模块6 限流限压与接地装置《城市轨道交通供变电技术》教学课件

《城市轨道交通供变电技术》✩精品课件合集第X章XXXX模块6

限流限压与接地装置第六章限流限压与接地装置

第一节避雷器的认识

学习要点城市轨道交通供变电技术掌握避雷器的作用和类型熟悉避雷器检修与维护的内容第一节

避雷器的认识

一、避雷器的作用二、避雷器的类型第一节

避雷器的认识一、避雷器的作用

避雷器是连接在导线和地之间的一种防止雷击、保护电力设备免受瞬时过电压危害，不致引起系统接地短路的电器设备，避雷器通常接于带电导线与地之间，与被保护设备并联，如图6.1所示。当被保护设备在正常工作电压下运行时，避雷器不会产生作用，对地面来说视为断路。一旦出现高电压，且危及被保护设备绝缘时，避雷器立即动作，将高电压冲击电流导向大地，从而限制电压幅值，保护电气设备绝缘。当过电压消失后，避雷器迅速恢复原状，使系统能够正常供电，如图6.2所示。1-被保护变压器；2-避雷器3-未被限制的过电压；4-被限制的过电压图6.1避雷器与保护对象间的连接

图6.2避雷器的原理第一节

避雷器的认识

在额定电压下，流过避雷器阀片的电流仅为4～10A以下，相当于绝缘体，因此它可以不用火花间隙来隔离工作电压与阀片。当作用在避雷器上的电压超过定值（起动电压）时，阀片“导通”将大电流通过阀片泄入地中，此时其残压不会超过被保护设备的耐压值，达到了保护目地。此后，当作用电压降到动作电压以下时，阀片自动终止“导通”状态，恢复绝缘状态，因此，整个过程不存在电弧燃烧与熄灭的问题。按发展历史避雷器可分四种基本类型：保护间隙、管型避雷器、阀式避雷器及氧化锌避雷器。二、避雷器的类型第一节

避雷器的认识二、避雷器的类型——1.保护间隙

保护间隙又称为角型避雷器，其结构如图6.3所示。它简单经济，维修方便，但保护性能差，灭弧能力小，容易造成接地或短路故障，引起线路开关跳闸或熔断器熔断，使线路停电。因此对于装有保护间隙的线路，一般要求装设自动重合闸装置，以提高供电可靠性。保护间隙只用于室外且负荷不重要的线路上。保护间隙的安装是一个电极接线路，另一个电极接地。但为了防止间隙被外物(如鼠、树枝等)短接而造成接地或短路故障，必须在其公共接地引下线中间串人一个辅助间隙。这样即使主间隙被外物短接，也不致造成接地或短路。

(a)双支持绝缘子单间隙(b)单支持绝缘子单间隙(c)双支持绝缘子双间隙s-保护间隙s1-主间隙s2-辅助间隙图6.3保护间隙管型避雷器也称为排气式避雷器，由产气管、内部间隙和外部间隙等几部分组成，如图6.4所示。产气管由纤维、有机玻璃或塑料制成。内部间隙装在产气管内，—个电极为棒形，另一个电极为环形。1-产气管；2-胶木管；3-棒形电极；4-圆环形电极；5-动作指示器；6-动作指示器；S1-内部间隙；S2-外部间隙

图6.4管型避雷器二、避雷器的类型——2.管型避雷器第一节

避雷器的认识

当线路上遭到雷击或感应雷时，雷电过电压使管型避雷器的内、外间隙击穿，强大的雷电流通过接地装置入地。由于避雷器放电时内阻接近于零，所以其残压极小，但工频续流极大。雷电流和工频续流使管子内壁材料燃烧产生大量灭弧气体，由管口喷出强烈吹弧，使电弧迅速熄灭，全部灭弧时间最多0.01s(半个周期)。这时外部间隙的空气恢复绝缘，使避雷器与系统隔离，恢复系统正常运行。管型避雷器型号的表示和含义如下：其代表意义为：[1]产品名称：G表示管型避雷器[2]用途代号：S-变配电所用；X-线路用[3]设计序号：用数字1、2、3表示[4]额定电压：用kV表示[5]开断电流下线：用kA表示[6]开断电流上限：用kA表示二、避雷器的类型——2.管型避雷器第一节

避雷器的认识

阀式避雷器又称为阀型避雷器，它由火花间隙和阀片组成，装在密封的磁套内。火花间隙用铜片冲制而成，每对间隙之间用厚0.5~1mm的云母垫圈隔开，如图6.5（a）所示。正常情况下，火花间隙阻断工频电流通过，但在雷电过电压作用下，火花间隙被击穿放电。阀片是用陶料粘固的电工用金刚砂颗粒制成的，如图6.5（b）所示。这种阀片具有非线性特性，正常电压时，阀片电阻很大，过电压时，阀片电阻变得很小，如图6.5（c）所示。因此阀型避雷器在线路上出现雷电过电压时，其火花间隙被击穿，阀片能使雷电流顺畅地向大地泄放。当雷电过电压消失、线路上恢复工频电压时，阀片呈现很大的电阻，使火花间隙绝缘迅速恢复而切断工频续流，从而保证线路恢复正常运行。必须注意：雷电流流过阀片电阻要形成电压降，即线路在泄放雷电流时有一定的残压加在被保护设备上，残压不能超过设备绝缘允许的耐压值，否则设备绝缘仍要被击穿。（a)单元火花间隙（b）阀片（c）阀片电阻特性图6.5阀式避雷器的组成部件及特性二、避雷器的类型——3.阀式避雷器第一节

