接地電網(wǎng)的安全性分析

發(fā)布時間:2024-02-23
1. 單相觸電的危險性
如下圖所示 ,電網(wǎng)的中性點直接接地。即電網(wǎng)的低壓工作接地。正是由于中性線是通過工作接地與零電位的大地連在一起的,這時中性線可稱作零線。
當人體單相觸電時,電流經(jīng)人體、鞋、大地以及電網(wǎng)的工作接地構(gòu)成回路,人體承受的接觸電壓和流過人體的電流分別為:
式中 u——電網(wǎng)相電壓
ro——工作接地電阻
rd——人腳下的土壤流散電阻
rs——鞋的電阻
rr——人體的電阻
由于rn、rd都很小,rr又有一定的范圍,觸電的危險性主要決定于rs的大小.例如,在u=220v、rn、rd 很小、rr=2000ω、rs=20000ω的情況下,人體承受的電壓和流過的電流約分別為20v和10ma。在用樣條件下,如果人沒有穿鞋或鞋的絕緣完全被破壞,則人體承受的電壓接近220v、流過的電流接近110ma。由此可見,在接地電網(wǎng)中,單相觸電的危險性是比較大的。
結(jié)論:接地電網(wǎng)的單相觸電的危險性較大.考慮到線路的絕緣阻抗和重復接地(rc),情況也差不多.
2. 抑制過電壓的能力
過電壓是指一切對電氣設(shè)備或電氣線路絕緣有危害的電壓升高。電網(wǎng)中出現(xiàn)過電壓的原因很多,根據(jù)造成過電壓的原因,過電壓分可為外部過過電壓和內(nèi)部過電壓。外部過電壓主要有雷擊過電壓、雷電感應過電壓、電磁感應過電壓和靜電感應過電壓等;內(nèi)部過電壓主要有操作過電壓、諧振過電壓以及變壓器高壓侵入低壓等。
下面以變壓器高壓侵入低壓為例來分析接地電網(wǎng)的安全性。設(shè)高壓10kv, 低壓0.4kv(見圖2a),盡管高壓相線對地電壓將近為 5800v,但當高壓側(cè)意外與低壓側(cè)發(fā)生短路時(圖中是與低壓中性點短路),由于10kv是不接地電網(wǎng),單相接地電流iad不超過 20~30a,如能控制rn≤4ω,即可限制低壓中性點對地電壓un不超過80~120v。若變壓器為y/yo-12接法,可由電壓矢量圖(圖2b)求得各相對地電壓,a相和b相為269~299伏、c相為140~100v。
2a 2b
結(jié)論:由于接地電阻小(一般rn≤4ω),接地電網(wǎng)可大大地抑制過電壓,減輕了觸電的危險性,同時由于控制了各導體間產(chǎn)生過大的電位差,也減輕了由放電火花所造成的火災的危險性。但是,該故障還是會影響到電氣設(shè)備的正常運行應及時排除。
3.系統(tǒng)間的影響
有些設(shè)備或供電線路系統(tǒng)采用了自然接地體,或者由于兩系統(tǒng)的接地裝置相距過近,當一個系統(tǒng)發(fā)生接地故障,可能另一個系統(tǒng)的中性線意外帶電。
結(jié)論:系統(tǒng)間存在影響。
原因:(1)兩系統(tǒng)間的接地裝置相距過近,接地電流的流散產(chǎn)生影響。
(2)兩系統(tǒng)共用接地裝置或兩接地裝置間存在某些電氣聯(lián)接產(chǎn)生影響。
措施:施工中采取適當?shù)拈g距和隔離措施,外系統(tǒng)的影響是可以控制或消除的。
4. 一相接地的危險性
一相接地是電網(wǎng)最常見的故障之一。一相故障接地不僅破壞了電網(wǎng)的運行方式,破壞了電氣設(shè)備的安全運行,甚至損壞電氣設(shè)備本身,還有可能危及人身安全。如圖下圖α所示,接地電網(wǎng)一相故障接地時,接地電流id經(jīng)故障接地電阻rd和工作接地電阻rn成回路。
在一般低壓電網(wǎng)中,接地電流有時可達數(shù)十安。由電壓矢量圖(圖2-26b)可以知道,各相對地電壓都發(fā)生了變化,并可用下列計算式表達:
在工作接地電阻符合規(guī)定的條件下( 一般要求rn≤4ω),可以把中性線對地電壓ud限制在50v以下;相應地,沒有接地的兩相對地電壓雖有所升高,但一般不會超過250v。50v是安全電壓的限值、250v是帶電體對地電壓高、低壓劃分的限值。由此可見,在接地電網(wǎng)中,只要保持良好的工作接地,即可抑制各相對地電壓過分的波動。
結(jié)論:
(1) 只要保證工作接地rn≤4ω,中性點對地電壓ud將被抑制;
(2) 由于故障接地電流id較大,一相接地故障易被檢測出來;
(3) 雖然觸電的危險性增加不大,但也將危及到電氣設(shè)備的正常運行,應及時排除故障。
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