二次系统接地范文

二次系统接地范文（精选10篇）

二次系统接地 第1篇

目前, 标准配送式变电站采用了“标准化设计、工厂化加工、装配式建设”模式, 取消了主控室或操作小室, 以预制式组合二次设备舱代替。由于预制舱取消了主控室或操作小室, 可直接安装在变电站内, 紧靠一次设备。并且二次设备已全面实现微机化, 电子元器件要求有比较好的运行环境, 预制舱内的二次设备需承受电磁干扰、过电压冲击、地电网电压升高等恶劣环境的影响, 如果二次系统直接接入一次系统接地网, 不仅对二次设备会产生较大危害, 而且对双端接地的控制电缆屏蔽层来说, 在屏蔽层两端的电压差会产生不平衡电流, 该电流所产生的交变磁场将会在电缆芯线上产生一个交变电压, 严重时将会影响二次设备的正常运行。由此可见, 敷设与一次系统紧密联系的二次系统等电位接地网是十分重要的。

1 舱体二次系统等电位接地网的敷设

预制舱舱体框架参考标准集装箱形式, 由底框、横梁、纵梁、角钢等零件组成, 这些零件均采用焊接工艺进行连接, 保证了框架整体等电位。同时舱体的外墙板与顶板、地板也都由焊接连接, 保证整个舱体外壳的可靠连接。

在预制舱底部沿墙面敷设舱内接地干线, 墙面离地面250mm处设内嵌式检修接地盒和接地端子。6200mm预制舱临时接地端子数量宜为4个 (屏前及屏后墙各2个) , 9200mm及12200mm预制舱接地端子宜为6个 (屏前及屏后墙个3个) , 临时接地端子需设置明显标志。舱内接地干线与舱外主地网采用多点连接, 宜不少于4处, 连接点处需设明显的二次接地标识。

在预制舱基础槽钢下层, 沿屏柜布置的方向敷设不小于160mm2的专用接地铜牌, 将铜排首尾末端连接, 形成闭环回路。铜排间连接采用搭接方式, 铜排的搭接长度应不小于其宽度的2倍, 使用Φ6mm的螺栓进行连接, 形成预制舱内二次等接地网。

舱内的等电位接地网必须用至少4根以上、截面积不小于50mm2的铜排或铜缆与主接地网进行一点连接, 连接方式可采用Φ10mm的螺栓连接。这四根铜排或铜缆应取自等电位接地网与主接地网靠近的位置。

舱内等电位接地网敷设的关键在于与主接地网的一点连接。因此对于所有与舱外联系的等电位接地铜牌都应通过等电位铜排或铜缆汇集到等电位接地网与主接地网的接地点处一点接地, 这样可以有效避免主接地网中的电位差引入到二次设备中。

无论舱内或舱外等电位接地网, 接地铜牌都应使用小绝缘子架起后固定在电缆支架上。接地铜牌随意布置在支架上而不采取任何固定措施, 是不符合设计要求的。

2 舱内控制屏柜的接地连接

2.1 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。屏柜的框架采用焊接工艺, 保证框架等电位。屏柜的盖板、侧板、底板、前门、后门与框架间使用4mm2的黄绿相间塑料绝缘软铜电线 (BVR型) 进行连接, 使得整个屏柜等电位。柜内的各种设备外壳使用4mm2的黄绿相间塑料绝缘软铜电线 (BVR型) 接于柜内接地柱上。由于屏柜安装的槽钢支架是焊接在预制舱地板上的, 因此所有设备与舱体等电位。

2.2 电气接地

舱内屏柜的下方应装设截面积不小于100mm2的接地铜牌, 铜排两端采用Φ6mm的螺丝固定在绝缘子上, 绝缘子用M6×12螺钉固定在机柜上。

屏柜内的保护设备及其它装置的接地端子应通过专用接地线与接地铜牌相连。接地铜牌应使用小绝缘子固定在屏柜的下方, 小绝缘子与铜排的连接应采用Φ8mm螺栓可靠连接。并且铜牌上应均匀排列若干接线柱, 方便电缆屏蔽线、电流或电压互感器二次回路接地线以及其它接地线与之连接。接地柱由螺栓、螺帽及垫片构成。

对于舱内的配电装置, 也应该按照上述原则配置相应的接地铜牌。

柜体与舱体间使用截面积不小于50mm2的铜缆连接。采用螺栓压接连接方式, 利用Φ10mm螺栓将带缆与接地铜排进行压接。

3 舱内控制电缆屏蔽层的接地

舱内所有的控制电缆屏蔽层应双端接地。二次控制电缆屏蔽接地引出线推荐使用国际通用的4mm2黄绿相间塑料绝缘软铜电线 (BVR型) , 屏蔽接地线与屏蔽层的连接采用焊接方式, 焊接时要采取防护措施, 防止温度过高损坏芯线绝缘, 如用绞接方式, 应确保连接可靠。采用压接方式, 使用Φ6mm的螺栓连接至100mm2的接地铜排处。

4 舱体壳体接地

舱体外部的底框四角部位利用不锈钢材质焊接4个接地点, 分别利用Φ10mm螺栓连接60mm×8mm (截面480mm2) 的镀锌铜排接至大地600mm深处;与主接地网连接, 连接采用焊接方式。

5 结语

二次系统等电位接地网可以有效降低主接地网内不平衡电压引入至二次系统。在预制舱生产制造过程中, 不仅要保证等电位接地网本身的正确性, 而且要尽可能保证外观的统一、整齐。

摘要：针对目前预制舱二次系统等电位接地网敷设不统一的现象, 分别从舱体二次系统等电位接地网的敷设、舱内控制屏柜的接地连接、控制电缆屏蔽层的接地、舱体的壳体接地等方面提出切实可行的实施方法。

关键词：预制舱,等电位接地网,接地铜牌

参考文献

[1]李滨皑.电力系统二次设备的接地和接地铜牌的敷设[J].华东电力, 2005, 33 (9) :60-63

[2]刘帆.变电站二次电缆屏蔽层接地方式探讨[J].电网技术, 2003, 27 (2) :63-67

二次系统接地 第2篇

关键词：电压互感器 二次回路 异常分析

微机保护装置都有较完善的电压互感器TV（Transformer Voltage）断线检测功能，当系统正常运行时发生TV二次回路断线，能够及时给予指示并闭锁故障时可能会误动的保护；但是，TV二次两点或多点接地，可能表现为微机保护判断为TV断线，还可能在系统故障时才反映出来。

1、TV异常原因分析

TV异常现象发生后，现场检查220 KV母线电压转接柜单相58 V，相间电压105 V，单相对地A、B、C电压分别为30 V、80 V、78 V，N600对地电压30V。

在35KV盘顶N600小母线打开与220 KV连接的电缆芯，断开后发现220KV母线电压N600电压升至58 V，4条220 KV线路保护装置TV断线信号恢复。然后恢复与220KV连接的电缆芯，告警恢复为N600电缆芯打开前状态。

检查中发现主接地线N600电流很大，10A电流表满挡，顺电流查找，发现吕大II线线路TV二次N600中存在电流，在吕大II线线路保护柜打开吕大II线线路TV二次连片，保护装置恢复正常，母线电压恢复正常，吕大II线线路TV二次电压A609为0V，N600为58 V。

保护装置电压输入的中性点在控制室已经经过保护小室联通的N600母线在35 KV保护小室接地，此时吕大Ⅱ线线路TV二次回路A609经小电阻接地，由此形成TV二次回路两点接地。其余220 KV保护装置N600二次回路中由于未流过电流，而未叠加零序電压，装置采集的电压为N600发生漂移的对称电压，不会判为“TV断线”。

而在35 KV盘顶N600小母线打开与220 KV连接的电缆芯后，220 KV的N600形成了58 V的等电位网，不存在接地漂移，没有零序电压，4条220 KV线路保护装置TV断线信号恢复。主变压器保护此时报中压侧“TV断线”，是因为主变压器保护用35 KV小室N600，与220 KV小室N600不为一个N600，此时主变压器保护自产零序电压为58 V，装置判为“TV断线”。

