变压器及柱上开关的防雷接地

Techn记al Infomat0n 技 术 信 息 摘 要 :通过对部颁标准中有关规定的理解 ,阐 述了配电变压器接地的具体要求 ,提 出 现场规程中对配电变压器接地规定的不明确性 ,对现场工作有一定指导意义。 关键词 :配 电变压器台区;柱上开关;接地装置 ;系 统接地方式 目前供电公司对配电变压器台区的防雷接 地采取高压侧接避雷器 ,然后将避雷器的接地 引下线与配电变压器外壳及低压中性点相连 , 共用一个接地装置的做法 ,要求 100kⅤA及 以 上的配电变压器接地装置的接地电阻为 4Ω 以 下 ,100kⅤA及 以下的配电变压器接地电阻为 10Ω 以下 ,并要求人工接地装置做成环形 ,这些 规定 ,都是有关标准上的结论。而标准中的每条 规定都是有具体的适用范围,而许多具体规定 在供电公司的现场规程中没有反映 ,因而有必 要对这些规定做出一些解释,同时做一些更易 于执行的具体规定。 1、 配电变压器 防雷接线 配电变压器防雷接线见图 1。 1.1关于接地电阻的规定 外壳 10KV Γ ¨ ˉ ˉ¨ ˉˉ∷ 1ˉ 0^38/022KV 图 1 配电变压器防雷、工作、保护共同接地 ·24· 凵GHTNlNG PROTECT WORLD VOI,3No,61 Technical Infomauon技 术 信 息 三点共同接地就意味着防雷接地 (高压避 雷器 )、 保护接地 (夕卜壳 )和工作接地 (低压中性 点)共用一个接地装置 ,其接地电阻应漪足三耆 之中的最小值 ,其中防雷接地一般规定小于 10Ω ,但要有垂直接地极 ,以 利散流。低压工作 接地-般应小于 4Ω。因而接地电阻主要取决于 高压侧对地击穿时的保护接地 ,一般情况下配 电变压器都是向 B类建筑物供电的 ,标准上有 规定 ,只有当保护接地的接地电阻 R≤ sO/I时, 高压侧防雷及保护接地才能与低压侧工作接地 共用-个接地装置。反过来说 ,如果采取三点共 同接地 ,则 R≤ 5O/I时 ,其 中I为 高压系统的单 相接地电流。 对不接地系统 ,I为系统的电容电流 ,对 消 弧线圈接地系统 ,I为故障点的残流。 有些系统虽装有消弧线圈,但常常运行不 正常而退出运行 ,目 前不少 10kⅤ系统 IC都在 硐 A左右 ,所以较大的高压系统中R应取 1Ω。 如果按上述计算结果大于 4Ω ,则由低压工 作接地要求 ,不得大于 4Ω。 公式 小学单位换算公式大全免费下载公式下载行测公式大全下载excel公式下载逻辑回归公式下载 R≤ 5O/I中 ,50为 低系统的安全电压 ,即高压侧对外壳单相接地时 , 接地电流流过接地装置的压降不得超过sO Ⅴ。 而 10kV系统中的电容电流差别很大 ,有 的不足 10A,有 的高达上百安或数百安 ,所 以 配电变压器三点共同接地时,要根据所在高压 系统的情况来确定接地装置的接地电阻,不能 笼统地规定 4Ω 或 10Ω。由于接地电阻大小与 系统单相接地电流有关 ,与 配变容量并无关 ,所 以现场规程的说法没有道理。有的资料认为 ,当 低压工作接地单独另设时 ,100kⅤA以下的配 电变压器的低压侧工作接地电阻 ,可放宽到 10Ω ,原 因是变压器小 ,内 阻抗大 ,限 制了接地 电流 ,也就限制了地电位的升高。 1.2关于共同接地的接地方式 除图 1的方式外 ,施工中还会出现其它接 地方式 ,见图 2、 3。 外壳 10KV RJ⒎ ˉ Λ =^^η ⒍3:/⒍2aKV 图2 施工中常用的接地方式 夕卜壳10Kv ∴JLˉ ▲ = 冂 0·sg/0·丝Kv 图3 施工中常用接地方式 三种方式中都是共同接地的,采用哪种方 式为好 ,现分析如下。 