避雷器的认识

阀式避雷器中火花间隙和阀片的多少，与工作电压高低成比例。高压阀式避雷器串联很多单元火花间隙，目的是将长弧分割成多段短弧，以加速电弧的熄灭。阀式避雷器除普通型高压阀式避雷器和低压阀式避雷器外，还有一种类型，即磁吹式避雷器，它内部附有磁吹装置来加速火花间隙中电弧的熄灭，从而可进一步降低残压，它专用来保护重要的或绝缘较为薄弱的设备。阀式避雷主要电气参数:①额定电压：正常工作时加在避雷器上的工频工作电压。②灭弧电压：保证避雷器能在工频续流第一次过零时灭弧的条件下，允许加在避雷器上的最高工频电压。该值应该大于避雷器工作母线上可能出现的最高工频电压，否则可能难以熄弧而爆炸。③工频放电电压：工频电压下避雷器发生放电的电压,一般给出上、下限。

二、避雷器的类型——3.阀式避雷器第一节

避雷器的认识

普通避雷器不允许的内过压下动作，因此规定其工频放电电压下限不低于系统可能出现的内过压值。35kV及以下系统和110kV及以上系统，此值分别取3.5和3.0倍的相电压。④冲击放电电压：冲击电压下避雷器放电的电压幅值，常给出上限值。我国生产的避雷器该值与5kA(330kV及以上电网为10kA）下的残压基本相同。⑤残压：当波形为8/20μs，5kA或10kA的冲击电流流过避雷器时避雷器两端的电压降，以幅值表示。此残压为避雷器雷电放电时加于并接的被保护设备上的电压。⑥保护水平：避雷器上可能出现的最大冲击电压幅值。二、避雷器的类型——3.阀式避雷器第一节

避雷器的认识

⑦保护比：残压与灭弧电压之比，越小表明残压低或灭弧电压高，绝缘上承受的过压低而工频续流能很快切断，因而避雷器的保护性能越好。阀式避雷器型号的表示和含义如下：[1][2][3]-[4］［5][6]其代表意义为：[1]产品名称：F-阀式；FC-磁吹阀式[2]用途：S-小型变、配电所用；Z-电站用；X-线路用；D-电机用[3]设计序号：用数字1、2、3表示[4]额定电压：用kV表示[5]接地：J-中性点接地[6]其他标志：G-高原；TH-湿热带（一般不标）；DT-多雷湿热带二、避雷器的类型——3.阀式避雷器第一节

避雷器的认识

金属氧化物避雷器又称为压敏避雷器。它是一种没有火花间隙只有压敏电阻片的阀型避雷器。压敏电阻片是由氧化锌或氧化铋等金属氧化物烧结而成的多晶半导体陶瓷元件，具有理想的阀特性。在工频电压下，它呈现极大的电阻，能迅速有效地阻断工频续流，因此无需火花间隙来熄灭由工频续流引起的电弧，而且在雷电过电压作用下，其电阻又变得很小，能很好地泄放雷电流。氧化锌（ZnO）避雷器性能特点：①无火花间隙：结构简化，体积缩小，适合于大规模生产，降低造价；没有放电延时，有良好的陡波响应特性，不存在间隙放电随雷电波陡度增加而增大的问题，提高了对设备保护的可靠性，特别适合于伏秒特性平坦的SF6组合电器和GIS的保护；放电电压不会随避雷器内部气压变化而变化，放电特性分散性小，尤其适用在高原和SF6组合电器中使用。②无续流：不需吸收过电流能量，只需吸收过电压能量，动作负载轻；其阀片通流能力强，所以具有耐多重雷击和重复发生的操作过电压的能力，适用于多雷区和重雷击区。③电气设备所承受过压可降低：阀式避雷器只在间隙放电后才将电流泄放，而ZnO避雷器在整个电压作用过程中都有电流流过，降低了作用在设备上的过电压。二、避雷器的类型——4.金属氧化物避雷器（MOA）第一节

避雷器的认识

④通流容量大：提高了避雷器的动作负载能力，可用来限制内部过电压；还可以采用多阀片柱并联的办法进一步增大通流容量，制造出用于特殊保护的重载避雷器，解决长电缆系统、大容量电容器组的保护。⑤特别适用于直流系统保护：因直流续流没有自然过零点，串联间隙型直流避雷器难以熄弧，ZnO避雷器无此问题。另外，ZnO避雷器运行维护方便，使用寿命长。⑥缺点：长期工作、老化，需长期监测。ZnO避雷器特性参数：①额定电压：避雷器两端允许施加的最大工频电压有效值。②持续运行电压：允许长期施加在避雷器的工频电压有效值，一般等于系统最高工作相电压。③起始动作电压：位于伏安特性曲线由小电流区上升到非线性平坦区的转折处，也称为转折电压。通常把1mA直流电流或工频电流阻性分量幅值时的避雷器两端电压幅值定义为起始动作电压。④残压：放电电流流过ZnO避雷器时，其端子间出现的电压峰值。⑤保护比:额定冲击放电电流下残压与持续运行电压之比。

