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机械技术

接零与接地

时间:2016-10-15 20:37:11   作者:未知   来源:网络文摘   阅读:230   评论:0
    接地和接零的基本目的有两条,一是按电路的工作要求需要接地;二是为了保障人身和设备安全的需要接地或接零。按其作用可分为四种。A.工作接地;b.保护接地;c.保护接零;d.重复接地。
    那么什么是工作接地呢?

    在采用380/220V的低压电力系中,一般都从电力变压器引出四根线,即三根相线和一根中性线,这四根兼做动力和照明用。动力用三根相线,照明用一根相线和中性线。在这样的低压系统中,考虑当正常或故障的情况下,都能使电气设备可靠运行,并有利人身和设备的安全,一般把系统的中性点直接接地,如图-1中的R。即为工作接地。由变压器三线圈接出的也叫中性线即零线,该点就叫中性点。

接零与接地

    工作接地的作用有两点,一是减轻一相接地的危险性;稳定系统的电位,限制电压不超过某一范围,减轻高压窜入低压的危险。
   工作接地是如何减轻一相接地的危险性的呢?
   如图-2所示,如果电网的中性点不接地,当有一相碰地时,接地电流不大,设备仍可运行,故障可能长时间存在,但这时电流通过设备和人体回到零线而构成回路,这是很危险的。应当看到,发生上述故障时,不只是某一接零设备处在危险状态,而是由该变压器供电的所有接零设备都处在危险状态中,同时,没有碰地的两相对地电压显著升高,大大增加触电的危险。如果是如图-3那样,变压器的中性电直接接地,即变压器有工作接地,上述危险就可减轻或基本消除,这时,接地电流ID主要通过碰地处接地电阻Rd和工作接地电阻Rd构成回路,接零设备对地电压为:Uo=IdR=U/Rd+Ro*R。(式-1)由此可见,减少R。可限制U在某一安全范围以内。
接零与接地
    那么,工作接地是如何稳定系统电位的呢?

    如图-4所示,高压为10千伏电网,低压为380/220伏电网,当绝缘损坏时,高压电意外窜入低压边时,整个低压系统对地电压都将升高,如果低压系统不接地,其对地电压可升高到数千伏,这对大量接触低压设备的工作人员是非常危险的。如果象图-4示那样,低压边中性点直接接地,则低压边对地电压将受到工作接地电阻的限制,不会太高。这时,高压接地电流Icd通过低压工作接地和高压线路对地分布电容构成回路。低压零线对地电压Uo=Idro(式-2)

接零与接地

     一般情况下,要求在发生高压窜入低压时U。不得超过120伏,这就要求工作接地电阻:ro≤120/Icd(式-3),对于中、小容量的10千伏电网,高压接地电流一般不超过30安,r。≤4欧姆是能满足上述要求的。
    说完了工作接地,说说保护接地,什么是保护接地呢?
    保护接地就是电气设备在正常运行的情况下,将不带电的金属外壳或构架用足够粗的金属线与接地体可靠地连接起来,以达到在相线碰壳时保护人身安全,这种接地方式就叫保护接地,对于保护接地电阻值的要求是:R。<4欧姆。该接地方式适用于三相电源中性点不接地的供电系统和单相安全电压的悬浮供电系统的一种安全保护方式。这种系统必须有独立的变压器供电,具体的应用场合,矿山地下作业,有爆炸危险的化工单位,以及其他高度危险环境的供电场所。图-5即为保护接地的示意图。
接零与接地
    保护接地的工作原理是什么?
    如图-6所示,在不接地的低压系统种,当一相碰壳时,接地电阻Id通过人体和电网对地绝缘阻抗形成回路。如各相对地绝缘阻抗相等,运用电工学的方法,可求得漏电设备的对地电压:
Ud=3URr/3Rr+Z(式-4)。
式中:U--电网电压 Rr--人体电阻 Z--电网每相对地绝缘阻抗。
    电网对地绝缘阻抗Z由电网对地分布电容和对地绝缘电阻组成,并可看作式二者的并联。一般情况下,绝缘电阻大于分布电容的容抗,如果把绝缘电阻看作式无限大,则对地电压:
 Ud=3URr/3Rr-JXc=3URr/√9Rr2+1/ω2c2
(式-5)式中:C--每相对地分布电容;Xc=1/wc;ω=2лƒ 电源角频率。
   接零与接地
    当电网对地绝缘正常时漏电的设备对地电压很低,但当电网绝缘性能显著下降,或电网分布很广时,对地电压可能就会上升到危险的程度。这就由必要采取图-7所示的保护接地措施。
    有了保护接地以后,漏电设备对地电压主要决定于保护接地电阻Rb的大小。由于Rb和Rr并联,且Rb﹤Rr,可以近似的认为对地电压:Ud=3URb/3Rb+Z(式-6)。又因Rb﹤Z,所以设备对地电压大大降低。只要适当控制Rb的大小,即可限制漏电设备对地电压在安全范围内。
接零与接地
    例如,对于长度1KM的380V电缆电网,如人体电阻为1500欧姆,当发生漏电且人体触及设备时,人体承受的电压约为127V,通过人体的电流约为84.5MA,这对人体时很危险的。这种情况下,如果加上保护接地,且接地电阻Rb=4欧姆,则人体承受的电压降低为0.415V,通过人体的电流降低为0.277MA,对人体就没有危险了。
    在不接地的电网中,单相接地电流的大小主要取决于电网的特征,如电压的高低、范围的大小、敷设的方式等。一般情况下,由线路对地分布电容决定的电抗都比较大,而绝缘电阻还要大得多,数以兆欧计,计算时可看作时无限大。因此,单相接地电流一般都很小,这就有可能采用保护接地把漏电设备对地电压限制在安全电压以下。但重要的一条是----在有接地的电网中,这以规律是不一定成立的。
    那么,保护接地的应用范围有哪些呢?
    保护接地的适用于不接地的电网。在这种电网中,无论环境如何,凡由于绝缘破坏或其他原因而可能呈现危险电压的金属部分,除另有规定外,都应采取保护接地措施,主要包括:
    (1).电机、变压器、开关设备、照明器具及其它电气设备的金属外壳、底座及与其相连的传动装置;
    (2).户内外配电装置的金属构架或钢筋混凝土构架,以及靠近带电部分的金属遮拦或围栏;
    (3).配电屏、控制台、保护屏及配电柜(箱)的金属框架或外壳;
    (4)电缆接头盒的金属外壳、电缆的金属外皮和配线的钢管;
    此外,某些架空电力线路的金属杆塔和钢筋混凝土杆塔、互感器的二次线圈等,也应予以接地。

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