接地系统结构.课件.ppt

1、系统接地结构Schneider Electric2- Division - Name Date 旨在寻求保护人员和财产安全的最好方式不同的选择由成本，可靠性，习惯，维护和实际需要多方面因素决定系统接地结构Schneider Electric3- Division - Name Date 2类绝缘故障非常见故障: 不同相火线间 短路常见故障: 火线及暴露的导电部分或地之间 地线中存在故障电流 低压电气系统中最常见的故障绝缘故障Schneider Electric4- Division - Name Date 绝缘故障项目建设阶段= 低风险随着使用时间增加 = 风险增加, 伤害增大 电缆绝缘性能的

2、持续恶化 绝缘体发热老化 短路所产生的电动力 开关及雷电带来的浪涌Schneider Electric5- Division - Name Date 绝缘故障可能带来的风险电击火灾 人员和设备的损失 高温，电弧 爆炸电力供应丧失 重要设备停机 经济损失Schneider Electric6- Division - Name Date 电击保护方式: 绝缘绝缘+间距间距 剩余电流保护装置触动跳闸可提高安全保护性能。保护方式: 设备外露的金属部分保护接地设备外露的金属部分保护接地 接触电压取决于接地系统Schneider Electric7- Division - Name Date 标准接地系统

3、IEC 60364 定义了3类: TN, TT, IT所有的接地系统都为人员提供同样等级的安全性不同的运行特点Schneider Electric8- Division - Name Date 标准接地系统由2个字母定义:第一个字母第一个字母: 变压器二次侧中性点接地情况= T(terre earth)为接地 I (isolated)为不接地 第二个字母第二个字母: 设备外露金属部分接地情况= 外壳直接接地(T) 外科接至中性线(N)Schneider Electric9- Division - Name Date TN 系统变压器中性线接地电气设备外壳接至中性线TN-C-S TN-C: N线

4、与PE线共用TN-S: N线与PE线独立Schneider Electric10- Division - Name Date TN 系统- 绝缘故障Id 大小由短路回路线缆阻抗决定 绝缘故障类似于单相短路接触电压 : Uo/2 (Rpe=Rph) 危险过流保护装置动作Schneider Electric11- Division - Name Date TT 系统变压器中性点接地 电气设备外壳接地Schneider Electric12- Division - Name Date TT 系统- 绝缘故障Id 由外壳接地阻抗决定电压= Uo/2= 危险剩余电流装置(RCD)将故障切断剩余电流检测装

5、置动作Schneider Electric13- Division - Name Date IT 系统变压器中性点不接地或高阻抗接地设备外壳接地Schneider Electric14- Division - Name Date R PABL1L2PEL3 中性点不接地Id= 230V/无穷大 = 0 A No flow of Id 保护装置无动作 持续的电力供应IT 系统- 第一次绝缘故障Schneider Electric15- Division - Name Date R PABL1L2PEL3 持续供电，正常运行IT 系统- 第二次故障发生在同相时Schneider Electric1

6、6- Division - Name Date 相间短路TNId=230V/0.1Ohm=2300A过流保护装置动作R PABL1L2PEL3IT 系统-第二次绝缘故障发生在异相时Schneider Electric17- Division - Name Date 接地系统的选择接地系统的选择由应用场合所决定:TT: 小型的办公楼宇和住宅场合TN: 工业场合，大型商业建筑IT: 海事, 医院的部分特殊区域, 对供电连续性要求较高的工业场合在大型系统中, 最好的方式是多种接地结构的复合。Schneider Electric18- Division - Name Date 接地系统的选择基于多种条

7、件:供电连续性级别的高低环境 ( 如：火灾的风险性.)设计人员和维护人员的技能和习惯维护的成本网络的大小Schneider Electric19- Division - Name Date 接地系统的选择安装费用: IT 更贵 (PIM, 故障定位系统) 但同时需要考虑一次故障发生时的意外当机所造成的经济损失Schneider Electric20- Division - Name Date 计算: 绝缘故障及TT系统中的接触电压R1 10PhNCB1 k230VR2 10R C D30mA / 10mASchneider Electric21- Division - Name Date 计算

8、: 绝缘故障及TT系统中的接触电压间接接触及绝缘故障间接接触及绝缘故障 假设: R1 = R2 = 10 U body: UB = 230 * R2/(R1+R2) = 115 V. I body: Ib = 115V / 1k = 115 mA (超过30mA时高风险)故障电流: 230V / 20 = 11.5A - 电流不足以使断路器动作，因此漏电保护 装置在TT系统中强制使用. 漏电保护装置实施保护动作. R1 10PhNCB1 k230VR2 10R C D30mA / 10mAR2GroundPhDefectNR1U0UBSchneider Electric22- Division

9、 - Name Date 计算: IT系统中的绝缘故障及触电间接触电及绝缘故障间接触电及绝缘故障假设: R1 = 1000 U body: : Ub = 230 V * R2/(R1+R2)=230*R2/R1 = 2.3V I body: Ib= Ub /1 k = 2.3 V / 1k = 2.3 mA经过人体的电流I body 随中性点接地阻抗R1的增大而下降故障电流 IR1 = 230V / 1000 = 230 mA 一次故障后无风险, 无需保护装置动作.如果另外一相上的二次故障发生? 相间短路: 断路器跳闸需要及时检测一次故障PhNCB1 k230VR21 000 R2Ground

