发电厂及变电站电 气 设 备
8-10
第八章 接地装置
教学要求
? 掌握保护接地的工作原理
? 掌握保护接零的工作原理
? 了解影响接地电阻的因素及降低方法
? 了解接地系统。
8.1 人体的触电
? 1、触电 —— 既手脚之间、两手之间或两脚之间
受到电压的作用
在人体内产生电流
? 2、分类
? 直接触电 —— 可采用电气隔离,并且正确地执行
电气设备安全运行的措施
? 间接触电 —— 加强绝缘的定期监测和维修,采用
接地保护的办法
3、影响因素
? 人体电流大小
? 电流通过人体的持续时间 —— 越长越危险
? 电流通过人体的途径 —— 两手之间或手脚之间最
严重
? 电流的种类 —— 交流比直流严重,50HZ最严重
? 人体状况
8.2 保护接地
1,接地 —— 既将电气设备的某些部分用导线(接地线)与
埋在土壤中或水中的金属导体(接地体)相连接。
2,形式,
1)工作接地 —— 如变压器中性点、电压互感器中性点等的接
地。
2)保护接地 —— 如电气设备的金属外壳,钢或钢筋混凝土构
架,杆塔,停电检修的电路等的接地、电流互感器二次
回路的一点接地。
3)冲击接地 —— 如避雷针、避雷器和线路杆塔等的接地。
3、接触电压
? 接触电压 Uj—— 即人站在距设备 0.8m处,手触外壳等
带电部分,手脚之间所受的电压值。
Uj=Ujd— U
? 接触电压的大小与接地电阻的大小有关,且接地电阻
愈小,接触电压就愈小。
? 接地保护之所以有效,不仅在于降低了带电外壳等的
电位 Ujd,而且还因抬高了站脚处的电位。这样,接
触电压就比较小。
4、跨步电压
? 跨步电压 Uk—— 即人在接地故障区域内行走,
跨出 0.8m步距的两脚所受到的电位差值 。
UK=U1— U2
式中,U1,U2为两脚落地点的地面电位。
? 注意:
当人处于电场内有麻电的感觉时,不
能奔跑逃离电场,而应该单脚跳或细步
离开电场。
5、接地电阻最大允许值
? 接地电阻 R= Ujd/Ijd
1)小接地电流系统 —— 接地电阻值一般不应大于 10Ω。
2)大接地电流系统 —— R≤0.5Ω。
3)低压系统 ——
并联运行电气设备的总容量为 100kVA以上时,接地电阻不应大于 4Ω;
并联运行电气设备的总容量为 100kVA及以下时,接地电阻不应大于 10Ω。
高土壤电阻率地区,接地电阻允许升高但不应超过 30Ω。
8.3 保护接零
1、问题的提出 —— 低压设备保护接地存在接地
电流偏小和接地电压偏高的问题。
2、保护接零 —— 在 380/220V低压系统中设置工
作零线,将电气设备的金属外壳等与工作零线
相连,构成保护接零。
3、条件
零线不允许开断 ;接零网络中的低电阻接地体均应
接零 ;
零线应作重复接地 ;接零与接地统一。
8.4 接地系统 =接地体 +接地线
接地体 —— 埋入地中并直接与大地接触的金属导体
1)自然接地体 —— 直接与大地接触的各种金属构件、金属井管、钢筋混
凝土建筑物内的钢筋、金属管道和设备。
2)人工接地体 —— 指人为埋入地中的金属构件
分为:垂直接地体和水平接地体。
? 垂直接地体:钢管或角钢,垂直打入土中
? 水平接地体:扁钢或圆钢平放埋入 0.6— 0.8m深地下。
可按一定布置和要求,将众多的水平和垂直接地体相互连接,(联
接导体一般也是水平接地体)并向设备引出接地抽头,构成接地网。
