PD- 接地保护实现--Ground fault protection

1、I IA&DT RN PP LVLi YujiangWorkshop浅谈接地故障保护Page 2接地：接地：电气设备的某部分与大地之间做良好的电气连接。接地装置：接地装置：是由接地体和接地线两部分组成的。接地体：接地体：埋入地中并直接与大地接触的金属导体，也称为接地极。接地线：接地线：接地体与电气设备的金属外壳之间的连接线。接地网：接地网：由若干接地体在大地中相互用接地线连接起来的一个整体。 接地的相关概念接地的相关概念接地接地工作接地工作接地保护接地保护接地重复接地重复接地工作接地是为保证电力系统和电气设备达到正常工作要求而进行的一种接地，例如电源中性点的接地、防雷装置的接地等。为了

2、保障人身安全，将电力设备正常情况不带电的外壳与接地体之间作良好的金属连接，称为保护接地。在中性点直接接地的低压电力网中采用接零时，将零线上的一点或多点再次与大地作金属性连接，称为重复接地。Page 3接地的种类接地的种类接地系统一般由两个字母组成，必要时可加后续字母。接地系统一般由两个字母组成，必要时可加后续字母。 第一个字母第一个字母：表示表示电源中性点电源中性点对地的关系对地的关系 T：直接接地直接接地 I：不接地，或通过阻抗与大地相连不接地，或通过阻抗与大地相连 第二个字母：第二个字母：表示表示电气设备外壳电气设备外壳与大地的关系与大地的关系 T：独立于电源接地点的直接接地独立于电源接地

3、点的直接接地 N：表示直接与电源系统接地点或与该点引出的导体相连表示直接与电源系统接地点或与该点引出的导体相连 后续字母后续字母：表示表示中性线中性线(N)与保护线与保护线(PE)之间的关系之间的关系 C：表示中性线表示中性线N与保护线与保护线PE合二为一（合二为一（PEN线）线） S：表示中性线表示中性线N与保护线与保护线PE分开分开 CS：表示在电源侧为表示在电源侧为PEN线，从某一点分开为中性线线，从某一点分开为中性线N和保护线和保护线PE Page 4电力系统的中性点运行方式（工作接地）电力系统的中性点运行方式（工作接地）在电力系统中，当变压器或发电机的三相绕组为星形联结时，其中性点可

4、在电力系统中，当变压器或发电机的三相绕组为星形联结时，其中性点可有以下几种运行方式：有以下几种运行方式：a)中性点直接接地中性点直接接地b)中性点不接地中性点不接地c)中性点经消弧线圈接地中性点经消弧线圈接地d)中性点经阻抗接地中性点经阻抗接地Page 5保护接地保护接地保护接地可分为三种不同类型，保护接地可分为三种不同类型，即TN系统、IT系统和TT系统。 TNTN系统系统 TN-CTN-STN-C-STN系统系统Page 6保护接地保护接地TN系统说明系统说明：当发生一相对地绝缘破坏时，即构成单相短路，供电中断，可靠性降低。但是，该方式下非故障相对地电压不变，电气设备绝缘水平可按相电压考虑

5、。此外，在380/220V低压供电系统中，线对地电压为相电压，可接入单相负荷，绝大多数绝大多数低压供电系统均为低压供电系统均为TN系统系统。TN系统系统TNC系统系统TNS系统系统TNCS系统系统整个系统的中性线N与保护线PE是合在一起的，电气设备不带电金属部分与之相连 。配电线路中性线N与保护线PE分开，电气设备的金属外壳接在保护线PE上。 TN-C和TN-S系统的综合，电气设备大部分采用TN-C系统接线，在设备有特殊要求场合局部采用专设保护线接成TN-S形式 Page 7IT系统：电源小电流接地系统的保护接地方式，电气设备电源小电流接地系统的保护接地方式，电气设备的不带电金属部分直接经接地

6、体接地的不带电金属部分直接经接地体接地.保护接地可分为三种不同类型，保护接地可分为三种不同类型，即TN系统、IT系统和TT系统。 保护接地保护接地IT系统系统Page 8TT系统：配电系统的中性线配电系统的中性线N引出，但电气设备的不带电引出，但电气设备的不带电金属部分经各自的接地装置直接接地金属部分经各自的接地装置直接接地保护接地可分为三种不同类型，保护接地可分为三种不同类型，即TN系统、IT系统和TT系统。 保护接地保护接地TT系统系统Page 9重复接地重复接地 在中性点直接接地的低压电力网中采用接零时，将零线上的一点或多点再次在中性点直接接地的低压电力网中采用接零时，将零线上的一点或多

