关于低压电气装置接地的几个问题.

有关低压电气装置接地的几个问题

中国航空规划建设发展有限公司刘屏周

1 暂时过电压

1.1 高压系统接地故障和低压系统故障引起的低压装置暂时过电压

电路图如图1-1所示。

图1-1 变电所和低压装置可能对地的连接及故障时出现过电压的典型示意图引起的低压装置暂时过电压列入表1-1。

表1-1 低压系统内的工频应力电压和工频故障电压

低压系统绝缘配合要求见表1-2。

表1-2 允许的工频应力电压

为防止发生人身电击和火灾事故，应限制工频故障电压U f。图1-2所示允许接触电压U Tp值，工频故障电压U f与允许接触电压U Tp之间关系，与是否设置总等电位联结有关，未设置总等电位联结，两者其值近似。可依据过电流保护装置的总动作时间，查图1-2得出允许接触电压U Tp值，再依据系统电流限值，可计算出接地电阻值。

图1-2 变电所内高压侧发生接地故障时允许接触电压U Tp值

1.2 TN和TT系统中性导体中断时的工频应力电压

应注意，当多相系统中的中性导体中断时，额定电压为线导体对中性导体之间电压的基

本绝缘、双重绝缘、加强绝缘以及器件可能暂时承受线电压。此应力电压能高达03U U 。

图1-3 中性导体中断时电路图

三相供电线路发生中性导体中断故障，线电压将加在星形连接负载上，当负载不相等时，负载大（阻抗低）分压低，而负载小（阻抗高）分压高。负载非常非常小（阻抗趋于无穷大），负载上的电压为03U 。

1）中性导体的截面选择

在以下情况下，中性导体至少应和相线导体具有相同的截面： —单相两线制线路；

—相导体截面小于等于16mm 2（铜导体）或25mm 2（铝导体）的多相回路； —可能带有三及三的奇数倍次谐波电流，其总谐波畸变率介于15%～33%的三相回路； 当相电流中的总谐波畸变率（包括三及三次的奇数倍次谐波）高于33%时，应增大中性导体截面（见表1-3）

注：相导体的三次谐波分量是三次谐波与基波(一次谐波)的比值，用%表示。

a) 对于多芯电缆，相导体的截面等于中性导体的截面，这时应按照相电流（I B ）的1.45倍

来选择中性导体截面。

b) 对于单芯电缆，相导体的截面允许小于中性导体，应由下面原则来确定：

—对于相导体： 按照相电流I B 选择。

—对于中性导体： 按照相电流I B 的1.45倍选择。

2）在多相回路中，每一相导体截面大于16mm 2（铜）或25mm 2（铝）且满足以下全部条件，中性导体截面可小于相导体截面。

—在正常工作时，负荷分配较均衡且谐波电流（包括三及三的奇数倍次谐波）不超过相

电流的15%；

注： 一般说来，中性导体截面的减少值不超过相导体截面的50%。

—中性导体按《GB 16895.5-2012 低压电气装置 第4-43 部分安全防护过电流保护》中431.2规定进行过电流保护。

—中性导体截面不小于16mm 2（铜）或25mm 2

（铝）。

1.3 配出中性导体的IT 系统发生接地故障时的工频应力电压

应注意，IT 系统中某一线导体非正常地接地，额定电压为线导体对中性导体之间电压的绝缘或器件可能暂时承受线电压。此应力电压能高达03U U =。

图1-4 IT 系统接地故障时电路图

1.4 线导体与中性导体之间发生短路时的工频应力电压

应注意，低压装置中发生某一线导体与中性导体之间短路时，其它线导体与中性导体之间电压在5s 内能高达1.45×U 0。

线导体与中性导体短路故障如下图所示。故障电流如下式：

图1-5 线导体与中性导体短路故障时电路图

N

L f Z Z Z U I ++=

00

式中 U 0－相线对地电压，V ；

Z 0－变压器零序阻抗，Ω； Z L －相导体阻抗，Ω；

Z N －中性线导体阻抗，Ω；

I f －相线与中性线短路故障电流，A.

变压器的零序阻抗与相导体阻抗、中性导体阻抗相比，可以忽略，00≈Z 。低压导体忽略相导体阻抗和中性导体阻抗中的电抗，则L L R Z ≈，N N R Z ≈。上式则变为：

N

L f R R U I +=

低压配电中性导体的截面一般为相导体截面的一半，即N L R R =2。上式则变为：

L

L L N L f R U

R R U R R U I 32000=+=+=

相导体与中性导体短路故障后，过电流保护器未动作前，故障电压U f 为：

0003

2

233U R R U R R U R I U L L N L N f f =•=•=

•= 故障点处的三相相量关系如图1-6所示。

图1-6 相线与中性线短路故障时相量图

故障点处非故障相工频电压升高，其升高数值可由U f 和U L2相量和求出。用余弦定理解

出：

000

2

0200222232120cos 3

22)32(120cos 2••-+=••-+==U U U U U U U U U U f L f L L L

00000202

045.19

19969499)21(32294U U U U U U U ≈•=•++=-••-+=

同理，当低压配电中性线导体的截面与相线导体截面的相等时，即N L R R =；故障电压02

1

U U f =

，上式则变为： 0

00000202

03232.14

7424144120cos 212)21(U U U U U U U U U L L ≈•=•++=••-+==

1.5 保护电器拒动引起的暂时过电压

架空线路的导体折断且接地或绝缘子闪络接地，埋地敷设的电缆绝缘性能老化或局部击穿，发生带电导体经电阻R E 接地，当电阻R E 值足够高时，保护电器不动作，此接地故障长