高压侧避雷器的作用是用来保护变压器高 压线圈与外壳之间的绝缘 ,按图 2的接法 ,高压 线圈与外壳之间承受的电压除避雷器残压外 , 还增加了接地引下线的电感、电阻上的压降 ,这 个压降在雷电流冲击下是不可忽视的,使其保 护效果大为降低。 WWW,FangLei.cc防雷世界商惰 2008年 8月 总第 61期 ·25· Technical Infomation 技 术 信 息 而图 1的接法也会产生一个问 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 ,就是低 压线圈及中性线全部承受接地装置上的压降 , 特别是当中性点存在重复接地 ,接地电阻小于 配电变压器接地电阻 ,且离配电变压器较近时 , 高压侧避雷器的放电冲击电流将较多流向重复 接地 ,有 时会将重复接地的引下线烧断(重复接 地线一般较细 )。 所以图 3的接法较为合理 ,对高压线圈的 防雷保护合理 ,对低压中性线的冲击也较小 ,因 为部分雷电流已通过接地装置流入地中。 1.3关于接地装置的 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 按标准规定 ,配电变压器台区的接地装置 应敷设为闭合环形 ,并加垂直接地极 ,这是因为 环形内的接触电压比较低 ,而沿环形接地体走 路的行人 ,其跨步电压也较小 ,城 区的配电变压 器大多安装在路边 ,因 常有人走动 ,为行人安全 着想 ,必须敷设为环形。 环形的大小 ,一般以 5m为直径 ,这是因为 要发挥水平接地极和垂直接地极的散流效果 , 减少相互屏蔽 ,降低接地电阻而必需的。但有些 安装地点过于狭窄时 ,则 可为椭圆形 ,短轴距不 得低于 3m,见图4,两个垂直接地极宜打在短 轴两端点附近 ,高压避雷器及外壳接地和中性 图4 接地装置敷设为椭圆形 点的接地分别引至垂直接地极附近 ,以利于散 流。如土壤电阻率较高 ,做一个环后 ,测试接地 电阻不合要求 ,则应在环外再做一个大环 ,两环 相距 4犭 m,埋深比第一环深 ,至少两处相连 接 ,直至满足要求为止。 1⒕ 关于接地引下线的连接方式 按部颁标准,除设各的接线端子可用螺栓 连接外 ,引下线及接地装置都应使用焊接 ,但为 安装方便 ,通常在电杆下的 1.8诩.0m处有一 个断接卡 ,也用螺栓连接。引下线一般用扁钢 , 但也有采用钢绞线。钢绞线与扁钢的连接应制 作接线板 ,最好采用双螺栓相连 ,以 利于接触良 好。 目前的实际情况是 ,高压避雷器接地端分 别用钢绞线接线 ,三根钢绞线再连在一起 ,且都 是绞合连接,配电变压器外壳的接地线也用钢 绞线与避雷器接地线绞合,然后再与接地装置 的引上线用螺栓连接 ,有 的也未压制接线鼻 ,这 些连接都不符合标准的要求 ,接头过多 ,接触不 良。 建议三个高压避雷器的接地端用 3O蚺 的 扁钢连成一体 ,从中间引下与外壳的接地扁钢 相连 ,均采用焊接 ,也不宜在中间设断连卡 ,而 直接人地与接地装置进行焊接 ,低压中性点直 接用扁钢引至接地装置与之焊接 ,扁钢宜采用 30×40mmz。 1.5关于接地装置的施工 接地装置的地下水平接地极应采用 40×4 的扁钢 ,垂直接地极用 ⒘0×4,埋深大于 ωcm, 填土时用干净的原土并夯实。有条件时 ,应将环 形水平接地极的面积适当增大些 ,或往环外再 做一个环 ,两处相连 ,以 降低接地电阻 ,尽 可能 26· 凵GHTNING PROTECT、ⅣoRLD Vo1.3No61 Techn妃al Infomaton 技 术 信 息 达到 1Ω。