10、PhDefectNR1U0UbSchneider Electric23- Division - Name Date TT及IT系统发生一次故障时Schneider Electric24- Division - Name Date 理想IT系统的计算 非常非常小的电流事实上, 存在泄漏电容 导致小电流的产生系统中的泄漏电容大小取决于负载类型取决于电缆长度IT : 绝缘 IT系统的制约因素Schneider Electric25- Division - Name Date 如果电容含量过高: 1次故障容性电流的大小不再可以忽略不计IT系统中泄漏电容的影响绝缘故障 C 形成了容性通路 对系统造成损害

11、, 对人员造成危险Schneider Electric26- Division - Name Date 如果电容含量过高: 1次故障容性电流的大小不再可以忽略不计IT系统中泄漏电容的影响绝缘故障 C 形成了容性通路 对系统造成损害, 对人员造成危险Schneider Electric27- Division - Name Date 如果电容含量过高:IT系统中泄漏电容的影响Schneider Electric28- Division - Name Date 各种负载的泄漏电容一些负载的对地电容耦合值（存在滤波电容）绝缘阻抗较低的电阻 感应炉, 电弧焊, 老化的电缆.= 相当于持续性绝缘故障Sc

12、hneider Electric29- Division - Name Date 故障电流大小与系统电容含量关系 (假设零阻抗接地) 可能导致：发热, 设备损坏, 火灾风险, 保护装置动作IT系统中的泄漏电容Schneider Electric30- Division - Name Date 线缆带来的泄漏电容 共模阻抗 : 由系统电容和负载的绝缘情况决定1至2千欧相对于C可忽略工频50Hz时：0.3 F / km/线缆 = 10.6 k/ km/线缆Schneider Electric31- Division - Name Date 直接触电电压直接触电电压单相电缆单相电缆: 10 M /

13、km 0.3 F / km (10.6 k / km at 50 Hz)三相电缆三相电缆= 0.9 F / km Uc max = 50V (安全界限安全界限)简单计算方法简单计算方法:Uc = U0 * Rearth/Zc= Cmax 使得使得 Uc 不超过不超过 50V ?Cmax = Uc / (U0 * Rearth * 2* Pi * f)对于对于 Uc =50V 且且 f =50Hz:Cmax = 1 / (U0 * Rearth * 6.28)RearthGroundPhDefectNZcU0Uc max= 50V线缆带来的泄露电容Schneider Electric32- Di

14、vision - Name Date Cmax = 1 / (U0 * Rearth * 6.28)基于系统电压等级基于系统电压等级U0及设备外壳接地电阻及设备外壳接地电阻Rearth的线缆最大长度的线缆最大长度: For U0=230V For U0=415V计算: IT系统的电容限制Rearth ( )1510Cmax (F)69014070最大长度最大长度(km)- 3相相77015580最小长度最小长度(km)- 1相相2310460230Rearth ( )1510Cmax (F)3808040最大长度最大长度(km)- 3 相相4308545RearthGroundPhDefect

15、NZcU0Uc max= 50VSchneider Electric33- Division - Name Date 接触电压接触电压 Uc=25V (潮湿环境潮湿环境)基于系统电压等级基于系统电压等级U0及设备外壳接地电阻及设备外壳接地电阻Rearth的线缆最大长度的线缆最大长度: For U0=230V For U0=415V计算: IT系统的电容限制Rearth ( )1510Cmax (F)3407035最大长度最大长度(km)- 3相相3808040最大长度最大长度(km)- 1相相1150230115Rearth ( )1510Cmax (F)1904020最大长度最大长度(km)

16、- 3 相相2104020RearthGroundPhDefectNZcU0Uc = 25VIT系统的应用Schneider Electric35- Division - Name Date IT系统的应用优势优势:供电连续性供电连续性 - 正常运行时间正常运行时间 火灾及爆炸风险降低电气设备使用年限增加预防性及修复性维护缺点缺点:实施费用较高系统容量受制故障定位较难Schneider Electric36- Division - Name Date IT系统应用的主要场合Schneider Electric37- Division - Name Date 医院行业应用医院行业应用 医院 麻醉

17、室麻醉室医院 手术室手术室医院 手术准备室手术准备室医院 手术石膏室手术石膏室医院术后恢复室术后恢复室医院心导管插入室心导管插入室医院重症监护室重症监护室医院血管摄影室血管摄影室该环境中产品特性该环境中产品特性-交流系统内部阻抗交流系统内部阻抗 100 kOhms-测试电压测试电压(=注入电压注入电压) = 25 Vdc-注入电流注入电流= 1mA, 故障状况下也小于该界限故障状况下也小于该界限-50 kOhms 报警阈值报警阈值应用应用IT系统的主要驱动力系统的主要驱动力: 保护病人安全保护病人安全Schneider Electric38- Division - Name Date 海事行业

18、应用海事行业应用船舶各类船舶类型(商用及军用) 整个低压配电系统 5至10个设备全船-大型游轮-所有运输船只 渡轮, 集装箱货船-海军舰艇Schneider Electric39- Division - Name Date 工业及基础设施领域应用工业及基础设施领域应用石油石化石油石化- 提取精炼厂提取精炼厂低压系统全部流程低压系统全部流程水泥行业水泥行业低压电机低压电机钢铁行业钢铁行业冷轧及热轧冷轧及热轧玻璃行业玻璃行业熔炉熔炉制纸业制纸业磨磨电解铝行业电解铝行业电解池电解池化工行业化工行业熔炉熔炉制造业，汽车行业制造业，汽车行业Yes核电及热力发电核电及热力发电辅助设备辅助设备太阳能发电太阳能发电太阳能转化厂太阳能转化厂食品饮料食品饮料传送带传送带生物制药生物制药传送带传送带半导体行业半导体行业各种加工设备各种加工设备应用应用IT系统的主要驱动力系统的主要驱动力: 供电连续性及安全性