二、避雷器的类型——4.金属氧化物避雷器（MOA）第一节

避雷器的认识

ZnO避雷器全型号的表示和含义如下：[1][2][3][4］［5]一[6]／[7][8]其代表意义为：[1]产品名称：字母Y表示金属氧化物避雷器[2]额定放电电流：用kA表示[3]结构特征：W-无火花间隙；C-串有火花间隙；B-并有火花间隙[4]用途：S-变配电所用；Z-电站用；D-保护电机用[5]设计序号：用数字1、2、3表示[6]额定电压：用kV表示[7]额定放电电流下的最大残压值：用kV表示[8]特殊性能：GY-高原型；W-防污型二、避雷器的类型——4.金属氧化物避雷器（MOA）第一节

避雷器的认识第六章限流限压与接地装置

第二节避雷器的检修与维护

学习要点城市轨道交通供变电技术掌握避雷器的作用和类型熟悉避雷器检修与维护的内容一、避雷器的检修二、避雷器的维护第二节

避雷器的检修与维护

一、避雷器的检修避雷器的检修应按表6.1、6.2、6.3、6.4的内容进行:表6.1基本条件工作任务避雷器小修作业指导书编号

工作条件无风沙、无雨雪工种变电检修设备类型避雷器

工作组成员及分工作业人员共3人（不含高压试验和继电保护人员），工作负责人（监护人）1人，检修人员2人，各检修工随工作进程，由负责人指派担负相应工作。工作负责人职责工作负责（监护）人职责：办理工作票，组织并合理分配工作，进行安全教育，督促、监护工作人员遵守安全规程，检查工作票所记安全措施是否正确完备，安全措施是否符合现场实际条件。工作前必须对工作人员交代安全事项，对整个检修的安全、技术事项、工作内容等负责，工作结束后总结经验与不足之处，工作负责（监护人）不得兼做其它工作作业人员职责工作班成员：认真努力学习本作业指导书，严格遵守、执行安全规程和现场“安全措施卡”，互相关心施工安全。标准作业时间依具体工作而定制定依据（1）DL5009.3-1997《电力建设安全工作规程》（变电所部分）（2）DL408-1991《电业安全工作规程》（变电所电气部分）第二节

避雷器的检修与维护

常用工具专用工具名称数量名称数量8in活扳手2把12—l4in呆扳手1把汽油壶2kgl个钢锯弓1把绝缘梯1把4m长12mm棕绳1把4m长6in活扳手1把表6.2所需工具、器材第二节

避雷器的检修与维护一、避雷器的检修序号名称规格单位数量1汽油kg12砂布100号张23导电膏少许4螺丝12mm套35移路多瓶16棉纱kg0.5表6.3所需耗材第二节

避雷器的检修与维护

一、避雷器的检修序号作业程序质量要求及其监督检查危险点分析及控制措施1安装准备工作1.1技术准备(1)熟悉技术资料、明确有关技术要求及质量；(2)编制施工作业指导书，内容包括设备性能及用途、结构、安装程序、质量要求、工艺方法及注意事项；使参加工作的人员明确质量要求、工艺方法及注意事项1.2材料准备按需要准备清洗用材料材料妥善放置，工器具要定点放置整齐2小修避雷器(1)检查避雷器一、二次接线，应接触良好，线夹无裂纹，接地可靠(2)检查避雷器外瓷套应完好(3)检查本地固定螺丝，应完好

表6.4作业步骤第二节

避雷器的检修与维护一、避雷器的检修

在日常维护中，应检查避雷器的瓷套表面的污染状况，因为当瓷套表面受到严重污染时，将使电压分布很不均匀。在有并联分路电阻的避雷器中，当其中一个元件的电压分布增大时，通过其并联电阻中的电流将显著增大，则可能烧坏并联电阻而引起故障。此外，也可能影响阀型避雷器的灭弧性能。因此，当避雷器瓷套表面严重污秽时，必须及时清扫。检查避雷器的引线及接地引下线，有烧伤痕迹和断股现象以及放电记录器是否动作，通过这方面的检查，最容易发现避雷器的隐形缺陷；检查避雷器上端引线处密封是否良好，避雷器密封不良会进水受潮易引起事故，因而应检查瓷套与法兰连接处的水泥接合缝是否严密，对10kV阀型避雷器上引线处可加装防水罩，以免雨水渗入；检查避雷器与被保护电气设备之间的电气距离是否符合要求，避雷器应尽量靠近被保护的电气设备；避雷器在雷雨后应检查记录器的动作情况；检查泄漏电流，工频放电电压大于或小于标准值时，应进行检修和试验；放电记录器动作次数过多时，应进行检修；瓷套及水泥接合处有裂纹、法兰盘和橡皮垫有脱落时，应进行检修。第二节

