10kV接地系统中过电压危害及防范措施

随着现代企业的发展, 低压用电负荷及电缆的增多, 10KV电力网络的小电阻接地系统成必然趋势, 但10k V网络高压侧发生接地故障时, 将有可能对低压用户产生过电压危害。如何采取有效措施, 削减接地故障带来的危害, 对保证电网安全运行, 避免人身伤害有着非常重要的作用。

1 过电压的产生与危害

凡电压值超过额定运行电压峰值的皆可称作过电压, 这些电气装置的过电压可能有工频的, 也可能有高频的。他们即可以出现在线路 (L线和N) 之间, 同时也可以出现在线路与PE线或地之间。过电压发生的原因可以是很多样的, 当10KV电力系统的变电所内高压侧有接地故障发生时, 其对应的下一级低压用户的电气设备就会出现工频对地过电压的危险, 这种工频过电压的电气危险会因低压电气设备的不同接地系统类别而产生差异。

由于电力系统电网的不断扩大增容, 用电负荷的不断增多, 接地故障所产生的电容电流也会随之增加。一旦发生接地故障时, 故障电流是几百乃至上千安的大电流, 产生的故障电压也将达到千伏以上, 在10KV电力系统的变电所和低压用户内这种过电压可能引起种种电气危险。

2 常见的接地系统危险性及防范措施分析

2.1 TN系统低压用户的电气危险及防范措施

2.1.1 TN系统低压用户的电气危险性

在TN系统中沿接地设施传导故障电压的起因是多种多样的, 但10KV电力系统的一次侧接地故障时所引起的对地过电压峰值是最具危险性的。TN系统外来接地电压导致的电击事故发生在用户的户外部分不具备等电位联接的条件, 当接地故障电压沿PE线发生时, 户内安装的设备和户外安装的设备外壳都带接地电压Uf, 不同的是由于户外的电气设备附近的导电接地物体一般没有等电位连接而带地电位, 因此这一电位差很容易导致人身触电事故, 这是户外安装的电气设备发生接地触电危险大的原因所在。

当某一10KV电力系统侧发生接地故障时, 设此电流为400A, 变电所接地电阻Rb为1.5Ω, 则当Id电流通过Rb时, 变电所内对地故障电压为Uf=Id*Rb=400*1.5=600V, 故障电压将沿PE线和N线传导至低压用电设备外壳上。当人体触及此设备外壳就会带有故障电压, 这时人体其余部位触及零电位的地面或其他物体时, 就会沿人体产生电流从而遭受电击。当Uf为600V时, 人体允许接触电压的时间远小于几十毫秒, 而一般电力系统10KV设备所使用的继电保护装置设定的接地保护动作时间远远大于几十毫秒, 也就是说, 即便变电所继电保护装置可靠动作也不能避免人身发生触电事故发生。

2.1.2 TN系统接地防范措施

对于TN系统用户要在建筑物内因采用与电气装置的等电位联接, 就是在建筑物内安装统一的接地网, 并应将电气装置PE线和各种导电物体如金属管道、金属楼梯等都与建筑物内接地网联通而互相导通, 从而使电气装置与整个建筑物处于一个相同或接近的电位水平上。

另外对于TN系统用户, 还需要在变电所内安装两个接地, 一是所有10KV电气设备外壳的接地, 即保护接地;二是低压侧的系统接地, 即低压中性点的接地。为提高安全可靠性, 可以将高、低压侧的两个接地网分开敷设安装, 使高、低压两个系统在电气上完全分开, 这样高压侧产生的故障电压就无法传导至低压侧, 可有效消除因高压侧接地故障而导致的人身电击事故。

2.2 TT系统低压用户的电气危险及防范措施

2.2.1 TT系统低压用户的电气危险性

TT系统一般只采用一次侧电源中性点接地, 也就是说它N线是不允许接地和接PE线的。因此在TT系统用户不存在故障电压沿N线传导至设备外壳上的危险。但TT系统用户存在另一种危险, 那就是电气设备的对地绝缘将会承受大幅值的过电压, 有可能被击穿导致电气火灾。

TT系统内, 一次侧接地故障电压Uf是与变压器低压绕组电压U0相量相加而施加在电气设备绝缘上的, 其电压值远远超过设备额定电压。在我国U0为220V条件下, 当一次侧切断电源时间小于5S时, 低压电气设备允许承受的最大电压为1420V因此当Uf+U0的相量和不超过1420V时, TT系统用户电气设备绝缘存在被变电所10KV侧接地故障引起的工频暂态对地过电压击穿的危险,

2.2.2 TT系统接地防范措施

为了避免上述危险, 目前国内在10k V电力系统中明确要求安装避雷器或者是过电压保护器。其目的就是为了防止因雷击过电压、操作过电压、接地引起的过电压对一次设备绝缘进行的破坏。过电压保护器一般安装在10KV设备一次侧, 保护器本身有四个接线端, 其中三个分别接在设备一次侧A、B、C三相上, 另一个接地连接。当发生过电压时, 其暂态峰值电压会被加载在保护器本身, 从而达到保护设备的目的。

3 结语

综上所述, 在10KV接地系统中无论是TN还是TT系统, 采用两个接地的设置都可以大大降低用户用电的电气危害, 建议10KV变电所的用户, 将变电所的两个接地分开设置, 并按IEC标准的要求采取完善措施, 以保障低压用户的人身安全, 提高电网运行稳定性。

摘要：本文主要讲述了在10k V接地系统中, 常见的接线方式, 提出针对接地故障引起过电压的防范措施

关键词：10kV,接地,过电压,防范措施

参考文献

[1] 陈维贤.《电网过电压教程》中国电力出版社1999年.

[2] 李光琦《电力系统暂态分析》北京中国电力出版社.