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小电阻接地lOkV变电所高压侧接地短路致使的电气风险及其防备方法

2017-04-22 18:07分类:电工安全知识 阅读:

 

 我国多年来10kV网络选用不接地体系,由于这些年城市10kV网络电缆线路增多,对地电容电流增大,不少城市将10kV网络改为经小电阻接地体系。这种体系的接地短路电流高达数百上千安,如不选用有用的防备方法将对10KV电网和低压(220/380V)用户致使一些电气危险,包含烧坏防雷SPD的危险。国际电工规范IEC60364对其在低压用户内的电气危险和防备方法规矩了专门的恳求(1)。这篇文章拟根据这些恳求作些陈说。

  1、TN体系内的人身电击危险
  10/0.4kV变电所(以下简称变电所)既是10kV体系的负荷端,也是低压体系的电源端。它需作10kV负荷端设备外壳的保护接地,也需作低压电源端中性点的体系接地。以往不接地10kV网络内接地缺点电流小,这两个接地可合用一个接地极,在经小电阻接地的体系内,接地缺点电流大,如图1所示的接地缺点,设缺点电流Id为600A,变电所接地电阻为4Ω,则在接地电阻RB上的电压降,也即低压侧中性点对地缺点电压为Uf=Id·RB=2400V。此Uf将如图1中虚线所示沿TN-C-S体系的PEN线和PE线传导至另一修建物低压用户电气设备外壳上致使电击事端。图2为人体电击时发作心室纤颤致死的Uf和其继续时刻t的联络曲线(1)。此继续时刻为变电所高压断路器和保护继电器动作时刻之和,约为数百毫秒。从图2可知当Uf跨过千伏时触摸电气设备的人电击致死的危险是很大的。

  2、防备TN体系人身电击事端的安全方法
  为防备上述电击事端可选用以下防备方法:
  2.1在修建物内施行总等电位联合
  图3所示的TN-C-S体系用户与变电所不在同一修建物内。当上述危险拍手电压Uf沿图中PEN线和PE线传导至电气设备外壳时,图中点划线所示的总等电位联合使人的手、足触及的可导电有些都同为Uf电位而没有电位差。不管Uf多大,都不或许发作电击事端。
  2.2在无等位联协效果的修建物电气设备野外有些选用有些TT体系。
  电气设备的野外有些一般不具有等电位联协效果,当PEN线、PE线和设备外壳带上述危险缺点电压Uf时双足触及的却是地电位,也即0V电位,电击事端将难以防止。为此应如图4所示在野外有些选用有些TT体系(2),即野外的电气设备的外壳不经电源引来的PE线接地,而是在野外另打接地极另引接地线(图4中的PE'线)接地。这么就不会触摸缺点电压Uf而发作电击事端。需留心的是在引向野外的回路上应如图4所示装用动作电流不大于30mA的漏电保护器以保证该回路发作接地缺点时能有用地堵截电源。当然,如在野外选用方法满意等电位联合恳求,也可不改用有些TT体系。
  2.3在变电所内分隔设置10kV侧的保护接地和低压体系的体系接地。
  假定如图5所示将10kV侧的保护接地和低压侧的体系接地分隔设置,如图5中的RB和R'B所示,则10kV侧的上述危险缺点电压将不或许传导至低压用户,电气事端天然无由发作。
  为变电所设置两个电气上无联络的接地并不艰难,只需将自变压器引出的中性线及低压配电盘的中性线母排加以绝缘,自中性线母排引一单芯绝缘电缆至野外,在距变电所保护接地最少10m处另接低压体系的体系接地的接地极即可。

  3、TT体系内的绝缘击穿危险
  在TT体系内,电源端中性点的体系接地和另一修建物内的电气设备外壳的保护接地都是别离直接接大地的,所以TT体系不存在上述TN体系内的电击危险,但却存在低压电气设备内的绝缘因接受变电所高压侧接地缺点致使的工频暂态过电压而被击穿的危险(1)。这是由于当变电所发作高压侧接地缺点时,如图6所示,TT体系内的绝缘将接受Us=Uf+Uo=Uf+220V的工频暂态过电压。此过电压值一般大大跨过千伏,继续时刻跨过数百毫秒,TT体系低压绝缘和防雷SPD受此过电压的冲击或许被击穿或烧坏,然后致使设备损坏或SPD烧坏短路起火事端。
 4、防备TT体系电气绝缘击穿事端的安全方法
  为防备TT体系绝缘击穿事端可选用以下安全方法。
  4.1绑缚10kV网络的接地缺点电流Id值和变电所接地电阻值
  为防止低压体系绝缘被暂态工频过电压击穿损坏,IEC规范(3)规矩了低压绝缘容许接受的工频暂态过电压和堵截电源时刻如下表:
  由表和图6可知,假定变电所10kV断路器能在5s内堵截电源,只需RB上的缺点电压降Uf=Id·RB不大于1200V,用户低压绝缘就能接受此过电压而不损坏。为此应尽量绑缚RB和Id值,使其乘积不大于1200V。关于户内变电所,如运用等电位联合内的根底钢筋、金属水管和电缆金属外皮等天然接地体作接地极,RB可不难抵达1Ω以下。但关于孤立的杆上变压器,靠人工接地极抵达低接地电阻是艰难的。概括思考各种电气安全恳求,RB值不大于2Ω是比照安全也是可行的。如前例所述10kV网络小电阻接地体系的接地缺点电流Id若不大于600A,则在变电所选用一共用接地设备且接地电阻RB不大于2Ω的状况下,TT体系低压绝缘将是安全的。有些区域供电有些选用过大的接地缺点电流值,却恳求高压用户将变电所接地电阻大大下降致使小到0.5Ω,显着是不适宜的和短少根据的。
  在防雷击电脉冲设备中,SPD的Uc值一般为300V分配,在TT体系内如图6所示的相地间的Uf+220V暂态过电压将使SPD导通,其继续时刻长达数百毫秒,它泄放的过大能量将烧坏SPD。为此在TT体系内应选用3+1的SPD装用方法,以防SPD被烧坏。这在有关防雷规范已有详细规矩,此处不多叙说。
  4.2在变电所内分隔设置10kV侧的保护接地和低压侧的体系接地,前文已述。

  5、变电所与低压用户同处于一修建物内时不存在高压侧接地缺点致使低压用户电气事端的危险
  当变电所与低压用户同处于同一修建物内时是不能选用TT体系的,因在同一修建物内低压体系的体系接地和保护接地是难以做到电气上的阻隔的。因而不存在低压绝缘被暂态过电压击穿和防雷SPD被暂态过电压烧坏的危险。在同一修建物内也不能选用TN-C-S体系,因PEN线难以做到与地绝缘,其对地电位将发作杂散电流(4),致使地下金属有些的腐蚀,它也对信息设备致使搅扰。所以在同一修建物内只能选用TN-S体系。这么如图7所示
  变电所10kV侧的保护接地和低压侧的体系接地及保护接地经过修建物的总等电位联合而共用一接地极(即根底钢筋和水管等天然接地体构成的接地极),它们同处在逐个样的电位水平上。这么当变电所高压侧发作接地缺点时,不管图中接地母排对地电位Uf升最多高,在此修建物内由于总等电位联合的效果,悉数电气设备的电位都添加至同一Uf而不呈现危险的电位差,前述人身电击致使绝缘损坏事端都不或许发作,没有必要选用任何防备方法。

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