电力系统接地技术分析

电力系统接地技术分析

王良

（佛山供电局广东佛山528000）

摘要：近年来，由于电力系统的快速发展，针对电力系统的安全、稳定运行，提出了更高的要求，其中电力系统的接地技术尤为重要。本文分析了电力系统统一接地网在现代电力生产中出现的应用，提出有关接地技术的解方案，从而提高电力系统的安全系数。

关键词：接地技术；接地网；故障

1.名词简释

接地：电气装置必须接地的部分与大地作良好的连接；接地体：埋入地中并直接与大地接触的金属导体；接地线：电气设备接地体部分与接地体连接用的金属导体；接地体和接地线总称为接地装置。

2.电力系统接地方式的分类及工作原理

电力系统接地方式主要分为3种，即保护接地、工作接地和保护接零，以下将主要讲述保护接地和工作接地工作原理。

A、保护接地的分类及工作方式

保护接地分两类，设备运行时外壳或金属部件的接地，另一种是防范自然放电的接地，就是防雷接地。

发生触电的两种情况，一是设备正常运行时会产生静电，随着静电荷不断积累，当有人触摸时会发生静电放电，或者静电对周围物体的放电。如打印机长时间打印，在打印机上就有大量的静电荷，如果无意触碰到就会发生静电“触电”，这种“触电”只是少量电荷转移时对皮肤的刺激，不会危及生命；还有电力变压器铁芯的静电，变压器铁芯运行在强磁场环境中，长时间运行会在铁芯周围聚集大量的电荷，如果电荷聚积到某个临界值，就会对最近的绕组放电，破坏绝缘，严重的会造成变压器烧毁；基于上述原因，电力变压器在正常运行时，要求铁芯单点接地，且只允许单点接地。还有一种情况必须防止静电的聚积，就是汽油或柴油运输的车辆，往往这类车辆尾部都拖挂一条铁链，使得车辆与大地之间保持连接状态，这种方式就是避免静电放电引起火灾。

另一方面是设备的绝缘破损（如图所示），电源线的直接或间接与金属外壳相连，当触摸到外壳会人员就发生触电，这种情况就是生活、工作中经常提到的触电，严重时会危及生命。保护接地能够防止这种情况的发生，它是通过降低带电外壳对地电压（控制接地电阻的大小）或减小通过人体的电流来达到保障人身安全的目的。

当设备发生因绝缘破损引起的故障时，便形成单相接地短路，短路电流流经相线和保护接地、电源中性点接地装置。这里要指出一点，就是保护接地必须与漏电保护器配合使用，若发生绝缘破损引起的接地，漏电保护器会第一时间动作，断开这条回路，防止漏电情况的继续发生；如果用电回路中没有漏电保护器，当发生漏电设备金属外壳上就会长期带电，是很危险的。

防雷接地与保护接地有着相同的道理，就是为雷电流提供一条电阻远低于周围设备、建筑等的通道。雷电的电压一般在1亿伏特至10亿伏特间，平均瞬时电流在3万安，这么高能量无论击中建筑物、还是电力设备，都将是极其严重的灾难。因此一整套完整、有效的防雷接地设施就必不可少了。防雷装置主要有接闪器、引下线、接地装置、电涌保护器（SPD）及其他连接导体。

B、工作接地的分类及运行方式

工作接地主要讲述两大类，一种是35千伏及以上电力系统的接地，另一种是通讯线路的接地。

35千伏及以上电力系统采用直接接地方式，即电源侧主变压器中性点直接接地，受电侧主变压器中性点经放电间隙接地，当电网中一相故障接地时，电源侧变压器中性点与接地相出现极大的环流，快速启动线路保护，切除故障线路；这种情况的工作接地能抑制相对地电压升高、防止中性点电压漂移的作用。这种方式是为了保证电力系统在正常情况和事故情况下可靠地工作，而将电力系统中某一点进行接地，例如变压器中性点接地、小电流接地及防雷器接地等。它的作用是保持系统电位的稳定性，降低系统因电压异常引起的风险。