接地线 —— 设备接地部分与接地体连接用的金属导体
要求
? 接地网应遍及需要保护接地的电气设备所在地点,为各设备提供接地引出抽头。
? 接地网边缘一般应封闭成环,并在场内增设均压带。
? 应充分利用自然接地体,大面积接地网
应以水平接地体为主;
? 利用地质钻探孔作深井接地体。
降低接地电阻值的措施
? 敷设外引接地网
? 深埋接地体
? 换土
? 利用降阻剂。
? 敷设水下接地网
习题及思考题
? 1.有人说:“具有接地阻值为 Rjd的设备外壳发生碰壳
带电时,人手触及外壳相当于人体电阻与 Rjd并联。”
这种说法对吗?为什么?
? 2.何谓接触电压和跨步电压?如何降低这些电压?
? 3.接地电阻是如何定义的?不同系统的接地电阻值的
要求是多少?这些值又是如何确定的?
? 4.何谓保护接零?在什么情况下应用?保护接零条件
有哪些?
? 5.将一部分低压设备的外壳采用接零保护,而另一部
分只作接地保护,有何不妥?
第 9章 电气设备选择
教学要求:
? 熟悉电器和载流导体发热及电动力效应
的计算;
? 掌握电气设备的一般选择条件和具体设
备选择校验的主要内容;
? 掌握主要设备的选择条件、方法和技巧。
9.1 电气设备的长期与短时发热
1、发热的影响:
? 机械强度下降
? 接触电阻增加
? 绝缘性能降低
2,两种发热状况:
? 长期发热 —— 正常工作情况下的持续发热
? 短时发热 —— 故障情况下的短时发热
热稳定的校验
? 短时发热量的计算公式
周期分量:
非周期分量,=
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9.2 电器和载流导体的电动力效应
? 1、电动力效应 —— 载流导体之间产生电动力的相互作用
? 2、短路电流所产生的巨大电动力的危害性:
电器的载流部分可能因为电动力而振动,或者因电动力
所产生的应力大于其材料允许应力而变形,甚至使绝缘
部件或载流部件损坏。
电气设备的电磁绕组,受到巨大的电动力作用,可能使
绕组变形或损坏。
? 3、动稳定的校验。
9.3 电气设备选择的一般条件
? 按 正常工作 条件进行选择
? 按 短路状态 来校验其热稳定和动稳定
1、按正常工作条件选择
1) ∪ e的选择,Ue≥Uew ( Uymax≥Ugmax)
2) Ie的选择,I gmax≤Iy (或 Ie)
? 当周围环境温度和额定环境温度不等时,其长
期允许电流可按下式修正
= =
K—— 修正系数
θy —— 导体或电气设备正常发热允许最高温度
?yI
0??
??
?
?
y
y
yI yKI
Igmax的计算
1、发电机回路:
2、变压器回路:
3、出线回路:
4、母联断路器:取最大支路的 Igmax
5、汇流主母线:接于母线上的主要设备而定
eUe
PeIeIg
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5.1~3.11 05.1m a x ?? I e K gIg
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c o s3
m a xm a x 事故移过来的负荷线损 ??
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PIg
?
2、按短路条件校验
1)热稳定校验