避雷器的检修与维护二、避雷器的维护第六章限流限压与接地装置

第三节电抗器的认识

学习要点城市轨道交通供变电技术掌握电抗器的作用、分类和类型熟悉并联电抗器、串联电抗器、限流电抗器的避作用、型号和结构一、电抗器的概述二、并联电抗器三、串联电抗器四、限流电抗器第三节

电抗器的认识

电抗器实质上是一个无导磁材料的空心线圈。它可以根据需要布置为垂直、水平和品字形三种装配形式。在电力系统发生短路时，会产生数值很大的短路电流，如果不加以限制，要保持电气设备的动态稳定和热稳定是非常困难的。因此，为了满足某些断路器遮断容量的要求，常在出线断路器处串联电抗器，以增大短路阻抗，起限制短路电流的作用。由于采用了电抗器，在发生短路时，电抗器上的电压降较大，所以也起到了维持母线电压水平的作用，使母线上的电压波动较小，保证了非故障线路上的用户电气设备运行的稳定性。第三节

电抗器的认识一、电抗器的概述——1.电抗器的作用（1）按相数分：单相、三相（2）按冷却装置种类分：干式、油浸（3）按结构特征分：空心式、铁心式（4）按安装地点分：户内型、户外型（5）按用途分：限流电抗器、并联电抗器、平波电抗器、功率因数补偿电抗器、串联电抗器、平衡电抗器、接地电抗器、消弧线圈、饱和电抗器、自饱和电抗器、可变电抗器等。在供电系统中所采用的电抗器常见的有并联电抗器和串联电抗器。第三节

电抗器的认识一、电抗器的概述——2.电抗器的分类（1）空芯式电抗器

空芯式电抗器只有绕组，没有铁芯，其外形如图6.6所示。空芯式电抗器多数是干式，当电抗较大时，根据需要可制成油浸式。干式空芯式电抗器的绕组可采用包封式，也可用电缆绕制后用水泥浇注的水泥电抗器。图6.6空芯式电抗器图6.7空芯式电抗器

图6.8空芯式电抗器

第三节

电抗器的认识一、电抗器的概述——3.电抗器的基本结构类（2）铁芯式电抗器电抗器芯柱由铁芯饼和气隙垫块组成。铁芯饼为辐射形叠片结构，铁芯饼与铁轭由压紧装置通过非磁性材料制成的螺杆拉紧，形成一个整体，外形如有6.7所示。（3）干式半芯电抗器干式芯心电抗器在线圈中放入了由高导磁材料做成的芯柱，磁路中磁导率大大增加，与空芯电抗器相比较，在同等容量下，线圈直径大幅度缩小、导线用量大大减小，损耗大幅度降低。绕组选用小截面圆导线多股平行绕制，铁芯结构为多层绕组并联的筒形结构,形状十分简单，其外形如图6.8所示。铁芯柱经整体真空环氧浇注成型后密封性、整体性较好，运行时振动极小、噪声很低，不受任何环境条件的限制。第三节

电抗器的认识一、电抗器的概述——3.电抗器的基本结构类

在中压系统中，并联电抗器一般并联于大型发电厂或110～500kV变电站的6～63kV母线上，用来吸收电缆线路的充电容性无功。通过调整并联电抗器的数量，向电网提供可阶梯调节的感性无功，补偿电网剩余容性无功，调整运行电压，保证电压稳定在允许范围内。在超高压系统中，一般并联接于330kV及以上的超高压线路上，其主要作用如下：（1）降低工频过电压（2）降低操作过电压（3）避免出现自励磁谐振（4）有利于单相自动重合闸第三节

电抗器的认识二、并联电抗器——1.并联电抗器的作用并联电抗器的型号表示方法如下：[1]-[2]/[3]其代表意义为：[1]产品名称：BK—并联电抗器。[2]额定容量：用kvar表示。[3]电压等级：用kV表示。第三节

电抗器的认识二、并联电抗器——2.并联电抗器型号

串联电抗器与并联电容补偿装置或交流滤波装置回路中的电容器串联，组成谐振回路，滤除指定的高次谐波，减少电力系统电压波形的畸变，提高电能质量，它的作用：（1）降低涌流倍数和频率。（2）吸收谐波，降低谐波电压值，减少系统电压波形畸变，提高供电质量。（3）限制谐波电流流入电容器组，保护电容器组。（4）内部短路时，减少系统提供的短路电流；外部短路时，减少对短路电流的助增作用。（5）减少健全电容器组向故障电容器组的放电电流值。（6）电容器组的断路器在分闸过程中，降低操作过电压。第三节

电抗器的认识三、串联电抗器——1.串联电抗器的作用串联电抗器的型号表示方法如下：[1][2][3][4]-[5]/[6]其代表意义为：[1]产品名称：CK—串联电抗器。[2]相数：S—三相；D—单相。[3]冷却方式：G—干式空气自冷。[4]导线材料：L—铝线；铜线不表示。[5]电抗器容量：kvar表示。[6]电压等级：用kV表示。第三节

