电气装置保护接地的范围

摘要ˇ配电变压器烧毁的原因分析
关键词ˇ配电 变压器 烧毁 原因分析 过电压
1过电压ˇ
(1)遭受雷击。配电变压器的高、低压ˇ路大多数由架空ˇ引入ˇ由于地处山区林地ˇ受雷击的机率较高ˇ所以在每年的雷雨季节ˇ遭受雷击损坏的配电变压器比例占大修的30%以上。ˇ
(2)系统发生铁磁谐振。农村10kV配电ˇ路有形成过电压的条件ˇ在系统谐振过电压时ˇ变压器一次电流激增ˇ此时除了造成变压器一次侧熔断器熔断外ˇ还将损坏变压器绕组。个别情况下ˇ还会引起变压器的套管发生闪络或爆炸。ˇ
2绝缘损坏ˇ
(1)低压ˇ路的短路故障和负荷的急剧增加ˇ使变压器的电流超过额定电流的几十倍ˇ这时的绕组受到很大的电磁力矩影ˇ而发生移位、变形。由于电流的剧增ˇ使温度迅速升高ˇ导致绝缘加快老化。ˇ
(2)绕组绝缘受潮。这是因绝缘油质不佳或油面降低所造成的。一是变压器绝缘油在储存、运输或运行维护中ˇ不慎使水分、杂质或其他油污混入油中ˇ使绝缘强度大幅度降低。二是制造时绕组里层浸漆不透、干燥不彻底、绕组引ˇ接头焊接不良ˇ绝缘不完整导致匝间、层间短路。三是油面降低使绝缘油与空气接触面增大ˇ加速空气中水分进入油内也会降低其绝缘强度ˇ当绝缘降低到一定值时会发生短路。ˇ
3分接开关ˇ
(1)变压器渗油ˇ使分接开关裸露在空气中ˇ绝缘受潮后性能下降ˇ导致放电短路ˇ损坏变压器。ˇ
(2)油温过高。变压器中的油主要是对绕组起绝缘、散热和防潮的作用。变压器中的油温过高ˇ将直接影ˇ变压器的正常运行和使用寿命。ˇ
(3)分接开关的质量差ˇ结构不合理ˇ压力不够ˇ接触不可靠ˇ外部字轮位置与内部实际位置不完全一致ˇ引起星形动触头位置不完全接触ˇ错位的动、静触头使两抽头之间的绝缘距离变小ˇ并在两抽头之间的电势作用下发生短路或对地放电ˇ短路电流很快就把抽头ˇ匝烧坏ˇ甚至导致整个绕组损坏。ˇ
4渗油ˇ
渗油是变压器最常见的外表异常ˇˇˇ由于变压器本体内充满了油ˇ各连接部位处夹有胶珠、胶垫以防渗漏ˇ变压器经过长时间的运行会使胶珠、胶垫老化龟裂从而引起渗油。当然螺丝松动或放油阀门关闭不严ˇ制造时有砂眼或焊接质量差也会渗漏。ˇ
5铁芯多点接地ˇ
(1)10kV配电变压器铁芯多点接地不容易发ˇ和测试ˇ这是因为配电变压器的铁芯接地是在内部用一块很薄的紫铜片一头夹在铁芯(硅钢片)之间ˇ另一头则压在铁芯夹板上与变压器外壳直接连接。ˇ
(2)铁芯硅钢片间短路。虽然硅钢片之间涂有绝缘漆ˇ但其绝缘电阻很小ˇ只能隔断涡流而不能阻止高压感应电流。如果硅钢片表面上的绝缘漆因自然老化ˇ会产生很大的涡流损耗ˇ增加铁芯的局部过热。ˇ
6过负荷ˇ
(1)配电变压器三ˇ负载分配不均ˇ导致三ˇ电流不对称ˇ不对称电流使变压器阻抗降压也不对称ˇ因而低压三ˇ电压就不平衡ˇ这对变压器和用户的电气设备是不利的。ˇ
(2)当变压器低压侧发生接地、ˇ间短路时ˇ将产生一个高于额定电流20～30倍的短路电流ˇ这么大的电流作用在高压绕组上ˇˇ圈内部将产生很大的机械应力ˇ这种机械应力将导致ˇ圈压缩ˇ短路故障解除后应力也随着ˇ失ˇˇ圈如果重复受到机械应力作用后ˇ其绝缘衬垫、垫板等就会松动脱落ˇ铁芯夹板螺丝也会松弛ˇ高压ˇ圈畸变或崩裂。另外也会产生高出允许温升几倍的温度ˇ导致变压器在很短的时间内烧毁。
7人为损坏ˇ
(1)变压器的引出ˇ是铜螺杆ˇ而架空ˇ一般采用铝芯ˇ皮ˇˇ这样在铜铝之间很容易产生电化腐蚀ˇ在电离作用下ˇ铜铝之间形成氧化膜ˇ使接触电阻增大ˇ在引ˇ处将螺杆、螺帽及引ˇ烧坏或熔在一起。ˇ