在下一步工作中，应对出现问题的220 KV线路相连的断路器汇控箱至TV本体端子盒二次电缆，恢复原有接线方式。

2、TV二次回路多点接地的危害

对于采用母线TV的保护来说，TV二次回路异常可能造成该母线上所有保护的不正确动作，后果是非常严重的。还有可能对平时正常运行未造成影响，只有在系统故障时才反映出来，从而造成阻抗元件及方向元件的不正确动作。

检查方法为，其一，使用毫安级钳形表，在主控室TV接地点根部进行测量，实测值对照上述条件，判断是否存在两点或多点接地，如判断存在两点或多点接地，则需进行查找并予以消除（重点查找各电压等级TV端子箱处），直到符合实测值要求。其二，在电压互感器二次回路N600的永久接地线旁并联接入滑线小电阻（10Ω）与永久接地点连接，打开原永久接地线，改变滑线电阻值，测量接地线流过的电流（使用毫安级钳形电流表），若接地线流过的电流不发生变化是一点接地；若接地线流过的电流发生变化，则是两（多）点接地。

3、出现“TV断线”异常时的分析判断

对于现场工作人员来说，当监控系统报出“TV断线”异常时，如何进行分析以确定TV断线的性质，正确进行故障分析查找，使系统恢复正常运行是最主要的。

3.1电压互感器一次设备实际发生断线故障

对于采用母线TV的保护来说，母线一次设备TV断线时表现有以下几方面。

a）所有接于该母线TV的保护装置都将报出“TV断线”信号。

b）母线电压表、母线电压遥测无指示或指示降低；有功功率、无功功率表转慢；有功功率、无功功率遥测值无指示或指示降低。

对于采用线路TV的保护来说，线路电压互感器断线时，即本线路TV所接保护装置发出“TV断线”告警，本线路电压表、线路电压遥测值无指示或指示降低。

3.2二次回路问题引起的TV断线

二次回路问题造成保护装置判为TV断线原因有以下几方面。

a） TV二次侧短路造成二次熔断器熔断或二次快分小开关跳开，电压二次回路断线。电压二次回路短路的原因主要可能为人为误碰、异物、污秽、潮湿、小动物等。

b）电压回路端子松动，功率表线圈断线，重动继电器卡涩或断线，回路隔离开关转换接点接触不良。

c） TV二次电缆绝缘损坏，电缆芯接地引起TV二次线中流过电流，各相电压及N600电位变化引起装置判断为“TV断线”。

TV断线时的故障点查找办法有以下几方面。

a）单套保护装置报“TV断线”，应考虑本保护装置的电压小开关是否断开，该保护回路电压二次接线是否松动，该套保护所用电压切换装置重动继电器是否正确励磁，接点是否动作良好。

b）接于1条母线TV的双套保护装置中的l套保护装置均发“TV断线”告警，而接于此条母线TV的另1套保护装置均未报警，测量及计量回路电压、功率均无问题时，应考虑此电压互感器端子箱中2个保护用电压快速小开关中的一个断开造成。

c）若保护装置均未报警，而电压显示或遥测值异常，核算该变电站有功无功不平衡时，应考虑电压互感器计量回路接线松动、断线、计量用电压快速小开关断开。

d）告警的保护装置不是按照接于母线的规律分布，同时，测量N600电位不为0V，测量N600接地点有电流流过，此时可判断是TV二次回路出现多点接地。

参考文献：

[1]李志兴，许志华.电压互感器二次回路接地点的分析[J].电力自动化设备，2010，130（10）： 141-144.

[2]力振国，邢晓花，电压互感器二次回路异常对线路保护的影响[J].山西电力，2010（5）：16-17.

[3]李邦云，左可飞，罗达.分散式500 KV变电站电压互感器二次回路一点接地的改进[J].电力自动化设备，2010（ 8）：141-143.

[4]赵武智，高昌培，林虎.电压互感器二次回路一点接地检查及查找多个接地点方法[J].电力自动化设备，2010（6）： 148-150.

浅谈电力系统二次设备的接地技术 第3篇

1 接地网的技术要求

1.1 网内电压线

在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接地网上就自高向低存着不均匀的电位。

某变电站在进行系统单相短路接地实验时曾进行过地网中心入地时, 地网中心对2Km, 对地网边缘的电位升高是117V;当28660.7A的短路电流同一地点入地时, 电压分别升高为307V和140V。从这个试验可以知道当时的地网阻约为0.1Ω, 若以2004年另一电站最大站内单相短路电流5 7 K A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5.7 k V和2.6 k V。

可见站内单相短路接地时, 地网上的电压差是必然存在的, 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。

1.2 技术指标要求

原《电力设备接地设计技术规程》 (SDJ8-79) 对中性点直接接地系统的接地电阻的要求如下:R2000/l

R0.5Ω, 当1>4000A时,

同时规程也提到了在高土壤电阻率地区接地电阻可以放宽到5Ω, 但同需要验算接触电势和跨步电势, 施工后应进行测量, 并绘制电位分布曲线等措施。

对于大型的大接地电流的接地网的要求, 除了需尽量减小接地电阻外, 更要注重采取必要的均压措施使整个保护范围内的电位分布平衡。

2 二次设备接地的种类

2.1 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设备的外壳接地, 要求用专用接地线接地排上。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。

2.2 逻辑接地

电子设备内部都有电位存在, 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, 必须把设备的外壳与屏内接地排连接。

2.3 模拟量回路接地

模拟量回路接地是出于人身和设备安全的考虑, 将设备T A、T V回路进行的接地。为防止这些回路测量出现误差, 对这些回路都要求一点接地。除相互之间有电气连接的TV或TA要求在控制室内一点接地外, 其它独立的回路一般都要求在现场一点接地。

2.4 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, 应采用隔离变压器的方式供电。

3 电缆屏蔽层的接地方式

3.1 电厂、变电站的主要干扰源和防范措施

(1) 磁场干扰。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感应电流, 同时会在电缆心线上产生1人上交变的感应电压, 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, 而屏蔽层不接地都是不会产生电流, 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) 电场耦合 (电容耦合干扰) 。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。

(3) 电磁辐射。高频干扰信号通过空间辐射方式向电缆传送的干扰信号, 可采用编织材料组成的屏蔽层来反射合吸收辐射干扰信号, 与接地无关。

3.2 电缆屏蔽层不同接地方式的实验事例

某电力公司实验研究所曾对3种不同的电缆屏蔽层接地方式做过实验。

控制回路电缆屏蔽层未接地, 操作隔刀闸投切220kV空载母线, 在拉弧过程中使用电源电缆心线感应电压过高, 击穿控制电源子排。将屏蔽层一端接地后, 感应电压明显降低, 未再出现电源短路现象。

二次电缆屏蔽层一端接地, 操作隔刀闸投切500kV空载母线, 测得二次回路感应电压峰峰近值4 0 0 0 k V。二次电缆屏蔽层两端接地, 操作隔刀闸投切500KV空载母线, 测得二次回路感应电压峰-峰近值300V。

3.3 屏蔽电缆接地方式的总结

从主要干扰源的防范措施可以看到, 为防止电磁场的耦合干扰问题, 将电缆的屏蔽层两端接地是较好的解决方法。

屏蔽层两端接地的方式, 相当于并联在地网上, 地电网中的电流会有部分从屏蔽层流过产生噪声电流, 这个电流在正常运行时会在电缆心线上产生一个干扰电压。若是传送比较高的电压或电流的电缆, 干扰信号的比例相当小, 完全可在二次设备的接收端消除;诺是传送弱电信号的电缆 (如通信电缆) , 信号用很可能会是一个较大的干扰, 所以对于传送弱电信号的电缆还是采用1点接地方式比较合适。对十分重要的信号也可以采用双屏蔽层的电缆传送, 内层1点接地, 外层2点接地。

从上述地电网的电位差中可以知道, 在站内单相短路接地时, 由于电压差的存在, 电缆的屏蔽层中很可能会流过一个比较大的电流, 导致电缆或端子箱有被烧毁的危险。为防止这种情况的发生, 除了尽量降低接地网电阻外, 采用适当的降低电压差分布的方法也是可取的。