电抗器的认识三、串联电抗器——2.串联电抗器型号

在电力系统中，限流电抗器主要作用是当电力系统发生短路故障时，利用其电感特性，限制系统的短路电流，降低短路电流对系统的冲击，同时降低断路器选择的额定开断容量，节省投资费用，同时提高系统的残压。限流电抗器串联连接在系统母线上，一般用于配电线路。限流电抗器包括以下几种类型：（1）线路电抗器串接在线路或电缆馈线上，使出线能选用轻型断路器以及减小馈线电缆的截面。当发生短路后，线路电抗器不仅限制了短路电流，还能维持较高的母线剩余电压，提高了供电的可靠性。（2）母线电抗器串接在发电机电压母线的分段处或主变压器的低压侧，用来限制厂内、外短路时的短路电流，也称为母线分段电抗器。当线路上或一段母线上发生短路时，它能限制另一段母线提供的短路电流。（3）变压器回路电抗器安装在变压器回路中，用于限制短路电流，以便变压器回路能选用轻型断路器。第三节

电抗器的认识四、限流电抗器——1.限流电抗器的作用[1]K[2]-/[3][4]-[5]其代表意义为：[1]结构特点：N－水泥柱式；F－分裂式。[2]导线材料：L－铝线；铜线不表示[3]额定电压：用kV表示。[4]额定电流：用A表示。[5]电抗百分数：用％表示。第三节

电抗器的认识四、限流电抗器——2.限流电抗器型号（1）混凝土柱式限流电抗器构成：绕组、水泥支柱及支持绝缘子。（2）分裂电抗器分裂电抗器每相线圈有中间抽头，一般中间抽头接电源侧，两端头接负荷侧，现被广泛应用。（3）干式空心限流电抗器能承受户外恶劣的气象条件，可在户内、户外使用。

第三节

电抗器的认识四、限流电抗器——3.限流电抗器的结构第六章限流限压与接地装置

第四节电抗器的维护

学习要点城市轨道交通供变电技术掌握电抗器维护的内容一、预防渗漏油二、预防电抗器受潮三、电抗器的换油与干燥处理第四节

电抗器的维护

油浸式电抗器在油箱内充满电抗器油，装配中依靠紧固件对耐油橡胶元件加压而密封。密封不严是电抗器渗漏油的主要原因，故在维护与保养中应特别注意。小螺栓是否经过震动而松动，如有松动应加紧固，加紧程度应适当，并应各处一致。橡胶是否断裂或变形严重。这时可更新的橡胶件，更换时应注意其型号规格是否一致，并保持密封面的清洁。一、预防渗漏油第四节

电抗器的维护

电抗器是高电压设备，要求保持其绝缘性能良好。油浸式电抗器极易受潮，预防受潮是维护保养电抗器采取的主要措施之一。为此要求用户注意以下事项：电抗器购进后，应立即请供电局做交接试验，立即加装吸湿器，电抗器容量在100千伏安及以上的均带有吸湿器。电抗器一运到现场应立即加装吸湿器，以防止内部器身受潮湿。监视吸湿器中的硅胶，受潮后应立即更换。吸湿器中的硅胶，起到吸收潮气，保护电抗器的作用。潮湿吸饱后，硅胶颜色改变，这时需更换新的干燥的硅胶。容量在100kVA及以下的小型电抗器，无吸湿器装置。油枕内的油容易受潮，而油枕积水。在不送电存放起超过六个月，或投入运行期超过一年者，电抗器油枕内的油已严重受潮。如要进行起吊运输，维修加油，油阀放油，吊芯等工作时，均应先通过油枕下面的放油塞把油枕内污油放掉，并用干布擦净、封好，以免使油枕内污油进入油箱内。电抗器运行中，要经常注意油位、油温、电压、电流的变化，如有异常情况应及时分析处理。二、预防电抗器受潮第四节

电抗器的维护

电抗器闲置过久，运行时间过长或其它自然人为因素的影响，造成电抗器绝缘下降、内部进水或油质劣化等现象，此时必须对电抗器进行换油和干燥处理。电抗器换油：先吊出器身，放净污油并洗净油箱，如器身上有油污也应冲净。待器身烘干后注入新油，更换全部耐油橡胶密封件。试验合格后方可挂网运行。电抗器干燥处理：器身烘干方法较多。用户自行烘时可用零相序干燥法、涡流干燥法、短路干燥法、烘箱干燥法等。对较大容量和电压为35kV级的电抗器，最好能够送交厂家进行真空干燥。这样既可保证电抗器绝缘干燥彻底，又不使绝缘老化。三、电抗器的换油与干燥处理第四节

电抗器的维护第六章限流限压与接地装置

第五节城轨交通供电系统的接地装置

学习要点城市轨道交通供变电技术掌握接地的基本概念与分类、综合接地体及接地原则、直流供电系统的接地熟悉交流供电系统接地的内容及特点一、接地的基本概念与分类二、综合接地体及接地原则三、交流供电系统的接地四、直流供电系统的接地第五节

