佛山市粤佳信电线电缆有限公司
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    粤佳信电缆浅谈自动化电气系统及设备电缆接地
    2019年10月7日

    自动化电气系统及设备电缆的接地,对人身及设备的安全产生重大的影响,而往往人们在自动化电气设备电缆接地问题重视不够,引起自动化电气设备损坏或对人身造成伤害。自动化电气系统和设备电缆的接地,有着密不可分的关系。

    1 自动化低压供电系统的电气接地

    自动化低压供电系统有三相三线制三相四线制等,有的还是三相五线制。国际电工委员会( IEC )对此作了统一规定,称为 TT 系统、 TN 系统、 IT 系统。其中 TN 系统又分为 TN-C 、 TN-S 、 TN-C-S 系统。TT系统供电方式是指将自动化电气设备的金属外壳直接接地的保护系统,称为保护接地系统,也称 TT 系统。第一个符号 T 表示电力系统中性点直接接地;第二个符号 T 表示负载设备外露不与带电体相接的金属导电部分与大地直接联接,而与系统如何接地无关。TN系统供电方式是将自动化电气设备的金属外壳与工作零线相接的保护系统,称作接零保护系统,用 TN 表示。TN-C 方式供电系统 它是用工作零线兼作接零保护线,可以称作保护中性线,可用 NPE 表示;TN-S 方式供电系统 它是把工作零线 N 和专用保护线 PE 严格分开的供电系统,称作 TN-S 供电系统。

    接地选择不好,将引起严重后果。下面是一起住宅用电电压异常波动简析:

    设备电缆.png


    某住宅出现一次电压波动现象,某日,电灯忽明忽暗,甚至一些住户家用电器烧坏。供电线路是三相四线制,用万用表在各家室内测量,相电压不稳定,一会大一会小,电压最低达到150V左右,最高达到300V左右。而测量整个住宅楼线电压UABUBCUCA很稳定,都在380V,后判定为中性线开路,造成相电压波动,将中性点重复接地后,电压正常。下面画出供电等效电路图,并加以分析。

    如图,Z1、Z2、Z3分别表示用户三相负载,正常情况中性线N和N’接通,各相电压都是220V,当N线断开时,各相电压就不一定是220V。如下图:

    自动化电气系统设备电缆.png

    ÙZ1Z2AB   ÙZ2Z3BC   ÙZ3Z1CA   UAB=UBC=UCA=380V做向量图如上。

    ÙZ1=ÙA-ÙN

    ÙZ2=ÙB-ÙN

    ÙZ3=ÙC-ÙN

    负荷侧中性点不接地时,ÙN不等于零,N’点在ΔABC内,并随Z1、Z2、Z3变化而对应于不同的位置,阻抗越小,阻抗上的压降就越小,也就是说,用电量大的一相,阻抗就小,电压就低,用电量小的一相,阻抗大,电压高,理论上讲,电压最低接近0V,最高接近380V。

    因此,要避免这种现象的发生,住宅供电一定要重复接地,即N’点接地。

    2 自动化电气系统接地

    自动化电气系统接分:大接地、小接地。中性点直接接地(或经小阻抗)是大接地系统;中性点不接地或经消弧线圈是小接地系统。高压系统一般是大接地系统,中低压系统采用大接地或小接地系统。火力发电厂厂用电通常电压等级是6KV及380V,但变压器中性点接地方式各不相同,小机组电厂以前普遍接地方式是:6KV系统是不接地系统,发生系统接地时报警,400V系统采用直接接地,线路接地时瞬时跳闸,而大部分300MW及以上机组,引进西方设计理念,中压系统采用中阻接地,接地时瞬时或延时跳闸,400V系统主厂房采用高阻接地,线路接地时报警,可运行2小时,辅助厂房采用直接接地系统,线路接地时瞬时或延时跳闸。

    自动化电气系统设备电缆.jpg

    400V系统采用高阻接地,当设备发生单点接地故障时,可以继续运行,提高了设备的可靠性,但同时也引起了一些问题,当发生一点接地时,其它两相对地电压升高为线电压,因此设备的绝缘水平要提高,电压互感器可能会因电压的升高而烧坏,电压测量也存在问题,分析如下;

    若电压互感器一次侧接地,当400V系统发生接地,则测量接地相无电压,其它两相升高为线电压,变压器中性点电阻发热量非常大,若长期运行,有可能烧坏电压互感器,同时若接有低电压保护,低电压保护动作不正确;若电压互感器一侧不接地,线电压测量基本正确(最好是电压互感器的一次侧中性点和变压器中性点连接),但监测不到接地故障,二次侧不产生零序电压,接地监测装置不能报警。

    从实际的运行情况看,400V系统采用高电阻接地方式意义不大,因为重要400V辅机都有备用设备,若发生故障跳闸,都能做到备用设备联启,保证了机组的可靠性。如果400V系统采用高电阻接地方式,应安装两组电压互感器,一组电压互感器一次侧接地,用于监测报警,另外一组电压互感器一次侧中性点和变压器中性点连接,用于测量及保护。

    3 结束语:

    自动化电气系统及设备电缆接地的面非常广,接地方式也不尽相同,因此需要合理选择,才能保证设备及人身的安全,防止发生电气事故。

     

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