7、点再次与大地作金属性连接，称为与大地作金属性连接，称为重复接地重复接地。 重复接地可在系统中发生碰壳短路时降低零线的对地电压，减轻触重复接地可在系统中发生碰壳短路时降低零线的对地电压，减轻触电的危险。当采用保护接零而零线断裂时，如果在断线后的电力设备有电的危险。当采用保护接零而零线断裂时，如果在断线后的电力设备有一相碰壳，则后面的零线会带上相电压，造成危险。采用了重复接地后，一相碰壳，则后面的零线会带上相电压，造成危险。采用了重复接地后，接在断裂处后面的所有电气设备外壳上的对地电压接在断裂处后面的所有电气设备外壳上的对地电压U UE EU U ，危险程度大危险程度大大降低大降低Page 10接

8、地故障：接地故障：接地故障首先是一种短路故障。接地故障首先是一种短路故障。短路故障短路故障是指运行中的电力系统或工厂供配电系统的相与相或相是指运行中的电力系统或工厂供配电系统的相与相或相与地之间发生的金属性非正常连接。与地之间发生的金属性非正常连接。 短路产生的原因短路产生的原因:主要是系统中带电部分的电气绝缘出现破坏。主要是系统中带电部分的电气绝缘出现破坏。引起这种破坏的原因引起这种破坏的原因:有过电压、雷击、绝缘材料的老化，以及运有过电压、雷击、绝缘材料的老化，以及运行人员的误操作和施工机械的破坏、鸟害、鼠害等。行人员的误操作和施工机械的破坏、鸟害、鼠害等。 短路的效应及危害：短路的效应及

9、危害：1.短路产生巨大的电动力效应及热效应，使故障元件及短路回路中的其它元件短路产生巨大的电动力效应及热效应，使故障元件及短路回路中的其它元件损坏；损坏；2.中性点接地系统中，短路回路产生很大压降，影响其它设备正常运行；中性点接地系统中，短路回路产生很大压降，影响其它设备正常运行；3.不对称短路会产生较强不对称短路会产生较强 不平衡磁场，干扰通讯网络、信号系统、晶闸管触发不平衡磁场，干扰通讯网络、信号系统、晶闸管触发系统及自控系统，甚至发生误动作；系统及自控系统，甚至发生误动作；4.造成停电事故，甚至大范围停电，造成经济损失；造成停电事故，甚至大范围停电，造成经济损失；5.影响电力系统运行。影

10、响电力系统运行。接地故障概念接地故障概念Page 11短路名称短路名称 表示表示符号符号 示示 图图 短路短路性质性质 特点特点 单相短路单相短路 不对不对称短称短路路 短路电流仅在故障相中流过，故障相电压短路电流仅在故障相中流过，故障相电压下降，非故障相电压会升高下降，非故障相电压会升高; ;占比：占比：65%70%65%70% 两相短路两相短路 不对不对称短称短路路 短路回路中流过很大的短路电流，电压和短路回路中流过很大的短路电流，电压和电流的对称性被破坏电流的对称性被破坏；占比：占比：10%15%10%15%两相短路两相短路接地接地 不对不对称短称短路路 短路回路中流过很大的短路电流，故

11、障相短路回路中流过很大的短路电流，故障相电压为零；电压为零；占比：占比：10%20%10%20%三相短路三相短路 对称对称短路短路 三相电路中都流过很大的短路电流，短路三相电路中都流过很大的短路电流，短路时电压和电流保持对称，短路点电压为零时电压和电流保持对称，短路点电压为零 占比：占比：5%5%)1(k)2(k)1 , 1(k)3(k短路故障的种类短路故障的种类 Page 12为防止因配电线路接地故障所发生的人身间接电击、电气火灾及线路的热稳定性，现行的设计和施工中均提出在低压配电线路中需设置接地故障保护:防止防止人身间接电击人身间接电击的保护采用下列措施：的保护采用下列措施：一、采用双重绝

12、缘或加强绝缘的电气设备（类设备）；二、采取电气隔离措施；三、采用安全超低压；四、将电气设备安装在非导电场所内；五、设置不接地的等电位联结接地故障保护的实现接地故障保护的实现Page 13为保护的为保护的电气设备电气设备因配电线路接地故障而遭到破坏（因配电线路接地故障而遭到破坏（类设备类设备）有以）有以下几种措施下几种措施：一、利用配电线路所设置的过电流保护兼作接地故障保护过电流保护兼作接地故障保护；这种保护方式因利用所控制的线路断路器，在不增设其他装置就可以实现接地故障保护功能，所以方便易行。但应能满足规范所要求的在发生故障时，断路器切断故障电流的允许时间。接地故障保护的实现接地故障保护的实现

13、Page 14为保护的电气设备因配电线路接地故障而遭到破坏（为保护的电气设备因配电线路接地故障而遭到破坏（类设备）有以类设备）有以下几种措施：下几种措施：二、利用零序电流零序电流来实现接地故障保护；依据基尔霍夫定律流入电路中任意节点的复电流的代数和为零，所以三相电流的矢量和即零序电流I=IA+IB+IC在三相负荷完全平衡时（假定无接地故障，不考虑线路及电器设备的正常泄漏电流）I=0。当三相负荷不平衡时I=IN，此时零序电流为不平衡电流IN。当某一相发生接地故障时必然要产生一个单相接地故障电流Id，此时的零序电流I=IN+Id是三相不平衡电流与单相接地故障电流的矢量和。所以利用零序电流来实现接地