城轨交通供电系统的接地装置

接地是指供电系统中将电气设备或电气装置的某些金属用导体（接地线）与埋设在土壤中的金属导体（接地体）相连，并与大地做可靠的电气连接。它主要作用是用来是防止人身受到电击、保证电力系统的正常运行、保护线路和设备免遭损坏、预防电气火灾、防止雷击和防止静电损害等。接地处理的正确与否，对供电系统安全运行、保护设备绝缘免受异常过电压破坏、防止人身遭受电击具有及其重要的作用。在供电系统中，接地的范围非常广，凡是电气系统和设备都涉及接地的问题。这里“地”的概念包括大地或指范围更加广泛、能用来代替大地的等效导体，比如飞机、轮船的金属外壳等。在城轨交通供电系统中，“地”的种类也很多，比如：大地、结构地、牵引系统地等，其中牵引系统地即为直流牵引供电系统回流用的走行轨。在供电系统接地中，接地一般指与变电所接地母排直接连接，或通过设备中的接地排与变电所接地母排连接，而不是指与埋在大地内的接地极直接相连接。一、接地的基本概念与分类——1.接地第五节

城轨交通供电系统的接地装置

接地体是指埋入土壤内并与大地直接接触的金属导体或导体组，也叫接地极；接地线是连接于接地体与电气设备接地部分之间的金属导线；接地线与接地体合称为接地装置，其材料一般多选用扁钢或圆钢。表征接地装置的重要参数之一是接地电阻，接地装置的接地电阻值应始终满足各接地系统接地电阻最小值的要求。装置本身就是安全装置，对于防止触电事故的发生有十分重要的意义。接地装置是完成系统、设备接地功能的材料和设备的总称，包括接地母排、接地线和接地极等，其材料一般多选用扁钢或圆钢。表征接地装置的重要参数之一是接地电阻，接地装置的接地电阻值应始终满足各接地系统接地电阻最小值的要求，接地装置的各个组成部分应有足够的截面，满足在接地故障的条件下的动热稳定，接地装置的材质和规格在其所处环境内应具备抗机械损伤、腐蚀和其他有害影响的能力。装置本身就是安全装置，对于防止触电事故的发生有十分重要的意义。第五节

城轨交通供电系统的接地装置一、接地的基本概念与分类——2.接地装置

按照供电系统电流制式和频率可分为交流供电系统的工频接地、直流牵引供电系统的接地和雷电及过电压的冲击接地。按照供电系统电压等级可划分为高压系统的接地、中压系统的接地和低压系统的接地。按照接地的作用可分功能性接地、保护性接地。（1）功能性接地功能性接地是为了系统正常运行的可靠性及异常情况下保障系统的稳定性而设置的，分为工作接地、逻辑接地、屏蔽接地、信号接地四种。

工作接地是为了保证供电系统的正常运行，防止系统振荡，保证继电保护的可靠性。

第五节

城轨交通供电系统的接地装置一、接地的基本概念与分类——3.接地的分类

逻辑接地是为了获得稳定的参考电位，将电子设备中的适当金属件作为参考零电位，需获得零电位的电子器件接在此金属件上。屏蔽接地是将金属壳或金属网接地，保护壳或网内的电子设备不受外界的电气干扰，或者使壳内或网内的电子设备不对外部电子设备引起干扰。信号接地是为保证信号具有稳定的基准电位而设置的接地。

第五节

城轨交通供电系统的接地装置一、接地的基本概念与分类——3.接地的分类

（2）保护性接地保护性接地是以人身和设备安全为目的的，分为保护接地、防雷接地、防静电接地、防电蚀接地四种。保护接地是将设备的外露导体部分接地，是为了防止电气设备绝缘损坏，或产生漏电时，使正常运行不带电的电气设备、外露可导电部分或电气装置外露可导电部分带电而导致电击危险。保护接地能够在设备绝缘破坏时，降低电气设备外露可导电部分对地的电压，从而降低人身接触该可导电部分对地的接触电压。保护接地还为接地故障电流提供了返回电源的通路，但只有系统接地为直接接地或小电阻接地时，才会形成较大的故障电流，保护装置快速动作切除故障回路。

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城轨交通供电系统的接地装置一、接地的基本概念与分类——3.接地的分类

防雷接地是将雷电导入大地，防止雷电流使建筑物、构筑物、电气设备等遭受雷电流的破坏，防止人身遭受雷击。防雷接地分直击雷接地和雷击感应过电压保护装置的接地。直击雷通过防雷装置进行防护，由接闪器、防雷引下线和接地极组成，直击雷的接地就是将接闪器引导的雷电流经过防雷引下线引至接地极。对雷电感应过电压应设置避雷器保护，避雷器安装在配电装置内，避雷器一端与相线连接，另一端接地，当雷电感应过电压超过避雷器的放电值，避雷器被击穿，从而保护电气设备绝缘不被损坏。防静电接地是将静电荷引入大地，防止由于静电积聚对人体和设备造成危害。防电蚀接地是在地下埋设金属体作为牺牲阳极或牺牲阴极，保护与之连接的金属体。第五节