4 二次设备专用接地铜排的敷设

4.1 一次开关场的敷设要求

在电缆沟内电缆支架上用小绝缘子架起100mm2铜排, 首尾相连, 布成可以覆盖所有二次端子箱的铜排环网。现场端子箱内的小接地排用小于300mm2的绝缘导线与铜排连接, 为安全可靠起见, 柜内小接地排地应同时与主体网相连。铜排应用不小于1500mm2的绝缘导线在远离易发生单相接地短路电流入地点明显接地点处与主地网1点连接, 并定期检测该接地点的接地电阻。为降低接触电阻, 应采用压接方式连接各连接点, 连接点镀锡处理。

4.2 保护室的敷设要求

在保护小室电缆层电缆支架上有小绝缘子架起100mm2铜排, 首尾要连, 布成可以覆盖所有与一次设备有电气联系的控制保护柜的铜排环网。保护屏内的小接地排用不小于30mm2的绝缘导线与铜排连接, 为安全可靠起见, 柜内小接地排也应同时与主地网相连。铜排应用小于150的绝缘导线, 在电缆竖井中明显接地点处与主体网一点连接, 并定期检测该接地点的接地点的接地电阻。为降低接触电阻, 应采用压接方式连接各连接点, 连接点镀锡处理。

5 结语

以上是作者对各电厂在执行电力系统反事故措施要求的敷设保护专用接地铜排时的不同做法, 及变电站主接地网在站内有高压短路接地点时, 电压的分布情况;和分析了二次设备及电缆的不同接地种类和接地要求, 特别指出了对于电缆的屏蔽层的接地问题, 提出了敷设二次设备专用接地铜排的具体方法。

摘要：本文是作者结合自己多年来对电力行业工作的经验, 论述在采用合适的接地方式, 低电阻的地网以及恰当的均压措施后, 可以有效地提高二次设备的抗干扰能力, 减少二次设备异常动作的发生, 保证站内单相智短路接地时的动作可靠性。

二次系统接地 第4篇

关键词：小接地电流系统 单相接地故障 MATLAB软件 零序电流

中图分类号：TM727 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）12（b）-0094-02

1 小接地电流系统仿真模型

1.1 中性点不接地系统的仿真及理论分析

利用MATLAB/Simulink建立一个中性点不接地系统的仿真模型，如图1所示，电源采用模块“Three-phase source”， 三相电源电压37kV，频率50Hz，内部Y型链接。输电线路L1～L4，均采用“PI Section Line”模型，线路的长度分别为1km、200km、120km、165km，线路其他参数：

正序电阻，

正序感抗，

正序容抗，

负序电阻，

负序感抗，

负序容抗。

负荷Load1、Load2、Load3、Load4均采用“Three-phase Series RLC Load"模块，有功负荷分别为3MW、0.5MW、6MW，2MW负荷其他参数：线电压37kV，频率50Hz。

选择在第1条线路出线的1km（即L1与L2之间）处发生C相接地（接地电阻忽略不计）。

根据以上设置的参数，经过计算，系统在第1条线路出线的1km处（L1与L2之间）发生C相金属性接地时各线路始端的零序电流有效值为：

同理可得

，

接地点的电流为

1.2 中性点经消弧线圈接地系统的仿真与理论分析

在图1的基础上，在电源的中性点上接入一个电感线圈，其他参数不变。（如图2）

要使接地点的电流近似为0（即完全补偿），应满足

式中，L为消弧线圈的电感；为系统三相对地电容。

可求得

要实现完全补偿应有

完全补偿和欠补偿都可能出现串联谐振过电压的问题，实际工程应用中常采用过补偿方式并且过补偿度一般为10%，则消弧线圈的电感应为

2 仿真结果分析

仿真时间设置为0.5s，选择0de15s算法，利用Powergui模块设置采样时间为，系统在0.1s时发生C相接地（接地电阻不计）。

2.1 不接地系统的仿真结果及理论分析

系统在0.1s时发生C相接地，C相电压为零，AC、BC相间电压升高倍，仍然保持对称，所以对负荷并没有影响。各电气量的变化情况如图3所示

由图3可知，各线路始端零序电流以及故障点接地电流的有效值为

，

，

，

与理论计算值大致相等。

从图3可以看出，在中性点不接地方式下，非故障线路上的零序电压滞后零序电流90°；故障线路上的零序电流等于全系统非故障元件对地电容电流之总和，且滞后零序电压90°；由此可以得出故障线路和非故障线路上的零序电流方向相反，与理论分析相一致，如图4所示。

2.2 经消弧线圈接地系统的仿真结果及理论分析

从图可知，当单相接地故障的暂态过程结束后，故障点的接地电流的有效值在9.3A左右，远小于中性点不接地系统的接地电流，因此补偿效果十分明显。

由图6可知，非故障线路上的零序电流仍是其电容电流，方向由母线流向线路，滞后于零序电压90°，这与中性点不接地系统是相同的。（如图5）

但是在这种情况下故障线路上的零序电流远大于其电容电流，方向也由母线流向线路。因此，无法根据零序电流方向的不同来判断故障线路。

3 保护措施

3.1 零序电压保护

在小接地电流系统中出现单相接地故障时，同一电压等级母线上将出现很大的零序电压，根据此特点，一般在母线上装设单相接地的监视装置，其原理接线如图7所示。

3.2 零序电流保护

当某一条线路上发生故障时，非故障线路和故障线路上的零序电流相差很大，而非故障线路上的零序电流仅为其电容电流，远小于故障线路上的零序电流，零序电流保护正是基于此差异来保证动作的选择性，保护装置的动作整定值为：

其中每相线路对地电容。

3.3 零序功率方向保护

中性点不接地系统中故障线路与非故障线路零序电流的方向相反，零序功率的流向也相反，而零序功率方向保护就是基于此特点来实现对线路的选择性保护。

4 结语

由以上可知，利用MATLAB软件对中性点非直接接地系统的单相接地故障进行建模和仿真，能够快速而准确地反映出故障线路和非故障线路上电压、电流、零序电压和零序电流的变化情况，并根据它们之间的差异提出相应的保护方案。

参考文献

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[7]苏战涛，吕艳萍.小接地电流系统单相接地故障选线研究的新发展[A].全国高等学校电力系统及其自动化专业第十九届学术年会论文集[C].848-851.

二次系统接地 第5篇

1.电源接地方式的实际影响分析

通常情况下, 变电站二次系统的电源由变压器提供, 具体包括TT、TN、IT三种接地形式, 不同的接地形式产生的实际影响具有较大差异。

(1) TN系统影响分析

TN系统中, 变压器外壳、铁芯等构件与保护线和零线使用同一个接地点, 而此接地点最终与公共地网连接, 即在二次柜内部同时连接有火线、零线以及保护线, 如图1所示。

如再次状态下, 发生工频接地会雷击事故, 就会在过大的冲击电流作用下, 导致接地点电位大幅度波动问题, 进而引发二次系统的电位波动, 最终影响设备的正常工作状态。

(2) TT系统

TT系统即二次系统中的直接接地点, 此时电气设备的外露导电部分直接与接地装置相连, 此接地装置与低压系统中的接地点并无关联。

虽然TT系统中的接地装置在理论上是独立的, 但在实际应用过程中, 其仍需与对应的接地体连接, 通过接地体即可对二次系统造成影响。

2.二次独立地网基本特点分析

通过上述分析可知, 如将一次系统与二次系统按照统一的接地设计连接地网, 在一次系统遭遇雷击等故障时, 就可能通过地网, 对二次系统造成影响。为进一步保障二次系统的运行安全, 应将其设计为独立的接地模式。就二次系统而言, 其本身雷击接闪故障概率较低, 且供电容量相对较小, 不可能发生如一次系统一样的故障, 故而应重点减小其工频电阻和直流电阻。

3.二次系统接地设计分析

从电源接地方式的角度分析, 选择使用独立地网设计后, 二次系统接地就是纯粹的TT方式。此时, 二次系统中所有金属外露部分均与独立地网相连, 且绝缘于建筑内部的地板槽钢等结构。

