电网安全性分析正式版

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电网安全性分析正式版

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电网种类很多。按照电压可分为1000伏以上的高压电网和1000伏及1000伏以下的低压电网；按电流种类可分为交流电网和直流电网；按相数可分为三相电网和单相电网；按用途可分为动力电网、照明电网和专用电网等；按运行方式可分为直接接地电网、经阻抗接地电网和不接地电网等。接地电网和不接地电网对出现的各种电气故障防护能力是不相同的。本节将重点讨论这两种低压电网的安全特征。

一、接地电网

1.单相触电的危险性

如下图所示,电网的中性点直接接地。即电网的低压工作接地。正是由于中性线是通过工作接地与零电位的大地连在一起的，这时中性线可称作零线。

当人体单相触电时，电流经人体、鞋、大地以及电网的工作接地构成回路，人体承受的接触电压和流过人体的电流分别为：

式中U——电网相电压

Ro——工作接地电阻

Rd——人脚下的土壤流散电阻

Rs——鞋的电阻

Rr——人体的电阻

由于RN、Rd都很小，Rr又有一定的范围，触电的危险性主要决定于Rs的大小.例如，在U=220V、RN、Rd很小、

Rr=2000Ω、Rs=20000Ω的情况下，人体承受的电压和流过的电流约分别为20V和

10mA。在用样条件下，如果人没有穿鞋或鞋的绝缘完全被破坏，则人体承受的电压接近220V、流过的电流接近110mA。由此可见，在接地电网中，单相触电的危险性是比较大的。

结论：接地电网的单相触电的危险性较大.考虑到线路的绝缘阻抗和重复接地(Rc),情况也差不多. 2.抑制过电压的能力

过电压是指一切对电气设备或电气线

路绝缘有危害的电压升高。电网中出现过电压的原因很多，根据造成过电压的原因，过电压分可为外部过过电压和内部过电压。外部过电压主要有雷击过电压、雷电感应过电压、电磁感应过电压和静电感应过电压等；内部过电压主要有操作过电压、谐振过电压以及变压器高压侵入低压等。

下面以变压器高压侵入低压为例来分析接地电网的安全性。设高压10kV，低压0.4kV（见图2-17a），尽管高压相线对地电压将近为5800V，但当高压侧意外与低压侧发生短路时(图中是与低压中性点短路)，由于10kV是不接地电网，单相接地电流Iad不超过20～30A，如能控制RN≤4Ω，

即可限制低压中性点对地电压UN不超过80～120V。若变压器为Y/Yo-12接法，可由电压矢量图(图2-17b)求得各相对地电压，a相和b相为269～299伏、c相为140～100V。

2-17a 2-17b

结论：由于接地电阻小（一般

RN≤4Ω），接地电网可大大地抑制过电压，减轻了触电的危险性，同时由于控制了各导体间产生过大的电位差，也减轻了由放电火花所造成的火灾的危险性。但是，该故障还是会影响到电气设备的正常运行应及时排除。

3.系统间的影响

有些设备或供电线路系统采用了自然接地体，或者由于两系统的接地装置相距过近，当一个系统发生接地故障，可能另一个系统的中性线意外带电。

结论：系统间存在影响。

原因：（1）两系统间的接地装置相距过近，接地电流的流散产生影响。

（2）两系统共用接地装置或两接地装置间存在某些电气联接产生影响。

措施：施工中采取适当的间距和隔离措施，外系统的影响是可以控制或消除的。

4.一相接地的危险性

一相接地是电网最常见的故障之一。一相故障接地不仅破坏了电网的运行方

式，破坏了电气设备的安全运行，甚至损坏电气设备本身，还有可能危及人身安全。如图2-26α所示，接地电网一相故障接地时，接地电流Id经故障接地电阻Rd 和工作接地电阻RN成回路。在一般低压电网中，接地电流有时可达数十安。由电压矢量图（图2-26b）可以知道，各相对地电压都发生了变化，并可用下列计算式表达：

在工作接地电阻符合规定的条件下(一般要求RN≤4Ω)，可以把中性线对地电压Ud限制在50V以下；相应地，没有接地的两相对地电压虽有所升高，但一般不会超过250V。50V是安全电压的限值、250V是

带电体对地电压高、低压划分的限值。由此可见，在接地电网中，只要保持良好的工作接地，即可抑制各相对地电压过分的波动。

结论：

（1）只要保证工作接地RN≤4Ω，中性点对地电压Ud将被抑制；

（2）由于故障接地电流Id较大，一相接地故障易被检测出来；

（3）虽然触电的危险性增加不大，但也将危及到电气设备的正常运行，应及时排除故障。

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