城轨交通供电系统的接地装置一、接地的基本概念与分类——3.接地的分类

在供电系统中，同时存在多个用于不同目的、不同用途的接地系统。比如，在交流系统中任一电压等级都同时存在工作接地和保护接地的问题，110/35kV主变电所中存在110kV设备的保护接地、35kV系统的工作接地、35kV设备的保护接地；车站35/0.4kV降压变电所中存在35kV设备的保护接地、0.4kV系统的工作接地、0.4kV设备的保护接地。城轨供电系统中的通信等其他设备系统也需要设置用于设备正常工作以及设备和人身安全的工作接地、防雷接地和保护接地，因此，一个车站内要求接地的系统和设备很多。从接地装置的要求上，可以共用接地装置，也可以分设接地装置，但分设接地装置时强电和弱电接地装置需要相距20m以上。在分开设置不同的接地装置时，若距离不能满足要求，将导致由于接地装置电位不同所带来的不安全因素，而且不同接地导体之间的耦合影响也难以避免，会引起相互干扰。因此，目前城轨交通供电系统中多采用综合接地系统。二、综合接地体及接地原则——1.综合接地体概述第五节

城轨交通供电系统的接地装置

综合接地系统是指供电系统和需要接地的其他设备系统的工作接地、保护接地和防雷接地等采用共同的接地装置，并实施等电位联结措施。各类接地可以采用单独的接地线，但接地极和“等电位面”是共用的，不存在不同接地系统接地导体之间的耦合问题，也避免了采用不同接地导体时产生的电位不同问题。综合接地装置的接地电阻值按照接入设备的要求和人身安全防护的要求等方面综合确定，综合接地装置的接地电阻值必须不大于接入设备所要求的最小接地电阻值。二、综合接地体及接地原则——1.综合接地体概述第五节

城轨交通供电系统的接地装置

综合接地系统一般由共用接地极引出两个接地母排，其一是强电接地母排，其二是弱电接地母排，分别用于供电系统和通信信号等弱电系统的各类接地，如图6.9所示。图6.9城轨交通供电系统的综合接地系统第五节

城轨交通供电系统的接地装置二、综合接地体及接地原则——1.综合接地体概述(1)全线接地按综合接地系统的概念进行设计，使全线形成统一的高低压兼容、强弱电统一的接地系统。(2)满足沿线接触导线和馈电线断线可能搭触到设备的安全接地要求。(3)满足各类通信、信号、计算机等弱电设备的工作接地与安全接地要求。(4)满足其他车站设备工作接地与安全接地要求。(5)满足接触网系统工作接地与防雷接地要求。(6)当杂散电流防护设计与安全接地发生矛盾时，优先考虑安全接地。第五节

城轨交通供电系统的接地装置二、综合接地体及接地原则——2.城轨交通接地体系统的接地原则（1)每个车站单独设置一个接地网，供车站各种设备的工作接地、安全接地用。（2)沿线电缆支架上敷设一贯通的接地金属体，供沿线区间电气、通信、信号等机电设备安全接地用。（3)架设架空地线，供接触网系统设备工作接地、安全接地和防雷接地用。（4)牵引回流系统采用浮空不接地方式，钢轨、负回流线、直流开关柜、整流器、负极柜采用绝缘法安装。（5)全线各车站、车辆段和停车场设钢轨电位限制装置。第五节

城轨交通供电系统的接地装置二、综合接地体及接地原则——3.城轨交通接地体系统的构成三、交流供电系统的接地

交流接地系统指包括高压、中压和低压配电系统的工作接地、保护接地、防雷及过电压接地等。城轨交流供电系统的电压等级一般有110kV、35kV、10kV、0.4kV等，其接地内容包括工作接地、电磁兼容接地等功能性接地和电气装置的接地、防雷接地、过电压设备接地等保护性接地。系统的工作接地包括电源中性点、中性线、保护中性线、电流互感器、电压互感器、三工位负荷开关、接地开关等接地。电源中性点、中性线、保护中性线的接地是指主变压器、配电变压器中性点的接地方式．是与变电所接地母排直接连接关系。电流互感器、电压互感器、三工位负荷开关、接地开关等设备或电气元件均设在成套开关设备中，这些接地不直接与变电所接地母排单独连接，而先与开关设备中的接地排相连，通过设备的保护接地线与变电所接地母排相连。第五节

城轨交通供电系统的接地装置三、交流供电系统的接地——1.工作接地

对于不同电压等级的交流供电系统，其工作接地具有一定的特殊性，而保护接地的要求和做法是基本相同的。交流高压供电系统的接地方式是由当地城市电力部门确定的，由于城轨交通供电系统中交流中压系统均采用电缆，其接地方式既有消弧线圈接地，也有小电阻接地方式。低压系统的工作接地，分为中性点直接接地和不接地两种方式。在具体型式上，我国等效采用国际电工委员会(IEC))标准，将工作接地和低压电气设备接地进行组合，形成了TN、TT、IT三种接地型式。TN、TT、IT中的第一个字母表示电力系统的对地关系：T——电源端有一点直接接地，即中性点直接接地；I——电源端所有带电部分不接地或有一点通过阻抗接地，即中性点不接地。第五节