(1) 供电回路设计分析

供电回路相关设计中, 应在二次系统与变压器间增设相应的隔离变压器, 其铁芯与一次地网相连。隔离变压器在隔离一次系统与二次系统“地”的基础上, 实现了对于电源线干扰的隔离。同时, 由于其内部铁芯具有高频阻断的作用, 干扰仅能借助一次、二次绕组间的寄生电容完成向后传播, 极大地削弱其不良影响。

(2) 互感器二次回路设计分析

就抗干扰要求而言, 地绝缘与互感器二次回路设计是一种相对理想的设计方案。但出于设备和操作人员的安全问题考虑, 避免出现因一次设备绝缘问题, 造成二次系统进入高压的情况, 在二次回路中进行接地设计同样具有必要性。但二次回路接地应区分于一次地网, 与二次地网连接。同时为避免出现空间干扰, 还应在二次回路电缆表面设置相应的屏蔽层, 屏蔽层绝缘于一次地网, 并在控制室中与二次专用地网连接。将一次地网和屏蔽层绝缘的目的在于直接阻断地网的冲击, 虽然仍存在部分干扰传递至屏蔽层, 但其强度微弱, 实际影响较低。

(3) 开关检测回路相关设计分析

开关检测回路设计如右图所示。

就开关检测回路而言, 与DI干接点回路连接的电缆应选择屏蔽电缆。屏蔽层和二次系统中的金属裸露外壳均应遵照“一点接地”相关要求, 与二次地网相连。由于屏蔽层的存在, 一次地网受到的DI回路影响极其微弱, 进而达到了相应的保护目的。

(4) 输出控制回路相关设计分析

通常情况下, 输出控制包括数字电路电源、直流马达电源和出口继电器电源三组电源, 在实际设计中, 应保持三组电源间的隔离设计。直流马达电源应遵照“一点接地”相关要求进行接地设计, 为降低断电时的电磁辐射, 应在其马达两端设置相应的压敏电阻。屏蔽电缆应进行一端接地设计, 以提高系统的安全性。

结语

综上所述, 传统的一次系统与二次系统相连的接地设计存在较大的局限性, 为提高系统的运行安全, 相关部门应将二次系统设计为独立接地的模式, 并对供电回路、开关检测回路等进行调整, 以确保系统运行的安全性。

参考文献

[1]丁卫东.变电站二次系统独立地网及接地设计[C].//第十八届输配电技术研讨会暨华东六省一市电机工程 (电力) 学会输配电技术研讨会论文集, 2010.

[2]张卓为, 王向平.有效接地系统中变电所的接地设计探讨[J].电力勘测设计, 2010 (06) .

[3]鲁志伟, 马文婧, 宋文国等.新立变电站接地系统安全性能研究[J].东北电力大学学报, 2012 (06) .

二次系统接地 第6篇

关键词：500kV变电站,二次系统,综合防雷接地

雷电一直是威胁电力系统安全稳定、节能经济高效运行的主要因素之一, 尤其对于运行于雷电频发的山区地区的变配电电气设备而言, 构筑完善的综合防雷接地保护方案就显得非常必要。因此, 对雷电入侵500k V变电站二次设备的途径、危害程度, 以及产生各种干扰的机理进行系统认真的分析研究, 并结合变电站实际情况提出改善变电站综合防雷性能的稳定可靠防雷接地方案, 已成为变电站继电保护研究人员研究的一个重要课题。

1 雷电对变电站二次系统的危害

1.1 雷电干扰危害

雷击对500k V变电站的电气一次和二次设备均会产生较大的危害。雷击变电站对变电站电气设备一次侧的主要危害表现为:当雷击变电站时, 会引起输电线路出现过电压现象, 从而造成输电线路对地或相间出现闪络、损坏变压器以及电气开关设备等。当雷击变电站造成一次回路受到强电干扰或二次系统受到强大的电磁干扰时, 就可以通过控制线路传导、感应、甚至辐射等途径侵入到二次系统中的电力电子元件上, 使变电站整个二次系统出现误动或拒动等现象, 甚至引起二次系统整体瘫痪等严重事故;如果侵入二次系统的干扰水平超过设备最高耐压水平时, 就会导致二次系统中的某些电力半导体元器件发生击穿损坏现象, 给变电站带来巨大经济损失。

1.2 感应雷对变电站二次系统的危害

感应雷虽没有直击雷所带来的影响那么猛烈, 其变化率也较为缓慢, 感应雷是变电站二次系统雷击危害的主要破坏源。感应雷对变电站二次系统的危害主要表现为:当雷云间放电或雷云对地放电时, 会在变电站附近的输电线路、通信信号线路、设备连接线等处产生一个幅值较高的电磁感电势并经连接线路入侵到二次设备系统中, 使串联在雷击线路之间或线路末端的二次系统电子设备由于感应过电压而受到损坏。

2 500k V变电站二次系统综合防雷接地保护措施

500k V变电站二次系统应从加装雷电过电压保护设备和引入合理等电位面两个方面入手, 构筑完善可靠的综合防雷接地保护方案。

2.1 加装雷电过电压保护设备

2.1.1 电源部分防雷措施

为了尽量降低雷击感应雷侵入二次系统电源线路的过电压水平, 保障二次系统安全稳定运行, 按照国际电工标准IEC1312-1相关技术标准要求, 500k V变电站二次系统通常需要设计多级综合防雷保护措施。500k V变电站二次系统电源部分典型三级防雷保护方案如图1所示。

从图1可知, 变电站二次系统电源部分入户线路为低压架空线路, 在引入电缆处宜选择三相电压开关型防雷保护SPD设备作为电源部分的第一级保护;在二次系统分配电柜电源线路输出开关端应选用限压型防雷保护SPD设备作为电源部分的第二级保护;在二次系统电子信息设备的电源输入端处应选用限压型防雷保护SPD设备作为电源部分第三级保护单元。在SPD设备搭配上, 若上一级电涌保护器选用开关型SPD设备, 而次级防雷保护SPD选用为限压型时, 两级保护SPD设备间连接电缆间距应不超过10m;若两级保护均采限压型防雷保护SPD设备时, 其连接电缆间距应不超过5m, 以保证电源部分三级保护设备发挥出其应有的防雷保护性能水平。

2.1.2 信号部分防雷措施

对于变电站二次系统中的信号部分, 过电压保护器一般安装在二次系统通信线路两端的RS-232接口处。同时在保护器中所设定的保护线数量应根据变电站二次信号回路实际需求来确定, 其起动电压值应根据信号部分接口工作电平值来进行整定, 且过电压保护器的频率特性应满足变电站通信单元通信速率的要求, 以保证通信部分具有良好防雷匹配性能。

2.2 等电位连接设计

为了彻底消除变电站二次系统中由于雷电引起的破坏性电位差, 在进行等电位接地网设计时, 应实行等电位面连接的接地保护系统。500k V变电站二次系统的电源线、信号线、以及其它不能直接接入共用接地网的金属管道等, 均需要通过瞬态浪涌过压保护器 (SPD) 设备进行等电位有机连接。同时在各内层保护区的界面处也应按照上述保护接地原理构筑局部等电位接地网, 并将各个局部等电位母排进行有机互谅, 最后再与主等电位连接母排进行互连, 以消除变电站二次系统中计算机网络设备间的电位差。500k V变电站二次系统通常用30ram30ram的铜排敷设在中控室机房地板下, 然后将机房内所有网络设备的金属外壳与铜排连接成等电位网, 再将铜排与机房接地网可靠连接。一旦变电站二次系统地线上有雷电反击效应时, 与接地网相连接的计算机网络设备等均能处于同一电位值上, 即便有雷电反击也不至于损坏变电站二次系统设备, 保证其高效稳定的运行。

参考文献

[1]张纬, 何金良, 等.过电压保护及绝缘配合[M].北京:清华大学出版社, 2002.