地下连接处应采用焊接 ,并符合要求。 扁钢的搭接长度应为扁钢宽度的 2倍 ,且应三 面或四面焊接 ,三 面焊接时尽量二短边一长边 , 利于电流通过 ,圆钢的焊接长度为圆钢直径的 6倍 ,应两面焊接 ,且不得有虚焊。焊接处应采 取防腐措施。 1.6关于低压侧装避雷器 由于采用三点共地后 ,高压侧避雷器的放 电电流 (特别当三相同时放电时)很大 ,在接地 电阻上的压降也很高。该压降加在低压线圈上 , 通过低压线路电容接地,在低压线圈中就有一 冲击电流使线圈励磁 ,通过电磁感应使高压线 圈感应出很高的电压。高压侧电压受高压侧避 雷器残压所限制 ,高压线圈中性点电位就很高 , 容易在中性点附近,导致对地击穿或匝间短路 而损坏变压器 ,因 而必须采取措施 ,限制低压线 圈承受的电压 ,即一般采取低压侧也加一组避 雷器。当地电位升高时 ,通过避雷器放电 ,使低 压线圈只承受低压避雷器的残压 (13O0Ⅴ 左 右),这样高压中性点附近的过电压就被限制在 可承受范围之内,这就是防止逆变换损坏变压 图5 酉己电变压器逆变换情况 器 ,见 图 5。 同样当低压线路感应雷传到配电变 压器时 ,低压侧避雷器也会动作 ,使雷电流人 地 ,低压线圈的电压被限制在低压避雷器残压 之内,防止配电变压器高压侧被按变比感应的 电压所损坏。这属于正变换过电压 ,由 于配电变 压器的低压侧绝缘裕度高于高压侧 ,所以配电 变压器雷击事故常发生在高压侧 ,尤其是中性 点附近 ,见图 6。 图6 酉己电变压器正变换情况 低压侧加装避雷器 ,因其往往采用高、低压 架空线 ,容易受雷击 ,35/0.4kⅤ直配变压器因 其变比大 ,更应在低压侧加装一组避雷器 ,尤其 是当35kⅤ线路开路运行 ,高压侧无避雷器保 护时。加装低压避雷器后 ,原来的三点共同接地 就成了四点共同接地 ,见 图 1。 1.7关于中性线及连接 中跬线在三相负荷不平衡时流过电流 ,按 有关规定该电流不得大于相线电流的笏%。 另外 ,中性线、中性点接地线与配电变压器 低压中性线端头的连接应可靠 ,应制作接线鼻 (板 ),螺栓应压紧 ,防止接触不良流过电流时发 热烧断。中性线断线意味着低压系统失去接地 , 成为不接地系统。三相负荷不平衡时 ,导致三相 电压相差很大 ,烧毁用电设备。 2、 关于柱上开关的防雷接地 高压柱上开关及隔离开关一般作为联络开 www FangLei,cc防雷世界商情 2008年 8月 总第 61期 ·27· Technical Infomation 技 术 信 息 关用 ,标准规定应在一侧或两侧装设避雷器 (开 关经常断开),且避雷器引下接地线应与开关外 壳 (包括隔离开关底座 )连接 ,这是为了保证开 关对地绝缘只承受避雷器残压 ,而得到有效的 保护。 但观察中发现,不少柱上开关两侧的高压 避雷器接地线都是直接引人地下 ,未与开关外 壳相连。此时开关对地绝缘所承受的除避雷器 残压外 ,还包括引线和接地装置电阻上的压降。 如接地引线电感为 1.臼uH/m,引线长 10m,雷 电波波头 2.51Ls,幅值 5kA,加上接地电阻上 的 压降 ,避雷器的残压取 sO kⅤ,则 开关承受的 电压为 133.4kⅤ,已超过了开关的冲击绝缘水 平丐 kⅤ,避雷器就起不到保护作用。 有些开关夕卜壳虽有引下接地线 ,也是单独 人地 ,即 使共用一个接地装置 ,开关绝缘所承受 的电压也高于残压。 单独柱上开关的接地装置 ,其接地电阻不 应大于 10Ω ,这也是标准的规定 ,柱上开关的外 壳 ,隔 离开关闸刀的底座 ,以及旁边的绝缘子横 担(金属 ),应 连在一起与避雷器的接地引下线 相连,这样就使隔离开关支持绝缘子都能得到 保护 ,防止雷击闪络 ,充分发挥避雷器的作用。 