14、故障保护时其动作电流应大于三相不平衡电流。接地故障保护的实现接地故障保护的实现Page 15为保护的电气设备因配电线路接地故障而遭到破坏（为保护的电气设备因配电线路接地故障而遭到破坏（类设备）有以类设备）有以下几种措施：下几种措施：三、利用剩余电流剩余电流实现接地故障保护；配电线路在没有发生接地故障时，三相负荷电流与中性线电流的矢量和无论三相负荷电流平衡与否它们的电流均为零，即 IA+IB+IC + IN =0。当某一相发生单相接地故障时，故障电流通过保护线PE与大地构成通路，所以此时 IA+IB+IC + IN 0。此时的电流应为接地故障电流加上配电线路及电器设备的正常泄漏电流，我们称此电流

15、为剩余电流。由此分析可知利用剩余电流来实现接地故障保护时其动作电流应为剩余电流。接地故障保护的实现接地故障保护的实现Page 163WL接地故障保护的实现接地故障保护的实现3 极断路器，极断路器，中性线上的中性线上的电流互感器电流互感器3 极断路器，电流互感器位于极断路器，电流互感器位于星形接地点星形接地点4 极断路器，极断路器， 电流互感器位于电流互感器位于星形接地点星形接地点总和电流互感器的使用总和电流互感器的使用电流矢量和：电流矢量和：三相电流和 N 线电流可直接测量。电子脱扣器借助于对三相电流与中性(N) 线电流进行矢量求和的方式来计算接地故障电流，T5互感器单订，互感器单订，4P内置

16、内置。接地故障电流的直接测量：接地故障电流的直接测量：具有以下参数的标准互感器可用于接地故障电流的测量：1200 A/1 A，Class 1 (SENTRON 3WL 的内部负载为 0.11 )。 互感器可以直接安装在变压器星形接地点。(T6外部第三方互感器外部第三方互感器)Page 173WL具有接地故障保护的脱扣器具有接地故障保护的脱扣器ETU27BETU45BETU76BPage 183WL接地故障保护的实现接地故障保护的实现ETU27B：通过电流矢量和电流矢量和计算接地故障电流来实现接地故障保护ETU45B、ETU76B：通过增加接地故障模块来实现接地故障的脱扣和报警脱扣和报警；接地故

17、障模块的设置接地故障模块的设置该模块可根据测量方法设定：测量方法测量方法1：在位置I;测量方法测量方法2：在位置g.对于 ETU76B 电子脱扣器，可使用 菜单/ 通讯设置。ETU45B/ETU76B接地故障模块接地故障模块Page 193WL接地故障保护的实现接地故障保护的实现对于测量中性点及总和电流的方式，互感器T6需要按要求外购第三方产品，必须满足1200A/1的要求，接线不需要有特殊处理。Page 20外部电流互感器接法外部电流互感器接法3WL空气断路器端子分配示意图（部分空气断路器端子分配示意图（部分)连接导线的要求连接导线的要求?无无是否需要辅助电源？否是否需要辅助电源？否3WL接

18、地故障保护的实现接地故障保护的实现注意整定测量方式注意整定测量方式Page 213WT接地故障保护的实现接地故障保护的实现3WT ETU8WT3WL ETU27BPage 223WT接地故障保护的实现接地故障保护的实现电流矢量和：电流矢量和：三相电流和 N 线电流可直接测量。电子脱扣器借助于对三相电流与中性(N) 线电流进行矢量求和的方式来计算接地故障电流，3P不能订购，不能订购，4P标配标配。接地故障电流的直接测量：接地故障电流的直接测量： 互感器可以直接安装在变压器星形接地点。(T6外部互感外部互感器，单独订购，如需总和电流互感器可以订购第三方产品器，单独订购，如需总和电流互感器可以订购第

19、三方产品)Page 233WT接地故障保护的实现接地故障保护的实现T5 C.T. NOT OKT6 C.T. OKPage 243VL接地故障保护的实现接地故障保护的实现电流矢量和：电流矢量和：三相电流和 N 线电流可直接测量。电子脱扣器借助于对三相电流与中性(N) 线电流进行矢量求和的方式来计算接地故障电流，3P订购，订购，4P标配标配。接地故障电流的直接测量：接地故障电流的直接测量：T6外部互感器，外部互感器，Germany 取消了此产品的订货取消了此产品的订货三极断路器，中性线上的电流互感器4极断路器，内部安装电流互感器T4三相电流按照矢量和予以计算电流互感器在互感器的接地中性点Page 2