二次系统接地 第7篇

为了人身和二次设备安全,电压互感器(TV)二次回路必须接地,且不允许多点接地,只能一点接地[1,2]。若TV二次回路两(多)点接地,当电网发生接地故障,变电站地电网流过很大的电流,保护装置取得的电压将附加与接地电流成正比的电位差分量,从而引起保护装置的电压采样严重畸变,造成保护装置误动或拒动[3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13]。对多个接地点的查找,目前采用停运设备对电缆芯线方法[14],在实施过程中给电网运行带来很大安全风险,因此,在运行变电站、发电厂不停运设备情况下,检查TV二次回路是否只一点接地,以及查找多个接地点非常重要。

1 TV二次回路N600一点接地等值电路

运行变电站、发电厂TV二次回路N600一点接地,TV二次回路的电缆对地存在分布电容,设TV二次回路电缆的分布电容等值为电容C,TV二次负荷为Rf,TV二次电压为U,如图1所示。

TV二次回路对地绝缘阻抗大于或等于1 MΩ[15],TV二次回路电缆阻抗Z,则分布电容等值容抗为1/(jωC)相对Z呈高阻抗,即满足条件。由电势U、阻抗1/(jωC)、永久一点接地的连接线构成回路,等值电路如图2所示,且存在关系如下:I=jωCU。

在控制室永久一点接地的连接线串入滑线电阻R,等值电路如图3所示。

流过TV二次回路N600永久一点接地线电流为

控制串入滑线电阻R值在0~10Ω范围变化,满足条件R垲1/(jωC),则回路电流仍为I=jωCU,保持不变。

2 TV二次回路N600两点接地等值电路

运行变电站、发电厂TV二次回路N600除在控制室一点(点O)接地外,还另存接地点F,如图4所示。

设两接地点在地网上存在电势差U2,点F与点O间电缆阻抗为Z′,等值电路如图5所示。

其中,If为流过接地支路的TV二次负荷电流。

由于Z′阻值很小,将R值由0调整为10Ω,则电流I发生显著变化。

同样,设接地点F与点O间N600支路电流为I′:令R=0,则;R=10Ω,则I′≈If。

将控制室一点接地连接线的串入滑线电阻R由0调整为10Ω,则存在接地点F的N600支路电流I′发生显著变化。

对不存在接地点的N600支路,N600支路电流为TV二次负荷电流,与控制室一点接地连接线的串入滑线电阻R变化无关,在将R值由0调整为10Ω时,电流不发生变化。

3 检查TV二次回路N600只一点接地方法

在控制室TV并列屏零相小母线(N600)一点接地位置按照图6进行试验接线(图中,(1)氧化锌击穿保险(250 V),(2)S为刀闸,(3)S1为刀闸,(4)滑线电阻,(5)控制室一点接地连接线)。执行下列步骤:

a.合上刀闸S,解开控制室一点接地的连接线,调整滑线电阻R为0,合上刀闸S1,断开刀闸S,测量滑线电阻R上电流(用高精度钳型电流表,毫安级);

b.合上刀闸S,断开刀闸S1,滑线电阻R增加为10Ω,合上刀闸S1,断开刀闸S,测量滑线电阻R上的电流;

c.对比、分析滑线电阻R上测量电流,若电流发生改变,则该变电站、发电厂TV二次回路N600为两(或多)点接地,若电流不发生变化,则该变电站、发电厂TV二次回路N600只一点接地。

4 查找TV二次回路N600两(多)个接地点方法

在控制室TV并列屏零相小母线(N600)一点接地位置按照图7进行试验接线(图中,(1)~(5)同图6中),合上刀闸S,调整滑线电阻R值为10Ω,合上刀闸S1,解开控制室一点接地的连接线。在控制室并列N600线(N线或零相小母线)各支路(横向查找)用钳型电流表测量支路电流。对每一N600支路依次执行下列查找步骤:

a.用高精度钳型电流表钳住N600支路不动;

b.断开刀闸S,测量钳住N600支路电流值I;

c.合上刀闸S,测量同一N600支路电流值I;

d.对步骤b、c测出的电流I进行比较,若电流发生变化,则该N600支路存在接地点。

对存在图7所示接地点F的N600支路1,在找出存在接地点的支路1后,向接地点方向(或该支路的支路方向)执行TV二次回路N600多个接地点查找方法步骤a~d,找出接地点F所在位置(纵向查找)。

在拆除F接地点后,转入检查TV电压二次回路N600一点接地步骤,核实该变电站(电厂)TV二次回路N600是否只有一点接地,若只有一点接地,查找工作结束,否则继续进行两(多)点接地查找。

5 结论

所提出的一点接地检查及查找多个点接地方法为运行变电站、发电厂检查TV二次回路N600只一点接地提供可靠依据,成功解决了南方电网所属运行变电站、发电厂TV二次回路一点接地检查和多个接地点的查找。该方法在实践应用中得到了检验,特别是在不停电情况下,为查找TV二次回路N600两(多)点接地提供了有效、便捷手段。

摘要：针对运行变电站、电厂电压互感器二次回路N600存在一点接地和两(多)点接地难以检查和查找的问题,提出了在不停电情况下的检查和查找方法。通过建立运行变电站、电厂电压互感器二次回路N600存在一点接地、两(多)点接地的电压互感器二次回路的等值电路,对比了两者间的差异,提出在电压互感器二次回路N600的永久接地线上串入小电阻,改变电阻值,测量永久接地线流过的电流,若永久接地线流过的电流不发生变化是一点接地;若永久接地线流过的电流发生变化,则是两(多)点接地。实践证明,该方法成功地检查和查找出电压互感器二次回路一点接地或两(多)点接地故障。

二次系统接地 第8篇

电压互感器的作用是将一次高电压经电磁变换成二次低电压,供保护、自动装置及测量、计量用。国网公司下发的“十八项反事故措施要求,电压互感器二次绕组公共端应在继电保护室可靠地一点接地”。据此接线理论上讲,当电压互感器二次回路发生接地时,故障相电压降低且基本为零,其它正常相电压应不发生变化。但在某330 k V变电所曾因330 k V电压互感器二次发生单相接地短路,造成非故障相电压升高,从而导致主变过激磁保护误动作。

理论上在理想状态下,当电压互感器二次发生单相接地短路时,故障相电压应基本为0 V,非故障相电压保持不变,但在实际发生电压互感器二次单相接地短路故障时,非故障相电压将升高,故障相电压不为0 V。该文将通过对不同变电所的不同电压互感器二次回路的实际调查和模拟短路试验,详细分析其产生的原因。

1 某所主变电压互感器二次模拟实验及调查分析

1.1 主变电压互感器二次回路阻抗测试(表1)

1.2 主变电压互感器二次模拟短路试验1

1)电压互感器二次N600在户内一点接地,模拟户内A相接地短路,户内监测数据,试验接线如图1所示。

2)试验数据(表2)

3)试验结果分析

当N600接地点在保护室一点接地,并在保护室发生一相电压接地时,在保护屏处测得的非故障相电压有所升高,但幅值不太大。结合试验数据(表2)中的短路电路电流45.76 A以及结合主变电压互感器二次回路阻抗测试(表1)中A601N600线芯阻值测试结果(0.719Ω),根据欧姆定律可得,此时户外端子箱处N600对地电压为:

又电缆线芯在故障时主要呈阻性,并且故障电流是由UA电压源产生的,因此短路电流在保护室至一次PT的N600线芯上产生的压降的电压ΔU与UA相位一致,即如图2所示。

则,根据余弦定理可得,

排除测量误差、计算角度误差等误差因素,可以认为计算结果与实际测得UB′=67.54 V,UC′=68.25 V基本一致。

而测到的A相电压幅值(19.66 V)实际上是短路电流在流经短路线、变流器、保险时产生的电压降,虽然短路线、变流器、保险、录波器IA通道形成的电阻未知,但可通过图3所示等效电路求得,其中ΔU′为短路电流流过便携式录波器测户内N600对地电压的2UA通道时产生的压降(7.99 V),则,UA′=UA-Id0.719-ΔU=UA-45.760.719-7.99≈20.9 V,与实测值基本一致。并由此可以推算出短路线、变流器、保险、录波器IA通道形成的电阻为r=20.9 V/45.76 A≈0.46Ω。

1.3 主变电压互感器二次模拟短路试验2

1)电压互感器二次N600在户外一点接地,户内模拟A相接地短路,户内监测数据,试验接线如图4所示。

2)试验数据(表3)

