接地铜排是提供接地导体与连接系统中的各个金属部件建立一个等电系统,这个等电位系统的电压几乎为零,它可在发生过电流或故障时保护人员和设备的安全,接地铜排是当今为流向的连接产品,在发电厂和变电站中出于安全的考虑,都会布置一个范围覆盖全厂或全站的接地网,所有的一次、二次设备都被要求与这个地网相连。在电力系统中发生的很多重大事故往往都和接地网的性能指标以及一、二次设备与地网的连接问题上有关。
接地网的技术要求在220 kV及以上变压器中性点直接接地的大型电厂或变电站发生站内单相短路接地时,由于站内接地电阻不可能为零,流过接地点的短路电流会在这个电阻上产生一个电压,而远离接地点的电压可以认为是零电位,这样从接地点至零电位处接地网上就自高向低存在着不均匀的电位。
上世纪80年代初,湖北500
kV双河变电站在进行系统单相短路接地试验时曾进行过地网电位差的测量。测量结果表明:当2400 A短路电流由地网中心入地时,地网中心对2
km外的零位点的电位升高是254 V,对地网边缘的电位升高是117 V;当2 866. 7 A的短路电流同一地点入地时,电压分别升高为307
V和140 V。从这个试验可以知道当时的地网电阻约为0. 1Ω ,若以2004年华东电网500 kV厂站最大站内单相短路电流57 kA
注入上述试验的接地点,那么,地网中心和地网边缘的电压分别会在5. 7kV和2. 6 kV。
可见站内单相短路接地时,地网上的电压差是必然存在的,且距离短路接地点越远电压差就越大。这样,站内接在地网上的二次设备尤其是两端屏蔽层接地的电缆,在接地端间会形成电压差,严重时会由于压差过大损坏绝缘和形成较大电流,产生干扰,甚至会烧毁电缆或端子箱
电网容量大大增强,在短路电流早已远远超过4000 A水平的情况下,R≤2000 / I是无法很简单地做到的,这样,工程十分注意把接地电阻值控制在0. 5Ω以下,而没有对大短路电流入地时的电位分布特别关注。
二次设备接地的种类和要求
二次设备已经普遍实现了微机化,一方面电子元器件要求有比较好的运行环境,另一方面电厂或变电站内的二次设备需要承受电磁干扰、过电压冲击、地电网电压升高等恶劣环境的影响,所以其接地问题显得尤为重要。
1.安全接地
安全接地是指出于人身安全考虑,要求将二次设备机柜和柜内设备的外壳接地,由于屏柜安装的槽钢支架与地网都是通过扁钢连接,这样所有设备都接在了地网上。
2.逻辑接地
电子设备内部都有地电位存在,部分设备的地电位实际是虚空的,与外部没有任何电气的联系;但大部分尤其是国外的二次设备地电位有一个专门的接地连接位置,此时必须将这个接地连接位置与屏内接地排相连,这个地电位很多是和设备的外壳相连的,所以,须把设备的外壳与屏内接地排连接。
3.要求在现场一点接地,更多考虑了二次设备试验时,万一断开柜内的接地点可能造成二次回路失去接地点保护的因素,对防范站内单相短路接地时地电网的电位升高是不利的。
4.交流电源接地
交流电源接地是指使用交流工作电源的二次设备的电源接地。对交流电源的控制保护设备应避免单相交流电源受雷击或操作过电压的影响而导致设备异常,而这些设备内部都是直流工作电源,在订货时明确电源要求,完全可以采用直流供电的方式工作。
此外,部分保护和故障录波器在屏内安装了打印机。由于打印机启动时会在接地线上产生一个比较大的干扰信号,所以应注意其电源的接地线不能接在屏内的接地汇流排上。
电缆屏蔽层的接地方式
电厂、变电站的主要干扰源和防范措施
(1)
一次设备中流过的交变的电流产生了交变磁场在其附近的二次电缆上会产生交变的感应电压。干扰电压的大小决定于一次设备与二次电缆的空间位置。
二次电缆的屏蔽层是1个导体,它与二次电缆的心线一样会产生1个交变的感应电压,当屏蔽层两端接地时就会在屏蔽层上流过感应电流,同时会在电缆心线产生1个交变的感应电压,这个电压会与一次设备在电缆心线上产生的感应电压起到抵消的作用,而屏蔽层不接地或一点接地都不会产生电流,无法起到抵消的作用,所以防范磁场干扰的办法是将电缆屏蔽层的两端接地。
(2)
一次高压设备对二次电缆间有各种电容元件。一次高压设备通过电容对二次电缆产生电容干扰,也称为传导型干扰。电缆心线上的电容耦合电压取决于一次设备与二次电缆间的互电容以及二次电缆对地电容,与两者之和成反比。
接地汇流铜排并不是仅仅出于高频保护的反措要求,而是出于均衡地网电位、保证接地点数量的目的、降低地网回路电阻的目的。
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