壓,這個就是不對稱電壓。在此電壓的作用下,可能會引起串聯諧振,諧振對電網來說,是不允許的,會產生高于正常電壓很多的諧振電壓,對電氣設備將是一個災難,導致電氣設備的損壞。
②欠補償
當消弧線圈的電感電流小于接地電容電流時,接地點還沒有補償的電容電流,稱為欠補償。這個欠補償方式也是很少采用的。
③過補償
當消弧線圈的電感電流大于接地電容電流時,接地處將會有多余的電感電流稱為過補償。過補償方式可避免諧振過電壓的產生,因此得到了廣泛的應用。
2、中性點經消弧線圈接地系統的優缺點
優點:短路電流小
缺點:保護靈敏度低,可能會引起諧振
四、中性點經電阻(低電阻、高電阻)接地系統
1、 中性點經電阻(低電阻、高電阻)接地系統的工作特性
在城市的10KV配電網中,架空線路不便于應用,所以采用了電纜敷設方式,電纜多了線路的電容就增加了,電網中的電容電流也就相應的增加了,如果運行方式經常變化,消弧線圈不可能隨時調整補償,所以當電纜電纜發生單相接地故障時間一長,往往會發展成為兩相短路乃至于三相短路了,導致故障的擴大。 
什么是電力系統中的工作接地?工作接地是怎樣工作的
為了解決這個問題,就采用了以下兩種經電阻接地的運行方式:
①經低電阻接地方式
低電阻接地方式的主要特點是在電網發生單相接地時,能獲得較大的阻性電流,直接跳開線路開關,迅速切除單相接地故障,過電壓水平低,諧振過電壓發展不起來,電網可采用絕緣水平較低的電氣設備。但是這種低電阻接的運行方式在發生單相接地時,故障電流可能 較大,也容易帶來一些問題:
如:電纜線中一點接地,大電流電弧有可能燒毀電纜并波及同一根電纜溝內的相鄰電纜,可能會擴大事故或釀成火災。還可能引起地電位升高,超過安全允許值。
②經高電阻接地方式
高電阻接地方式 的主要特點 是能較好 地限制單相接地故障電流,抑制弧光接地和諧振過電壓,單相接地故障后不立即跳閘,不加重電氣設備絕緣負擔。
2、中性點經電阻(低電阻、高電阻)接地系統的優缺點
優點:能夠在一定范圍內降低接地故障電流
缺點:① 在帶接地故障運行時,電阻器上消耗的能量較大,容易 發熱燒壞。
② 增大了接地故障時的接地電流,電弧自熄的問題很難解決。
在電力系統中工作接,有以上幾種工作方式,具體的工作原理,如果講細講透得需要很多公式的講解,不管是哪個專業只要一接觸公式總會讓人頭大。
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