城轨交通供电系统的接地装置三、交流供电系统的接地——1.工作接地TN、TT、IT中的第二个字母表示电气装置外壳的对地关系：T——电气装置的外壳部分直接接地，此接地点在电气上独立于电源端的接地点。N——电气装置的外壳部分与电源接地点有直接电气连接。配电系统导线代号：电源的中性线：代号（N），它的功能一是用来接用额定电压为相电压的单相用电设备，二是用来传导三相系统中的不平衡电流和单相电流，三是用来减小负荷中性点的电位偏移。保护线：代号（PE），它的功能是为保障人身安全、防止发生触电事故用的接地线。保护中性线：代号（PEN），它兼有中性线（N线）和保护线（PE线）的功能。这种保护中性线在我国通称为“零线”，俗称“地线”。第五节

城轨交通供电系统的接地装置图6.10TN-S系统（1）TN系统电源端有一点直接接地，电气装置的外露可导电部分通过中性导体或保护导体连接到此接地点。根据中性导体和保护导体的组合情况，TN系统有三种型式：TN-S系统、TN-C系统、TN-C-STN-S系统：整个系统的中性导体和保护导体是分开的，如图6.10所示。第五节

城轨交通供电系统的接地装置三、交流供电系统的接地——1.工作接地图6.11TN-C系统TN-C系统：整个系统的中性导体和保护导体是合一的，如图6.11所示。

TN-C-S系统：系统中一部分线路的中性导体和保护导体是合一的，如图6.12所示。图6.12TN-C-S系统第五节

城轨交通供电系统的接地装置三、交流供电系统的接地——1.工作接地(2)TT系统电源端有一点直接接地，电气装置的外露可导电部分直接接地，此接地点在电气上独立于电源端的接地点，如图6.13所示。

(3)IT系统电源端的带电部分不接地或有一点通过高阻抗接地，电气装置的外露可导电部分直接接地，如图6.14所示。图6.13TT系统图6.14IT系统第五节

城轨交通供电系统的接地装置三、交流供电系统的接地——1.工作接地

交流设备的保护接地就是处理电气装置或电气设备的外露可导电部分，即金属外壳与地的关系。无论系统接地采用什么型式，交流系统电气装置的外露可导电部分均要接地。实施保护接地可以降低预期接触电压，提供接地故障电流回路，为过电压保护装置接地提供条件，实施等电位联结。对于变电所内的电气设备，接地做法为外露可导电部分直接通过接地线与接地母排进行电气连接。交流电气设备的接地范围：(1)主变压器、牵引变压器、配电变压器的底座和外壳。(2)交流高压封闭式组合电器(GIS)和箱式变电所的金属箱体。(3)中压、低压开关设备的金属外壳。(4)交直流电源屏的金属外壳。(5)电气用各类金属构架、支架。(6)电缆桥架和金属线槽。(7)电力电缆、控制电缆穿线金属管。(8)电力电缆、控制电缆的金属护套和外铠装等。第五节

城轨交通供电系统的接地装置三、交流供电系统的接地——2.保护接地

直流接地系统是城市轨道交通工程有别于其他工程的接地系统，由直流牵引供电系统的工作接地、保护接地、防雷及过电压接地组成。1.系统接地方式城轨直流牵引供电系统的负极相当于交流系统的中性点，直流牵引供电的工作接地就是负极对地关系问题。为减小直流杂散电流对金属结构的腐蚀，直流牵引供电的工作接地采用不接地系统，即正常情况下系统设备的所有正极和负极均与地绝缘。这里的“地”包括大地也包括结构地。采用走行轨回流，在直流大双边越区供电情况下，走行轨对地电位将高于正常双边供电，有时会超过允许值。另外在运行过程中，走行轨也可能出现不明原因的电位升高。此时为保护乘客及运行人员的安全，可通过钢轨电位限制装置将走行轨与地进行短时电气连接，以钳制走行轨对地电位。四、直流供电系统的接地——1.系统接地方式第五节

城轨交通供电系统的接地装置

牵引整流器、直流开关设备，包括直流进线柜、直流馈线柜、负母线柜、钢轨电位限制装置，都安装于牵引变电所内，其外露可导电部分即金属外壳不与地直接电气连接，而是通过直流框架泄漏保护装置与地形成单点电气连接。金属外壳与基础槽钢之间设有硬质绝缘板，设备固定采用绝缘安装方法。当系统标称电压为750V时，绝缘电阻一般不小于50kΩ；当标称电压为1500V时，绝缘电阻一般不小于100kΩ。各设备金属外壳之间采用电缆实现电气连接，一般在负母线柜接地端子单点通过电缆与直流框架泄漏保护装置连接后，接至变电所接地母排，实现变电所内直流牵引供电设备单点接地。四、直流供电系统的接地——2.牵引变电所内直流牵引供电设备的接地第五节

城轨交通供电系统的接地装置

区间直流上网开关包括区间检修线隔离开关设备的接地可以有以下四种方式：（1）当上网开关设备设在站台的独立设备房间或牵引变电所内时，纳入直流开关柜的框架泄漏保护中，在发生设备外壳漏电时框架保护联跳直流馈出断路器。上网开关设备安装要求与牵引变电所内直流牵引供电设备相同，金属外壳与基础槽钢之间设置硬质绝缘板。这种方式需增