3)试验结果分析

由于N600接地点在户外端子箱处,在户内发生接地短路时,短路电流未流经N600芯线,故保护室内的N600的电压未发生位移,所以保护屏处UB、UC对保护室内的N600的电压不变。

从试验接线图可以看出,此时录波器监测的UA电压实际为短路电流在短路线、变流器、保险、录波器IA通道形成的电阻上的压降减去保护室内的N600对地的电压ΔU′(7.28 V),并且根据1.2.3条计算的结果,可知短路线、变流器、保险、录波器IA通道形成的电阻为r=0.46Ω,则,

UA′=Idr-ΔU′=58.90.46-7.28≈20.1V,与实际测得的20.3 V基本一致。

2 结论

1)当电压互感器的二次N600接地点在户内时,不论电压单相短路发生在户内还是户外,短路电流均要流经芯线,由于线芯客观存在阻抗(主要呈阻性),当大电流从中流过时将产生电压,从而导致户外端子箱处的N600的电位相对于保护屏处的N600发生位移,所以非故障相的电压相对于保护屏处的N600都将有不同程度的升高,故障相存在的残压实际上是短路电流流经故障短路线时产生的压降,等效电路如图5所示。

2)当电压互感器的二次N600接地点在户外时,不论短路发生在户内还是户外,由于短路电流均不流经芯线,所以户外端子箱处的N600的电压对于保护屏处的N600不发生位移,所以非故障相的电压对于保护屏处的N600将不会升高,但故障相仍然存在残压。

3 预防措施

1)在电压互感器二次回路设计和施工中,要对交流电压负载进行计算或校核,并根据电压互感器的容量进行电压互感器二次相间或单相接地时的短路电流计算,由此按照分级配置的原则进行回路空气开关或保险的配置(保护绕组回路宜装设快速空气开关),以保证在电压互感器二次回路短路时,能快速、有效地切除故障。对于电压互感器一次设备与控制室(保护室)的距离较远的变电所,要充分考虑到电压二次回路芯线的阻抗对电压互感器二次回路短路时各相电压的影响,并考虑尽可能地增大芯线面积或一相芯线的个数,从而相对降低一相芯线的阻抗,削弱由其产生的影响,特别是对变压器过激磁保护的影响。

2)虽然当电压互感器的二次N600接地点在户外时,不论短路发生在户内还是户外,非故障相的电压对于保护屏处的N600都不会升高,但有关规程及《十八项反措》要求变电所内所有电压互感器二次电压的N600接地点在控制室(保护室)内一点接地,所以不能就此简单的将N600接地点移至户外,否则将可能带来其他的问题。

3)对于有可能发生因工作不慎造成电压二次回路短路的工作,并对主变过激磁保护产生影响的,建议在工作前将主变过激磁保护暂时退出运行,待工作完毕无异常后再将该保护投入运行。

4)与保护装置生产厂家协商,修改过激磁保护软件程序,增加谐波或其它闭锁功能。以防止非一次过电压引起的二次电压升高,导致过激磁保护误动。

5)若当一次系统发生故障,同时伴有二次电压单相接地故障发生时,将可能导致110 k V及以上变压器的低阻抗保护、线路的距离保护、功率方向保护等,因N600地电位的偏移,使得测距阻抗增大或动作灵敏区发生变化,从而造成保护越级动作或拒动,以上诸多问题需要进一步的深入研究和探讨,以便寻找解决此异常现象对系统稳定产生影响的办法,保证电网安全、稳定、可靠地运行。

参考文献

视频监控系统接地设计 第9篇

关键词：视频监控；接地；设计

1视频监控系统的接地类型

一般来说，视频监控系统有两种接地类型，其一是保护地的接地，其二是工作地的接地。工作地分为逻辑地和屏蔽地两种情况。

首先，保护地接地的目的是为了避免设备外壳的大量静电负荷对操作人员造成的人身伤害。安装有视频施控系统的控制室、操作员站、端子柜和打印机设备等都应当接保护地。

其次，工作地接地要分逻辑地和屏蔽地两种情况進行。逻辑地也被称作机器逻辑地或电源地（主机），是5v以上主机电源的输出地，作为逻辑电正负端的公共地，与计算机cpu正负电源的工作有直接联系。屏蔽地也被称作模拟地，能够屏蔽信号传输时受到的一些干扰，提高信号的精准度。为了避免在视频监控系统内形成回路干扰，应当将线缆屏蔽层的一端接地，对屏蔽层做接地处理。屏蔽保护接地不能够使用金属铠的电缆，应当使用镀铝或铜丝网屏蔽层做接地处理。

第三，对于拥有全栅防保措施的化工行业使用的监控系统，应当做本安地接地处理。本安地的接地系统应当是自成一体的，接地电阻要小于4Ω，它与电气地网要保持5m以上的距离，与仪表系统接地网也要保持5m以上的距离。

2概述视频监控系统的三种接地方法

视频监控系统的接地方法有三种，第一种是把电气接地网当做视频监控系统的接地网进行接地；第二种是为视频监控系统单独设立一个接地网，例如本安地；第三是为视频监控系统设置专用的接地网，经地线与电气接地网相连。

第二种与第三种接地方法存在不少相同点，也是目前视频监控系统接地设计中采用的较多的方法。专用接地网曾被经常使用，但因为占地面积较大、资金投入高，对于电缆和钢材的消耗量也较大，导致工程后期的维护和管理工作难以进行，不便于技术人员进行测量和寻找接地极、接地线。实践经验告诉我们专用接地网建设起来既困难又麻烦，且不具备较好的安全性。

3视频监控系统接地的公共接地网条件

第一，在电气接地网的电阻不大于4Ω的情况下，电气接地网可以充当视频监控系统的公共接地网。

第二，如果电气接地网的电阻较大或比较杂乱，需要设置单独的接地系统作为视频监控系统的公共接地网。

第三，对于不拥有本安地的公共接地网，其接地电阻应<4Ω；对于拥有本安地的公共接地网，其接地电阻应<1Ω，接地总干线的阻抗应<0.1Ω。

第四，接地防雷条件。应满足接地点附近15m的范围内没有避雷地接入点，附近8m范围内没有大于30kW的高低压供电设备外壳接入点的条件。如果施工现场达不到该要求，需要通过避雷器或是击波抑制器来进行防雷保护处理，使其连接上公共接地网的主干线。电焊地需要和公共接地网、其他接地网保持一定距离，最好在10m的距离以上。

4视频监控系统接地设计的原则

4.1关于信号屏蔽层与接地间的关系

依据我国在视频监控系统方面的相关规定，视频监控系统与计算机的信号电缆在设计屏蔽层时应保障屏蔽层接地，接地要求如下：信号源浮空的情况下，屏蔽层需要在计算机侧进行接地处理；信号源接地的情况下，屏蔽层需要在信号源侧进行接地处理；放大器浮空的情况下，使屏蔽层的一端连接屏蔽罩，另一端与共模地相连；如果屏蔽电缆要通过接线盒进行分断或合并，使用接线盒连接其两端的屏蔽层。

4.2电缆的铺设与选择要严格遵照相关规定

视频监控设备中，实现系统信号传输的电缆如何选择和铺设，应严格遵照相关规定来实施。屏蔽层的设置应严格按照上文所述的条件要求，进行合理的接地处理。例如，阻燃型电缆适用于抗干扰需求较高的视频监控系统，能有效提高抗干扰能力。

4.3接地的材料要求

第一，严格安装相关要求使用符合规格的钢材作为接地体与接地网之间的干线材料。如果接地体的实际电阻不符合使用钢材的条件，应当选择铜材。如果遇到腐蚀性的接地网，需要选择热镀锌或热镀锡钢材作为干线材料。

第二，接地连线所使用的应当是铜芯绝缘电线或其他符合规格的电缆，连接视频监控系统的屏蔽层和保护地，连接视频监控系统与接地体与接地网。如果视频监控系统具有较高的接地电阻需求，或者接地干线和支线的数量较多，接地连线的距离太长时，应采用截面大的电缆或电线。