(2)套管闪络放电也是变压器常见的外表异常ˇˇ之一。空气中有导电性能的金属尘埃附吸在套管表面上ˇ若遇上雨雪潮湿天气ˇ电网系统谐振ˇ遭受雷击过电压时ˇ就会发生套管闪络放电或爆炸。ˇ
(3)在紧固或松动变压器的引ˇ螺帽过程中ˇ导电螺杆跟着转动ˇ导致变压器内部高压ˇ圈引ˇ扭断或低压引出的软铜片ˇ碰造成ˇ间短路。ˇ
(4)在吊芯检修时没按检修规程及工艺标准进行ˇ常常不慎地将ˇ圈、引ˇ、分接开关等处的绝缘破坏或将工具遗忘在变压器内ˇ轻则发生闪烁ˇ重则短路接地。
摘要ˇ在一个建筑物内的电气装置只允许有一个共用的接地装置ˇ并采取等电位联结ˇˇ除或减少电位差。信息技术设备只能通过PEˇ与共用接地装置连接ˇ并实施等电位联结ˇ以等电位联结系统的电位作为信息技术设备的参考电位
关键词ˇ电气装置 信息技术装置 保护接地 范围
１.1需保护接地的范围
下列电气装置外露可导电部分ˇ除另有规定者外ˇ均应保护接地ˇ
ˇ电机、变压器、电器、携带式及移动式用电器具等的底座和外壳ˇ
ˇ电气设备传动装置ˇ
ˇ互感器的二次绕组ˇ
ˇ配电屏ˇˇˇ、控制屏ˇˇˇ、各类ˇ体操作台等金属的框架ˇ
ˇ户内外配电装置的金属构架和钢筋混凝土构架以及靠近带电部分的金属围栏和金属门等ˇ
ˇ封闭式组合电器和ˇ式变电站的金属ˇ体ˇ
ˇ电力电缆和控制电缆的金属护套ˇ穿ˇ的金属管ˇ
ˇ电气用各类金属构架、支架等ˇ
ˇ电缆桥架、电缆ˇ槽及金属支架ˇ
ˇ电涌保护器ˇ
ˇ发电机中性点外壳、发电机出ˇ柜和封闭式母ˇˇ密集型或空气绝缘型ˇ金属外护层ˇ
ˇ装有避雷ˇ的电力ˇ路杆塔ˇ
ˇ在非沥青地面的居民区ˇ无避雷ˇ小接地电流架空电力ˇ路的金属杆塔和钢筋混凝土杆塔ˇ
ˇ安装在配电ˇ路杆塔上的开关设备、电容器等电力设备。
１.2不需保护接地的范围
下列电气装置外露可导电部分ˇ除另有规定者外ˇ可不做保护接地ˇ
ˇ电气装置安装在非导电场所ˇ其地板和墙体对地绝缘电阻ˇ额定电压500V时ˇ绝缘电阻不小于50kΩˇ额定电压超过500V时ˇ绝缘电阻不小于100kΩˇ可使用0级设备。在该场所内ˇ人体伸臂2m范围内ˇ不会同时触及两个外露可导电部分或一个外露可导电部分和任何一个外部可导电部分ˇ在伸臂的范围外ˇ该距离可缩短至1.25 m。必需采取措施防止通过外部可导电部分在该场所之外出ˇ电位。
ˇ超低电压ˇSELVˇ用电设备ˇ
ˇ安装在配电屏、控制屏和配电装置上的电气测量仪表、继电器和其它低压电器等的外壳ˇ以及当发生绝缘损坏时ˇ在支持物上不会引起危及人身安全电压的绝缘子金属底座等ˇ
ˇ安装在已接地的金属构架上的设备ˇ如套管等ˇ应保证电气接触良好ˇˇ
ˇ额定电压220V及以下的蓄电池室内的支架ˇ
ˇ与已接地的机床机座之间有可靠电气接触的电动机和电器外壳ˇ
ˇ双重绝缘的用电设备ˇ
ˇ采用电气隔离保护方式供电的用电设备ˇ隔离变压器的每个绕组ˇ只供电给单台设备ˇ每个绕组供电给多台设备时ˇ各设备间应做不接地的等电位联结。
电器产品按防电击措施划分四类ˇ防间接接触电击措施见下表ˇ
表１ˇ1电气设备和电气装置电击防护措施
设备类别
防护措施
设备部分
装置部分
基本防护
附加防护
0
基本绝缘
ˇ
非导电场所
每台设备电气隔离
ˇ
基本绝缘
保护联结
自动切断电源
Ⅱ
基本绝缘
附加绝缘
ˇ
加强绝缘或等效结构配置
Ⅲ
ˇ制电压
ˇ
SELV和PELV
１.3信息技术装置的接地
IEC标准规定ˇ在一个建筑物内的电气装置只允许有一个共用的接地装置ˇ并采取等电位联结ˇˇ除或减少电位差。信息技术设备只能通过PEˇ与共用接地装置连接ˇ并实施等电位联结ˇ以等电位联结系统的电位作为信息技术设备的参考电位。
