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什么是电力系统中的工作接地?工作接地是怎样工作的

时间:2020-03-01 11:55 来源:电工之家

工作接地说白了就是供电系统和供电设备要想正常工作而需要,不可或缺的接地,没有了接地就不能正常或可靠的运行。所以说也是至关重要的。
工作接地又分为直接接地、经消弧线圈接地、经电阻接地几种方式。
电力系统中性点接地是属于工作接地,它是保证电力系统安全可靠的重要条件 。假如不接地就不能保证电气 设备安全可靠工作,电力系统安全运行就不能得到保障。
工作接分为直接接地与非直接接地(包括不接地或经消弧线圈接地或经电阻接地)两大类。
工作接地的接地电阻一般不应超过4Ω
一、中性点直接接地系统
1、中性点直接接地的工作特性
中性点直接接地是指电力系统 中至少有一个中性点直接或经小阻抗与接地装置相连接。
这种接地方式 就是把供电系统中变压器中性点直接用导体与大地相连接。中性点接地的作用就让中性点始终保持对地是零电位。 

什么是电力系统中的工作接地?工作接地是怎样工作的
图1是电源中性点直接接地的电力系统电路图。此系统若发生单相接地故障时,故障相直接通过接地中性点形成单相短路(短路电流用Ik表示),由于单相短路电流比线路正常负荷电流大得多,因此继电保护装置立即动作于跳闸,切除短路故障。
从电源中性点直接接地系统 的电路 图1中可以看出:系统 发生单相接地故障时,其他两相对地电压不会升高。因此各相对地绝缘水平取决于相电压,这就大大降低了电网的建设成本。
我们国家的110KV及以上电力系统,都是采用中性点直接接地的运行方式,以降低线路的绝缘水平。而在低压配电系统中广泛采用TN系统和TT系统,均为中性点点接运行方式,其目的是保障人身高管安全。
2、中性点直接接地系统的优缺点
优点:保护灵敏度高,只要接地就会被检测到;线路绝缘水平取决于相电压,降低了建设成本。
缺点:短路电流大,发生接地时会引起跳闸而影响供电的连续性。
二、中性点不接地系统
1、中性点不接地系统的工作特性
图2中是电源中性点不接地的电力系统电路图。电容C是每相线路对地电容(分布电容)。
当系统正常运行时,相电压Uu、Uv、Uw对称,三相对地电容电流Ice也对称,因此电流为0,注入大地中的电流为零。 
什么是电力系统中的工作接地?工作接地是怎样工作的
当系统发生单相接地故障时,假设C相完全接地,如果图三中所示,则C相对地电压等于零,Ul1=U,即非故障相对地电压升高为线电压。此时接地电流经推导可得Ic=3Ice,即单相接地电流数值上等于系统 正常运行时每相对地电容电流的3倍。 
什么是电力系统中的工作接地?工作接地是怎样工作的
必须指出,中性点不接地的电力系统 发生单相接地时,由于三相线电压不发生改变,三相用电设备能正常工作,但是,由于发生单相完全接地时,非故障相对地电位升高为线电压,容易引起绝缘损坏,从而引起两相或三相短路,造成事故。在我们矿山,井下采用的是低压IT供电系统,就是中性性点不不引出,当一相接地时,对电机的绝缘性能是个考验。因为低压供电系统一相接地,而烧坏电机的事故也有发生过。所以对这个知识点要有一定了掌握。
在电力系统规定中要求,单相接地故障运行时间一般不超过2小时。当发生单相接地故障时,应发出报警信号,引起值班人员注意,及时处理接地故障。
我们国家的10KV、6KV电网,为了提高供电的可靠性,一般都是采用中性点不接地的运行方式,个别的35KV也采用不接地运行方式。这个主要还是为电压等级比较低,绝缘器件能够满足要求,高电压对这个就很敏感了。
2、中性点不接地系统的优缺点
优点:短路电流小,系统在单相接地时允许短时运行。
缺点:保护灵敏度低,对绝缘要求高。
三、中性点经消弧线圈接地系统
1、中性点经消弧线圈接地系统的工作特性