或 ≤
2)动稳定校验

或 ≤
dQ rQ
jztI2? tIr
2
dQ
rI
dwi
cjI
cji
cjI
?下列几种情况可不校验热稳定或动稳定:
( 1)用熔断器保护的电器,其热稳定由熔断时
间保证,故可不验算热稳定。
( 2)采用有限流电阻的熔断器保护的设备可不
校验动稳定;电缆因有足够的强度,亦可不校
动稳定。
( 3)装设在电压互感器回路中的裸导体和电
器可不验算动、热稳定。
3、短路电流计算条件:
? 计算电路图应根据 5~ 10年远景规划
? 校验时应取流过设备的最大可能短路电流
(包括合理确定短路点、最大运行方式、三相短路)
例题
? 选择发电机、变压器回路的断路器
? 选择母联断路器
G

QF 1
2
G1 G2
G

QF 2
1
4QF
QF 3
3
QF 5
5
G

6
QF 4
7
8
短路计算时间
? td = tb + tkd
裸导体及 110 kV及以下电缆时,tb=主保护动作时间( 0.05~ 0.06s)
? tb—
电器及 110 kV及以上充油电缆时,tb=主保护 +后备保护时间
? tkb— 固有动作时间与熄弧时间( 0.08~ 0.12s)
? 简化公式,td=0.2+t(延时 )
9.4 开关电器的选择?
1、选择高压断路器的步骤
? 1)选型,3~ 10kV— SN10-10Ⅰ, Ⅱ, Ⅲ 或 SN3-10、
? 35kV— DN8-35,DW12-35,SN10-35(户内)、
? 110kV— SW4-110,SW6-110GA,500kV— SF6、
? 操作机构:优先示用电磁式操作机构、
? 2) ∪ e≥∪ ew,Ie≥Ig
? 3)开断电流 ≥
? 4) [ It2t] ≥I∞2tj,[ idw] ≥ich
2、选择隔离开关步骤:
? 1)选型,户内式 — 35kV,GN2,6~ 10kV,GN6、
GN8,GN19、
? 户外式 — 6~ 10kV,GW1,GW8,GW9(专用于主 B中性
点)
? 35~ 110kV,GW4,GW5、
? 2) ∪ e≥∪ ew,Ie≥Ig
? 3)[ It2t] ≥I∞2tj、[ idw] ≥ich、
3、选择高压熔断器步骤,
? 选型:
? 户内式 — RN2,RN6专用于 PT保护;
RN1,RN3,RN5专用于线路及 B;
户外式 — 6~ 10kV,RW7,RW4,RW3(跌落开关)
35kV— RW5专用于线路及变压器
RW10专用于 PT保护
9.5 互感器的选择
1、电流互感器的选择步骤
? 1)选型:根据配置地点、安装方式等选型。
6~ 10kV—— (户内式)可采用 LA,LQJ,LDZ,LFC、
35kV—— LR(装入 DL) LCW-35(油浸式瓷绝缘)
? 2) ∪ e≥∪ ew
I1e≥Igmax
? 3)热稳校验:
动稳校验:
? 4)准确度等级:供计费电度表用 0.5级,保护用,3级; D级
副边容量校验:<二次负载额定阻抗。
? ? )(10 221
1
3
tjIK t IIQdKt te
e
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1
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ee ??
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2、电压互感器的选择步骤
? 选型:根据用途安装地点等来选择。
6~ 10kV—— (户内式) JDJ-6,JSJW-6,JDZJ-10、
35kV—— (多用户外式) JDZJ-35,JDJ-35、
110kV—— (户外)、串级式,JCCJ-110、
一台单相 TV及二台单相 TV:用于同期、测量、保护。
一台三相五柱式及三个单相 TV:用于同期、测量、保护及绝
缘监察及单相接地保护。
? ∪ 1e=∪ ew (线电压) ∪ 2e=100V
? 准确度等数选择:应满足二次侧所连接测量仪表对其的最高要求
副边容量校验:计算出负荷<该准确度对应的互感器 Sze。
9.6 导体与绝缘子的选择
1、导体选择:
1)选型:
母线
户内 —— 硬母线优先采用铝、其次为铜,截面分为矩形、槽
型、管 型,布置方式有水平垂直布置及平放、立放
之分
户外 —— 软母线优先采用钢芯铝绞线
电缆:包括线芯材料,电缆绝缘型式、密封层、保护层
2)截面选择
? ① 按导体长期发热允许电流选择 针对汇流母线及 L< 20m导
线
KθIe≥Igmax 屋外 — 年最高平均湿度
其中,屋内 — 最热月平均湿度 +5度
? ② 按经济电流密度选择 针对 L≥20m的导线,取①②中大者
为 S。
(在电流通过时,年运行费用最小)
对于电缆,还应确定电缆根数
3)校验热稳定,S≥Smin
4)校验动稳定,L≤Lmax=K公式
5)电晕电压校验,∪ lj> ∪ gmax (电缆无需校验动稳定 )
电晕临界电压
257070 ????? ??? ??? ??? exug xugK
fdz
KZ
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KZ
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C
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CAA
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2
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m i n
1
2、绝缘子选择
? 1)选型:一般选用支柱绝缘子,当需要穿墙过板时,采
用套管绝缘子。
? 2) ∪ e≥∪ ew 在污秽冰雪环境下可选高一级电压。
? 3) Δ穿墙套管需要按电流选择,Ixu≥Igmax
? 4)校验套管绝缘子的热稳定:[ It2t] ≥I∞2tj
? 5)校验动稳固性,Fjs≤0.6Fph (抗弯能力 )
L≤Lmax
第十章 电气总布置
? 教学要求
掌握主变场地及电气总体布置的合理确定方式
10.1主变场地
? 主变压器的安装
? 主变的进出线方式
? 防火防爆
主变的防火措施主要不在于着火主变的救灭,而
在于其事故排油和隔离、贮油池、防火隔墙。
? 主变场地的通风散热
10.2 电气总布置
原则:
? 缩短发电机、开关室、主变压器和开关站之间的连接
线。
? 尽量缩短运输距离。
? 尽量减少电气设备及其连线与水力机械设备及管路的
交叉和干扰。
? 保证进线和出线方便,尽可能减少架空导线交叉。
? 远近期结合,留有发展余地
? 布置紧凑合理,尽量节约用地。
? 结合地形地质,因地制宜布置
? 符合防火规定,预防火灾和爆炸事故