5视频监控系统接地设计方案

5.1针对分散布置的视频监控设备的接地设计方案

对于分散布置的视频监控设备，普遍采用网络线对分散到各个作业现场的监控设备进行连接。一般而言，有需要进行分散布置时，操作员分散地站立于范围不超过500m直径的控制站内，采用多模光纤、dp屏蔽双绞线或5类双绞线实现各站点之间的连接。

若采用多模光纤连接各站点，各站点所采用的接地方案等同于集中布置视频监控设备时的情况；若采用dp屏蔽双绞线或5类双绞线连接各站点，电缆两端需要经过保护设备例如信号避雷器这类装置，实现与视频监控设备以及其它网络设备的连接。两端的站点要采用不同的公共接地网，彼此之间不能有金属相连；各站点之间的接地方法参照集中布置视频监控设备时的情况。在铺设dp屏蔽双绞线或5类双绞线时，需要使用金属桥架或锌钢管用以敷设，桥架或钢管也需要进行接地处理。如此一来，当发生雷击或重大电气事故时，信号避雷器能够对两端的设备进行有效保护。

5.2降低土壤电阻率的接地方案

首先，可以通过改变接地体附近的土壤结构来降低土壤电阻率。例如在附近土壤中加入木炭、矿渣或煤渣这类吸水性好的物质，可降低原本土壤10%至20%的电阻率。

其次，使用木炭或实验夯实接地体土壤，也能降低原本土壤的电阻率。先铺设约10到15厘米厚的细木炭层，再铺设2到3厘米厚的食盐层，根据实际土壤情况铺设5到8个层次，然后夯实。这个方法能降低原本土壤至少20%的电阻率。

第三，采用化学降阻剂，能够把原本土壤的电阻率降低60%。

结束语

视频监控系统的接地设计需要考虑的问题很多，设计者应全面考虑其影响因素，根据接地网的现象土壤和监控系统设备的需求，制定出最佳接地方案。

参考文献：

[1]黄源源.视频监控系统中一些关键技术的研究[D].电子科技大学，2013.

二次系统接地 第10篇

近年来相继出现了继电保护装置在区外故障时误动作的报道[1,2,3,4,5,6], 这几起事故都是由于电流互感器 (TA) 二次回路出现了两点接地, 保护装置电流采样不正确引起的。出于对人身和设备安全的考虑, 多项规程和反措都要求TA二次回路的1个电气连接必须有1个可靠的接地点[7];出于对保护和安全自动装置正确采样的考虑, 要求TA二次回路仅有1个接地点。但是由于变电站二次回路复杂、设计错误、接线不正确、回路电缆绝缘降低等各种原因, 变电站TA二次回路多点接地现象时有发生。专家学者对这个问题展开研究, 对TA二次回路两点接地的危害和应对措施进行了有意义的阐述[8,9,10,11,12,13,14]。实际工作中主要通过拆除原有接地点, 测量回路对地电阻的方法来检测二次回路是否存在多点接地, 目前也有通过信号注入法实现交流二次回路多点接地在线监测的方法[15]。对于停运、处于不带电状态的TA, 上述方法是十分有效、便捷的, 但是对于已经运行的TA, 采用上述方法可能会影响到设备的稳定运行。

本文对TA二次回路多点接地对保护装置可能产生的影响进行了分析, 经过进一步研究发现, 二次回路多点接地可等效为中性线经其他接地点形成了一个闭合回路, 结合法拉第电磁感应定律, 闭合回路在变化的电磁场下会产生一定感应电流, 而一点接地的回路则不会产生电流。基于理论分析结果提出了一种非接触式的基于电磁耦合的TA二次回路多点接地检测方法, 并通过理论分析和实验结果验证了该方法的有效性。

1 TA二次回路多点接地对保护装置的影响

TA二次回路多点接地包括中性线多点接地和保护装置两侧多点接地2种情况。

图1为TA二次回路多点接地示意图。图中, R1、R2、R3分别为保护装置A、B、C相采样回路等值电阻;RA、RB、RC i、RN i (i=1, 2) 分别为A、B、C相电缆回路和中性线的电缆电阻。正常情况下, TA二次回路接地点有且仅有1个, 位于TA根部或在保护室内, 图1所示为接地点位于保护屏内的接线方式。①、②分别模拟了电流回路中性线多点接地和保护两侧多点接地2种接地情况。由于两点接地和多点接地对保护影响差别不大, 为便于理解分析, 本文研究均针对TA二次回路两点接地情况。

1.1 中性线多点接地对保护的影响

当中性线多点接地时, 地、电网电位差和带有非周期分量的短路电流或雷击电流将会窜入TA二次回路, 其非周期分量会对保护装置的正确采样产生影响。

图2 (a) 和 (b) 分别为外部流过短路电流和地网存在电位差时中性线多点接地电流分布。图中, RC、R分别为C相电缆回路和保护装置采样回路的等值电阻;Ik为外部短路电流或雷击电流;ΔU为2个接地点之间的电位差;I1、I2分别为不同电流回路中流过的电流, 电流大小与对应支路阻抗相关。

1.2 保护装置两侧多点接地对保护的影响

对于保护装置两侧多点接地点情况, 若变电站接地网为等电位网, 2个接地点会造成二次回路电流分流, 使得流过保护装置采样回路的电流大幅减小。若变电站接地网为非等电位网, 保护装置两侧接地点之间存在电位差, 则电位差引起的电流流过保护装置, 同样使保护装置采样不正确。

以某相TA二次回路为例, 2种情况下的电流分布如图3所示。

图3 (a) 中, IC为TA二次电流;IC1为通过2个接地点的分流;IC2为流入保护装置的采样电流;图3 (b) 中, IC1为电位差引起的电流分量。

由上述分析可知, 无论是中性线多点接地还是保护装置两侧多点接地, 多个接地点的存在都会直接或间接地影响保护装置或安全自动装置的采样, 进而影响保护装置的动作行为。

2 基于电磁耦合的非接触式多点接地检测方法

通过第1节分析可以知道, TA二次回路多点接地会直接或间接地影响到保护装置采样的正确性, 严重情况下会导致保护装置的误动作。相关文献提出了电流回路多点接地的检测方法, 如文献[5]提出利用低压交流信号注入的方法检测回路的多点接地。这种方法简单有效, 但是需要在原回路中串入低压信号发生装置, 不适合大规模推广。因此很有必要研究一种不改变原电流回路的非接触式多点接地检测方法。

与单点接地相比, 多点接地时接地点之间构成回路, 从而影响到保护装置的采样, 信号注入法是检测是否形成电流回路的有效手段, 其难点在于非接触式的信号注入。

2.1 基于电磁感应的非接触式信号注入方法

根据法拉第电磁感应定律, 导线回路中磁通量的变化会在导线回路中产生感应电动势, 磁通量变化得越快, 感应电动势越大。

TA二次多点接地的回路可视为导线回路, 在回路中施加变化的磁场, 产生的感应电动势为E=dф/d t (其中ф为变化的磁通量) , 实现交流信号的注入。

图4给出了TA二次回路2种多点接地情况下, 利用法拉第电磁感应定律实现信号注入的方法。图中, Rg为接地回路等效电阻;I为接地回路电流。只需在接地回路中施加变化的磁场, 即可实现非接触式的信号注入。

2.2 非接触式多点接地检测实现方法

实现多点接地回路非接触式信号源注入是进行多点接地检测的前提, 基于电磁感应的非接触式电流回路多点接地检测系统如图5所示。

非接触式多点检测系统包括信号注入系统、信号采集装置和数据处理及接地判据系统3个部分。整套非接触式多点接地检测系统的核心部分是钳式铁芯和数据处理及多点接地判据系统。钳式铁芯要求能方便地钳在电流回路中性线上, 并具有良好的导磁性能。多点接地判据系统对采集的副边电流进行分析计算, 根据设定的电流定值判断是否存在多点接地现象。

信号注入系统由钳式铁芯和交流电流源组成, 交流电流源产生频率恒定可调的电流I1, 该电流回路作为钳式铁芯的原边线圈 (N1匝) , 钳式铁芯在原边线圈电流作用下产生稳定变化的磁通量ф。TA二次回路中性线与其他接地点构成闭合回路, 作为钳式铁芯的副边线圈, 根据法拉第电磁感应定律, 副边线圈中会产生感应电动势, 并流过电流I2。