发电机中性点经接地变压器接地也是工作接地，它是为了发电机继电保护的需要而设计的。数字设备，例如微机保护、微机励磁装置、程控交换机的一些接地中部分是工作接地，部分是保护接地的范畴，部分弱点线路的接地是屏蔽外部电磁干扰。

通讯线路如同轴电缆的外屏蔽网必须接地，这样能有效防止外部电磁干扰；现在长距离通讯，普遍使用的光纤通讯，光缆中传输的是光信号，电磁干扰不会影响它的传输，也不会引起光信号畸变，因此光缆没有屏蔽网和接地措施。

2.3配电网的接地方式

配电网一般按高压配电网和低压配电网划分，高压配电网指相间电压为10千伏（部分地区采用20千伏制）的用电网，而低压配电网指相间电压为380伏特、单相电压220伏特的配电网。

因电源侧和受电侧接线组别的限制，10千伏配电网采用三角形接线或者D形接线，使得10千伏配网侧没有实际的中性点，但为了在故障时有效的抑制相对地电压升高，防止绝缘破坏，人们在10千伏母线侧并联一台接地变压器，制造出一个星型接线，用这个星型接线的中性点代替10千伏侧中性点，然后将中性点经消弧线圈或者小电阻接地。正常运行时消弧线圈耦合线路的电容电流，故障时抑制单项接地电流，防止相间绝缘击穿

在380伏的低压配电系统中普遍采用三相四线制的接线方式，为了保证维护安全而将用电设备的金属外壳与电源（发电机或变压器）的接地中性线作金属连接，并要求供给用电设备的线路，在用电设备一相碰壳时，能够以最短的时限可靠地断开电源的接地技术。凡由于绝缘损坏或其它原因而可能呈现危险电压的金属部分，除另有规定外都应接零。凡是由单独配电变压器供电的厂矿企业，应采用保护接零方式。

在接零系统中，零线仅在电源处接地是不够安全的。为此，零线还需要在低压架空线路的干线和分支线的终端进行接地；在电缆或架空线路引入车间或大型建筑物处，也要进行接地；或在屋内将零线与配电屏、控制屏的接地装置相连接，这种接地叫做重复接地。

保护接零能有效地防止触电事故，但施工工艺或人为破坏都会造成保护接零的故障，稍不注意仍会引起触电事故。因此，采用保护接零需注意以下事项：

（1）严防零线断线。当零线断开后时，接零设备外壳就会呈现危险的对地电压。所以一定要保护零线的施工及检修质量，零线的连接必须牢靠，零线的截面应不得小于2.5平方毫米。把系统内所有电气设备的外壳都与零线连接起来，构成一个零线网络，才能确保人身安全。

（2）严防电源中性点接地线断开。若电源中性点接地线断开，当系统中某处发生接地或设备碰壳时，都会使所有接零设备外壳呈现接近于相电压的对地电压，形成危险。这就需要加强检查，发现中性点接地线断开或接触不良时及时进行处理。

2.4避雷线（针、器）接地

防雷接地这是为了让强大的雷电流安全导入地中，以减少雷电流流过时引起的电位升高。为防止雷击电力设备，在线路上装设有避雷线，在变电站和发电厂装有避雷针。其重要作用就是通过将雷电流引致避雷线或避雷针而保护周围的电力设备。避雷线的接地主要是通过线路的铁塔等接地体直接接地，以前在相当长的时期避雷线大多也与变电站的结网直接相连接。

避雷针的接地主要是通过避雷针直接与变电站和发电厂的地网直接相连接。在没有计算机技术的时代，所有的发电厂、变电站的接地网只有统一的接地网，即避雷针、避雷线、工作接地、保护接地等需要接地的设备都共用一个接地网。

3.结论

随着社会的飞速发展，电力已成为社会主要能源，电力系统肩负着为社会发展提供动力的责任。运用先进的科学技术，逐步提高电力系统的稳定，提高安全使用保障，是电力系统运行工作的重点。

参考文献：

[1]李光琦《电力系统暂态分析》2007年中国电力出版社

[2]解广润。《电力系统接地技术》1999年中国电力出版社