在中性点不接地系统中,当发生单相接地故障时,流入大地的电流要是过大了,就会在接地故障点出现断续电弧而引起过电压的发生。因此在单相接地电流大于一定值时,一般的3-10KV系统中接地电流不大于30A,35KV及以上系统接地电流不大于10A时,电源中性点就必须采用经消弧线圈接地的方式运行,如下图所示。电源中性点经消弧线圈接地方式,其目的是减小接地电流。 
什么是电力系统中的工作接地?工作接地是怎样工作的
消弧线圈实际就是一个铁芯上面绕有绕组,其电阻很小的,电抗值却很大。当系统发生单相接地时,流过接地点的电流等于接地电容电流,与消弧线圈的电流之和相位相差180°,即方向相反,因此在接地点相互补偿,使接地电流减小。如果消弧线圈选择得正好,可使接地点电流小于产生电弧的电流,而不会产生断续电弧和过电压现象了。
在中性点经消弧线圈接地系统中,当发生单相接地故障时,也是允许带故障运行2小时,但必须要发出报警信号,及时处理故障。
根据消弧线圈的电感的电感电流对接地地电容电流补偿程度的不同,分为下列三种补偿方式:
①全补偿
当调整消弧线圈的分接头使消弧线圈的电感电流等于接地电流,则流过接地点的电流为零,称为全补偿。以消弧的观点来看,全补偿是最好的了,但是实际上并不采用这种补偿方式。因为在正常运行时,由于电网三相的对地电容并不完全相等或断路器在操作时三相触头不能同时闭合等原因,致使在未发生接故障的情况下,中性点对地之间存在一定的电压,这个就是不对称电压。在此电压的作用下,可能会引起串联谐振,谐振对电网来说,是不允许的,会产生高于正常电压很多的谐振电压,对电气设备将是一个灾难,导致电气设备的损坏。
②欠补偿
当消弧线圈的电感电流小于接地电容电流时,接地点还没有补偿的电容电流,称为欠补偿。这个欠补偿方式也是很少采用的。
③过补偿
当消弧线圈的电感电流大于接地电容电流时,接地处将会有多余的电感电流称为过补偿。过补偿方式可避免谐振过电压的产生,因此得到了广泛的应用。
2、中性点经消弧线圈接地系统的优缺点
优点:短路电流小
缺点:保护灵敏度低,可能会引起谐振
四、中性点经电阻(低电阻、高电阻)接地系统
1、 中性点经电阻(低电阻、高电阻)接地系统的工作特性
在城市的10KV配电网中,架空线路不便于应用,所以采用了电缆敷设方式,电缆多了线路的电容就增加了,电网中的电容电流也就相应的增加了,如果运行方式经常变化,消弧线圈不可能随时调整补偿,所以当电缆电缆发生单相接地故障时间一长,往往会发展成为两相短路乃至于三相短路了,导致故障的扩大。 
什么是电力系统中的工作接地?工作接地是怎样工作的
为了解决这个问题,就采用了以下两种经电阻接地的运行方式:
①经低电阻接地方式
低电阻接地方式的主要特点是在电网发生单相接地时,能获得较大的阻性电流,直接跳开线路开关,迅速切除单相接地故障,过电压水平低,谐振过电压发展不起来,电网可采用绝缘水平较低的电气设备。但是这种低电阻接的运行方式在发生单相接地时,故障电流可能 较大,也容易带来一些问题:
如:电缆线中一点接地,大电流电弧有可能烧毁电缆并波及同一根电缆沟内的相邻电缆,可能会扩大事故或酿成火灾。还可能引起地电位升高,超过安全允许值。
②经高电阻接地方式
高电阻接地方式 的主要特点 是能较好 地限制单相接地故障电流,抑制弧光接地和谐振过电压,单相接地故障后不立即跳闸,不加重电气设备绝缘负担。
2、中性点经电阻(低电阻、高电阻)接地系统的优缺点
优点:能够在一定范围内降低接地故障电流
缺点:① 在带接地故障运行时,电阻器上消耗的能量较大,容易 发热烧坏。
② 增大了接地故障时的接地电流,电弧自熄的问题很难解决。
在电力系统中工作接,有以上几种工作方式,具体的工作原理,如果讲细讲透得需要很多公式的讲解,不管是哪个专业只要一接触公式总会让人头大。
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