信号采集装置实为高精度电流钳表, 其采集到中性线中的电流I2, 并送入数据处理及多点接地判据系统进行数据分析和多点接地判别。数据处理及多点接地判据系统根据设置的判据逻辑和定值判断是否发生多点接地, 如果发生则发出告警信号。

2.3 多点接地检测方法的理论分析

接地回路电阻、铁芯励磁特性、钳式铁芯与中性线的位置都会影响到最终的检测结果, 所以还应建立相应的数学模型对所提方法的可靠性和可行性进行严格的分析。

非接触式多点接地检测系统工作原理与理想变压器相似[16], 其等效回路如图6所示。钳式铁芯可以看成理想变压器的励磁铁芯, 交流电流源缠绕的电流回路看成原边线圈, 中性线和其他接地点形成的接地回路看成副边线圈。

非接触式多点接地检测系统的二次电流可以根据法拉第电磁感应定律进行计算, 将副边线圈看成一个导线回路平面, 原边电流在铁芯中产生变化的磁通量ф, 副边线圈中会相应产生感应电动势U2。设 (фr为铁芯中主磁通的有效值) , 且钳式铁芯垂直夹在中性线上, 则副边线圈中的感应电压为:

副边线圈电流为:

铁芯中的磁通ф是由原边载流线圈产生的, 为便于分析, 假设原边线圈为圆线圈, 其在圆心的磁场强度为:

其中, μ0为铁芯的磁导率;I1为原边线圈中的电流;r为原边圆线圈的半径。设, 则有:

其中, S为钳式铁芯的截面积;I1r为原边电流有效值。

将式 (3) 代入式 (2) 中, 可以得到副边线圈电流幅值为:

由式 (4) 可以看出, 当多点接地时接地回路中电流I2幅值与铁芯磁导率μ0、原边电流频率f、原边电流有效值I1r、铁芯截面积S成正比, 而与接地回路电阻Rg和原边线圈半径r成反比。当TA二次回路只有一点接地时, Rg=∞, I2=0;当多点接地时, I2≠0, 检测I2的值即可判断是否存在多点接地现象。

3 实验验证及检测实现方案

本文提出的非接触式多点接地检测方法是以I2≠0作为第一判据, 对于判别逻辑, I2越大越能证明多点接地的存在, 然而I2过大存在使保护误动的风险, 这是一个不可调和的矛盾。因此既要保证检测装置能根据采集的电流I2进行接地判断, 还要避免I2过大导致保护装置的不正确动作。本节将从理论和实验验证2个方面分析注入信号对I2的影响, 并对非接触式多点接地具体实现方案进行研究。

3.1 电流I2幅值影响因子分析

在式 (4) 的推导过程中, 假设铁芯与中性线间的夹角为90°, 而实际操作中不可能保证铁芯与中性线完全垂直。假设铁芯与中性线夹角为θ, 则式 (4) 可转化为式 (5) :

从式 (5) 中可以看出, 选定铁芯后, I2大小只与原边线圈电流幅值、频率和接地回路电阻有关。只要测试过程中保持铁芯与中性线角度不变, cosθ也是定值, 对式 (5) 进一步简化得:

根据式 (6) 计算一般情况下I2的有效值I2r。假设:N1=3, f=50 Hz, I1r=2 A, μ0=4π10-4H/m (取真空磁导率的1 000倍) , Rg=1Ω, S=1210-4m2, r=0.05 m。由式 (6) 可计算得I2r=0.028 4 A。

从式 (6) 可知注入源的频率、幅值以及接地回路电阻会直接影响到I2的幅值, 不同接地情况下接地回路电阻不同, 因此注入源的频率和幅值为可控影响因子, 回路电阻为不可控影响因子。

除此之外, 铁芯磁导率在小电流时并非定值, 电流钳表采样也有误差, 这些都会影响到I2r大小。

3.2 实验验证

前文定性地分析了电流幅值I2的影响因子, 为进一步研究非接触式多点接地检测实施方案还需相关实验数据的支撑。实验接线如图5所示, 其中, 电流源由单相继电保护测试仪提供, 铁芯为TA所用铁芯, 副边绕组串入可调电阻 (0~50Ω) 模拟电缆回路的电阻。

根据式 (6) 可知, 导线回路电流I2大小取决于N1、f、I1r和Rg。按相关规程要求, 变电站二次接地网电阻应不大于0.5Ω, 根据现场经验将电阻调至1Ω, 利用电流钳表, 检测N1、f、I1r对I2大小的影响, 实验数据如表13所示。

由表13可知, 考虑到电流钳表精度和实验误差, N1、f与导线回路电流幅值I2基本成线性关系;而I2虽然与I1r成正比, 但并非为线性关系, 这主要是由于小电流时磁导率μ0非定值导致。综上所述, 实验数据与理论分析相符。

表13均为可控影响因子对导线回路电流的影响, 实际中接地回路电阻大小受接地电阻、变电站接地电网电阻及电缆长度影响较大, 部分长电缆回路电阻甚至可能达到10Ω, 因此需对接地回路电阻影响因子做重点分析。接地回路电阻变化范围很大, 取Rg在0.1~10Ω内变化, N1=3、f=50 Hz、I1r=1 A时, I2r随Rg的变化曲线如图7所示。

由图7可见, Rg=0.1Ω时, I2r为90 m A;Rg>1Ω时, I2r<10 m A。

3.3 非接触式多点接地检测实施方案

根据上述分析和实验结果, 当回路中存在多点接地时, 通过非接触式信号注入的方法, 中性线中确有电流产生。多点接地判别原理虽然简单, 但是实际操作时仍需考虑I2r阈值的确定。综合考虑电流钳表精度和对保护装置影响, 将阈值设为10 m A。目前大部分高精度的电流钳表能准确测量10 m A的电流, 同时该电流也不会对保护采样产生大的影响。

由于测试前不知道回路中是否有多点接地, 接地回路电阻大小未知, 因此不能直接注入高频大电流信号, 以防存在多点接地且回路电阻较小时, I2r过大引起保护装置误动。因此, 本文提出的非接触式多点接地检测应按如下步骤进行测试。

a.检测前确保电流源输出工频电流幅值为0, 频率可设为50 Hz。

b.将钳式铁芯夹到中性线后, 逐渐增大输出电流幅值, 并时刻观察钳表数值。若电流钳表显示数值一直为0, 则转步骤c, 否则转步骤d。

c.将电流源电流增大到5 A, 中性线电流仍然为0, 则再增加电流源输出频率至150 Hz, 若中性线电流仍为0, 则可判断TA二次回路中不存在多点接地现象。

d.若随着电流源输出电流增加, 电流钳表检测电流I2r也变大, 继续增大输出电流直至I2r大于10m A, 同时I2 r频率应为50 Hz, 根据电流幅值判据可初步判定回路存在多点接地现象;在此基础上适当减小电流源输出电流幅值, 提高输出电流频率至100 Hz (其间确保I2r不大于10m A) , 检测I2r频率应为100Hz。结合电流幅值判据和频率判据可以确定TA二次回路中存在多点接地现象。

4 结语

本文在详细分析TA二次回路多点接地对保护及测控装置影响的基础上, 利用电磁感应的原理提出了一种非接触式的电流回路多点接地检测方法;通过理论分析得到了接地回路电流的计算公式, 分析其幅值影响因子, 并通过试验数据进行验证;最后根据理论分析和试验数据给出了基于电磁感应的非接触式多点接地检测实施方案, 方案充分考虑了电流源参数可能对保护装置产生的影响, 并提出基于电流幅值和频率双重判据的检测方法, 在成功检测多点接地的同时保证运行设备的安全。

摘要：针对电流互感器 (TA) 二次回路多点接地导致继电保护装置误动的情况, 提出了一种非接触式电流回路多点接地检测方法。该方法在TA二次回路中施加变化的磁场, 如果TA二次回路多点接地, 则施加的磁场会在接地点与中性线形成的回路中感应出电流, 电流越大, 越能说明多点接地的存在。为了防止检测时感应电流过大导致继电保护误动, 提出了频率辅助判据。实验结果验证了所提方法的正确性。