IEC标准认为ˇ50 mm2铜质导体作为接地干ˇˇ是材料成本与阻抗之间最好的结合ˇ10 mm2铜质导体作为功能接地最小截面。
信息技术设备接地方法及等电位联结方法ˇ如以下所述ˇ
(1) 放射状连接的保护导体
１ˇ1所示ˇ此法使用了与电源导体在一起的保护导体。每台设备的保护导体为电磁干扰ˇ电源带来的瞬变除外ˇ提供了一个阻抗ˇ对较高的通路ˇ从而使信息技术设备间的信号电缆承受着大部分引入的噪声。因此设备本身必需具有令人满意的高抗干扰性能。
由于信息技术设备提供了专用的电源回路和接地系统ˇ而它们与其他电源回路和接地系统及外部金属物体ˇ隔离ˇ因此使引入的干扰大量减小。
在某些情况下信息技术设备的放射状连接的功能接地和保护导体的星状接地点ˇ如ˇ关配电盘中的PE母ˇˇˇ可以通过连接到总接地端子的一个单独的专用绝缘导体接地。
图１-1放射状连接的保护导体
(2) 使用局部水平等电位联结系统ˇ网ˇ
１ˇ2所示ˇ将信息技术系统的各组成部分等电位联结到一个局部网ˇ联结材料ˇ上ˇ能使常规的保护导体作用得到了补充。这样做能够在靠近等电位网上为信号互联的各组成部分之间提供一个低阻抗的参考电位平面ˇ其阻抗取决于频率和网眼间隔。
与方法1ˇ同ˇ由于整个信息技术系统的电源回路和接地系统ˇ包括等电位联结网ˇ与其他电源回路和接地系统以及外部可导电部分ˇ如建筑物金属件ˇˇ隔离ˇ因此抗干扰性能得到了提高。
图１-2使用局部水平等电位联结系统
(3) 水平和垂直的等电位连接网系统
１ˇ3所示ˇ在建筑物每一楼层都设置等电位联结网ˇ能使常规的保护导体作用得到加强。这些等电位网逐个与建筑物金属构件、电气装置的外露可导电部分和其他用途的金属物做重复的联结ˇ从而实ˇ了楼层间的垂直等电位联结。这种接地方法也可使用一个环状接地干ˇ来延伸建筑物的总接地端子。
这种方法可提供足够低的阻抗ˇ去解决只具有一般抗干扰能力的设备上的大部分噪声问题ˇ解决效果取决于工作和干扰频谱及网眼间隔。但是如若不能将整个网保持封闭状态ˇ是会出ˇ问题ˇ因为所有可能的噪声源都将会被联结到系统上。因此应特别注意网眼的间隔以ˇ散来自此类噪声源的干扰。
图１-3水平和垂直的等电位联结系统
(4) 对泄漏电流超过 10mA 的设备的进一步要求
设备泄漏电流超过10mA 时ˇ该设备应按以下列举的三种可供选择的要求之一进行连接ˇ
1) 高度牢靠的保护ˇ接地ˇ回路
保护导体应具有热稳定所要求的截面或符合下述规定的截面ˇ在两者中取较大者。
a) 当采用独立的保护导体时ˇ应是一根截面积不小于 10 mm2的导体或是两根有独立端头的ˇ每根截面积不小于 4 mm2的导体。
b) 当保护导体与供电导体合在一根多芯电缆中时ˇ电缆中所有导体截面积总和应不小于10 mm2 .
c) 当保护导体装在刚性或柔性金属导管内并与导管并接时ˇ应采用不小于 2.5 mm2的导体。
d) 符合要求的刚性或柔性金属导管、金属母ˇ槽和槽盒以及金属屏蔽层和铠装。
2) 接地连续性的监测
应设置一个或多个在保护导体出ˇ中断故障时能按要求切断设备供电的电器。
3) 使用双绕组变压器
当设备是通过双绕组变压器供电或通过其它输入与输出回路ˇ互隔开的机组ˇ如电动发电机ˇ供电时ˇ其二次回路建议采用 TN 系统。目的是使泄漏电流的通路局部化和减少该通路连续性被中断的可能性。
为易于表达ˇ图１-4中只画了单ˇ系统,系统可以是三ˇ的。
初级和次级回路的控制和保护措施未在图中标示。
C 为滤波电容。
L1和L2ˇ或Nˇ是接至电源进ˇ的连接导体。
PE是从设备的可触及部分到电气装置总接地端子的连接导体ˇ它既用作ˇ类设备的保护导体ˇ也用作Ⅱ类设备的功能接地导体。