【综合】配电变压器及低压开关柜接地浅析(6).doc

10KV配电变压器接地线带电分析 ①
配电变压器及断路器的接地分析 ②
浅谈预防10kV配电变压器烧毁的措施 ⑥
浅析低压配电系统接地的型式分类及特点 ⑨
10KV配电变压器接地线带电分析

故障现象:
8月20日,在恒亚水泥行政楼接线时,发现零线和地线都带电,电压表测得Udn 为180 V ,沿主线路查到变压器,接地线对地电压Ud为150 V ,电流Id为130 A ,由此说明接地线带电,,三相电流表显示为30 A ,130 A ,32 A ,三相负载不平衡,沿线路逐层帅选,发现E栋宿舍楼施工致主线路B相接地。
故障分析:
正常情况下,配电变压器低压侧各相电流Iu+Iv+Iw=In ,接地线上电流为零,Uno=0 ,变压器中性点O与大地等电位。
当线路C点经R地′接地时,电路图为:
C
ID
O
Id R地 R地′

D
R地与R地′串联在U∞上,U∞=220V,Id = U∞/(R地+R地′),若R地=2Ω,R地′=10Ω,则U地′= Id×R地′= 183V ,根据公式可知:变压器接地电阻越大,变压器接地线上的电压也越大。
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配电变压器及断路器的接地分析
1 配电变压器防雷接线
配电变压器防雷接线见图1。
图1 配电变压器防雷、工作、保护共同接地
关于接地电阻的规定
三点共同接地就意味着防雷接地(高压避雷器)、保护接地(外壳)和工作接地(低压中性点)共用一个接地装置,其接地电阻应满足三者之中的最小值,其中防雷接地一般规定小于10Ω,但要有垂直接地极,以利散流。低压工作接地一般应小于4Ω。因而接地电阻主要取决于高压侧对地击穿时的保护接地,一般情况下配电变压器都是向B类建筑物供电的,标准上有规定,只有当保护接地的接地电阻R≤50/I时,高压侧防雷及保护接地才能与低压侧工作接地共用一个接地装置。反过来说,如果采取三点共同接地,则R≤50/I时,其中I为高压系统的单相接地电流。
对不接地系统,I为系统的电容电流,对消弧线圈接地系统,I为故障点的残流。
如果按上述计算结果大于4Ω,则由低压工作接地要求,不得大于4Ω。公式R≤50/I中,50为低系统的安全电压,即高压侧对外壳单相接地时,接地电流流过接地装置的压降不得超过50 V。
而10 kV系统中的电容电流差别很大,有的不足10 A,有的高达上百安或数百安,所以配电变压器三点共同接地时,要根据所在高压系统的情况来确定接地装置的接地电阻,不能笼统地规定4Ω或10Ω。由于接地电阻大小与系统单相接地电流有关,与配变容量并无关,所以现场规程的说法没有道理。有的资料认为,当低压工作接地单独另设时,100 kVA以下的配电变压器的低压侧工作接地电阻,可放宽到10Ω,原因是变压器小,内阻抗大,限制了接地电流,也就限制了地电位的升高。(这解释了为什么夏天测三相不平衡电流零序电流为什么这么大。原因:在于我们选错了测量点,测量的是接地扁铁,其中含有电容电流。正确的测量点在变压器低压零序桩头与变压器外壳接地(保护接地)连接点之间)
关于共同接地的接地方式
除图1的方式外,施工中还会出现其它接地方式,见图2、3。
图2 施工中常用的接地方式
图3 施工中常用接地方式
三种方式中都是共同接地的,采用哪种方式为好,现分析如下。
高压侧避雷器的作用是用来保护变压器高压线圈与外壳之间的绝缘,按图2的接法,高压线圈与外壳之间承受的电压除避雷器残压外,还增加了接地引下线的电感、电阻上的压降,这个压降在雷电流冲击下是不可忽视的,使其保护效果大为降低。
而图3的接法也会产生一个问题,就是低压线圈及中性线全部承受接地装置上的压降,特别是当中性点存在重复接地,接地电阻小于配电变压器接地电阻,且离配电变压器较近时,高压侧避雷器的放电冲击电流将较多流向重复接地,有时会将重复接地的引下线烧断(重复接地线一般较细)。
所以图1的接法较为合理,对高压线圈的防雷保护合理,对低压中性线的冲击也较小,因为部分雷电流已通过接地装置流入地中。

按标准规定,配电变压器台区的接地装置应敷设为闭合环形,并加垂直接地极,这是因为环形内的接触电压比较低,而沿环形接地体走路的行人,其跨步电压也较小,城区的配电变压器大多安装在路边,因常有人走动,为行人安全着想,必须敷设为环形。
环形的大小,一般以5m为直径,这是因为要发挥水平接地极和垂直接地极的散流效果,减少相互屏蔽,降低接地电阻而必需的。但有些安装地点过于狭窄时,则可为椭圆形,短轴距不得低于3 m,见图4,两个垂直接地极宜打在短轴两