其连接线可采用 Φ8mm的圆钢或 ⒛ mm×s mm的扁钢。 线路中所装设的高压无功补偿电容器也应 加金属装氧化物避雷器,其接地引下线也应与 电容器的外壳相连。 3、 配电变压器低压侧 的接地型式 前述配电变压器低压侧中性点接地 ,并与 高压侧避雷器接地共用一个接地装置 ,适应于 大量采用的低压系统为 TN和 T,但是如采用 IT制式 ,则 中性点就不能接地。 TN系统 ,又分三种情况 : TN-C系 统 ,整个系统中用电气设备外壳 保护线与中性线合一 ; TN-S系 统,整个系统中电气设备外壳保护 接地线与中性线分开 ,有 专用保护线 ; TN-Cs系统 ,系统中有部分线路的中性 线和保护线合一。 T系 统 ,系统中有一点直接接地 ,用 电设 各外壳采取接地保护。 IT系统 ,配电变压器低压中性点不接地 , 用电气设各外壳单独接地保护。 L1 L2 La PEN 低压系统 电源接地点 外露导电部分 (1)TN-C系 统 ·28· 凵GHTNlNG PROTECT WORLD Vo1.3No.6丬 丁N¨C系统 Technical Infoma吐°n ? ??? ? 技 术 信 息 外露导电部分 (2)TN— Cs系统 外露导电部分 (3)TN-s系统 TN-s系统 低压系统 电源接地点 低压系统 电源接地点 ?? 〓 ? 外露导电部分 (4)TT系 统 接地装置 WWW.FangLei.cc防雷世界商情 2008年 8月 总第 61期 ·29· Technical Infomation 技 术 信 息 L1 L2 L3 低压系统 电源接地点 lT系统 接地装置外露导电部分 (5)IT系 统 图7 系统接地各种型式示意图 一般居民用户可用 TN-C-S系 统 ,即低压 从配电变压器引出的主干线可以采取 TN-C系 统 (四线制 ),到 用户的支线采取 TN飞 系统 ;工 厂车间可以采用 m系统 ,电动机用三相电源 , 照明用单相电源 ,配电变压器中性点接地 ,到 车 间后 ,车间设备的外壳单独接地。 需防爆的场所最好采用 IT系 统 ,三根相线 或四根 (加 中性线 )送过去 ,中性点不接地 ,外壳 单独接地 ,这样相线碰地或碰外壳 ,电 流很小 , 不会产生火花 ,防止爆炸。 如接地点和中性点接地电阻都是 4Ω ,TN、 叨 系统相线接地时 ,中性点上会产生危险的电 压 ,该 电压 U0=110Ⅴ 。 4、 接地电阻的测量 测量配电变压器接地电阻应停用配电变压 器 (TN或 唧 制式 ),拆 开中性点接线及与外壳 的连线。 主要 目的是防止重复接地影响测量结果。 测量可用接地电阻测试仪 ,布线方向应与 架空线垂直方向(电缆线路不限 )。 电压电流极应打在比较潮湿的地方 ,减少 其接地电阻 ,减少测量误差。 测量点的选取 ,测量接地装置电阻应包括 引线和接头的电阻。 判断标准 :如 为共用接地装置 ,接地电阻据 所在系统的电容 电流按 R≤ 50IC计算出要求 值 ,如计算值超过 4Ω ,则按 4Ω 选取。 配电变压器防雷接地工程是一项复杂的工 程 ,要考虑防雷接地、保护接地、工作接地的各 种要求 ,以其中最小值为标准来设计和施工。不 要认为“接地”可以马虎从事 ,它关系到人身和 设备安全的大事 ,即 防雷保护的有效性。接触电 压、跨步电压的大小 ,人体接触外壳时的电压高 低都涉及到电击事故发生的机率 ,及危害程度 , 所以必须认真施工 ,按标准的有关规定执行 ,以 确保防雷和接地的安全运行。 ·30· 凵GH丁NING PROTECT WORLD Vo1.3No.61