低压电气装置保护接地系统中存在的问题

低压电气装置保护接地系统中存在的问题摘要：低压电气装置保护接地系统中存在的问题:1TT接地系统不应要求中性线重复接地;2在TT系统中应采取措施防止中性线断线;3不应要求采用TN-C系统;4低压电网保护接地系统选用原则.关键词：低压电气装置接地在两网改造中，有的单位在设计安装低压电气装置接地系统中，存在一些问题给今后运行中带来不应有的弊端，现分述如下：1TT接地系统不应要求中性线重复接地中华人民共和国电力行业标准DL499-92《农村低压电力技术规范》(以下简称规范)规定采用TT系统时应满足如下要求：除变压器低压侧中性点直接接地外，中性线不得再接地，且保持与相线同等的绝缘水平。但是，一些单位在两网改造中要求将TT系统中性线作重复接地，理由是防止中性线断线后中性点漂移带来的三相电压不平衡。这是直接违反规范规定的。实际上，此做法效果有限，问题不少。(1)剩余电流动作保护器不能投入使用：中性线重复接地后，部分正常负荷电流将流经大地，对剩余电流动作保护器形成剩余电流而。使其误动作，如图1所示图1TT系统中性线重复接地引起剩余电流动作总保护误动规范规定，采用TT系统低压电力网应装设剩余电流动作总保护和末级保护，而TT系统中性线作重复接地后是不能装设总保护的，一旦发生单相接地故障或触电事故时无法断开电源，可能造成人身伤亡事故。个别供电单位为了解决总保护器投运问题，竟将变压器中性线工作接地断开，这是绝对不允许的。配电变压器低压侧中性点直接接地，其目的是配电变压器高、低压绕组一旦因绝缘损坏被击穿时，则可抑制低压侧电压的升高；在单相接地故障中，使非故障相对地电压不会升高；易实施单相接地保护。(2)把TT系统变成了TN-C系统在TT系统中，若把中性线作重复接地，就是把形式上的TT系统，变成了实质上的TN-C系统，如图2所示。图2TT系统中性线重复接地后变成了TN-C系统从图2可以看出，若N线重复接地点与用户设备接地较近，两个接地电阻是并联电路，也就是把设备外壳接到了中性线上，形成了TN-C系统。2在TT系统中应采取措施防止中性线断线(1)必须保证中性线有足够的机械强度，应采用N线应与相线的导线截面相同；(2)保证N线连接的施工质量；(3)尽量作到三相负荷平衡；(4)对低压线路应定期巡视，定期检修，发现缺陷立即处理。3不应要求采用TN-C系统低压电力线路改造中，有的单位要求把电能表外壳与中性线连接在一起，形成了TN-C系统。而TN-C系统只适合于有独立变压器且有电气专业人员维修的厂矿企业。规范规定农村低压电力网宜采用TT系统；一般用户是不应采用TN-C系统的，因为：(1)它不能装用剩余电流动作保护装置，以有效防止电气设备接地故障的间接接触电击、接地电弧火灾和直接接触电击；(2)它不能断开PEN线，因此难以防止在电气检修时，故障电压招致检修人员的电击事故和电气火灾；(3)TN-C系统的单相回路内，如果PEN线中断，电气设备外壳可带高达220V的对地电压，威胁人身安全；(4)TN-C系统的三相回路内，如果PEN线中断，不仅使设备失去等电压连接和接地，在三相不平衡时还因断零而引起烧坏单相设备事故；(5)TN-C系统PEN线不平衡电流产生的电压，将在电气装置内产生电位差和杂散电流，容易打火和干扰电子设备。在两网改造中，作者发现有的单位的接地系统是不合适的，其接线如图3所示。从图中分析，是一个TN-C系统，表箱用螺栓固定在住户的砖墙上，抄表人员在抄表时有麻电感觉。其原因是三相负荷不平衡，N线带有电压，因而导致电能表箱外壳带有电压而招致抄表人员电击。4低压电网保护接地系统选用原则(1)非独立变压器供电的厂矿企业不采用TN-C系统。图3(2)分散住宅或农村用户宜采用TT系统。(3)民用建筑应采用TN-S系统或TN-C-S系统。(4)商业、宾馆、娱乐场所、办公大楼等应采用TN-S系统，并作等电位连接。(5)在爆炸和火灾危险场所，禁止采用TN-C系统，而应采用TN-S、TN-C-S、TT或IT系统。(6)建筑施工现场宜采用TT系统。(7)计算机室或电子信息设备，应采用TN-S系统。(8)煤矿或其它矿井，应采用IT系统。变频器在使用中遇到的问题和故障防范由于使用方法不正确或设置环境不合理，将容易造成变频器误动作及发生故障，或者无法满足预期的运行效果。为防患于未然，事先对故障原因进行认真分析显得尤为重要。外部的电磁感应干扰如果变频器周围存在干扰源，它们将通过辐射或电源线侵入变频器的内部，引起控制回路误动作，造成工作不正常或停机，严重时甚至损坏变频器。提高变频器自身的抗干扰能力固然重要，但由于受装置成本限制，在外部采取噪声抑制措施，消除干扰源显得更合理、更必要。以下几项措施是对噪声干扰实行“三不”原则的具体方法：变频器周围所有继电器、接触器的控制线圈上需加装防止冲击电压的吸收装置，如RC吸收器；尽量缩短控制回路的配线距离，并使其与主线路分离；指定采用屏蔽线回路，须按规定进行，若线路较，应采用合理的中继方式；变频器接地端子应按规定进行，不能同电焊、动力接地混用；变频器输入端安装噪声滤波器，避免由电源进线引入干扰。安装环境,电源异常,雷击、感应雷电,电源高次谐波1,安装环境变频器属于电子器件装置，在其规格书中有详细安装使用环境的要求。在特殊情况下，若确实无法满足这些要求，必须尽量采用相应抑制措施：振动是对电子器件造成机械损伤的主要原因，对于振动冲击较大的场合，应采用橡胶等避振措施；潮湿、腐蚀性气体及尘埃等将造成电子器件生锈、接触不良、绝缘降低而形成短路，作为防范措施，应对控制板进行防腐防尘处理，并采用封闭式结构；温度是影响电子器件寿命及可靠性的重要因素，特别是半导体器件，应根据装置要求的环境条件安装空调或避免日光直射。除上述3点外，定期检查变频器的空气滤清器及冷却风扇也是非常必要的。对于特殊的高寒场合，为防止微处理器因温度过低不能正常工作，应采取设置空间加热器等必要措施。2,电源异常电源异常表现为各种形式，但大致分以下3种，即缺相、低电压、停电，有时也出现它们的混和形式。这些异常现象的主要原因多半是输电线路因风、雪、雷击造成的，有时也因为同一供电系统内出现对地短路及相间短路。而雷击因地域和季节有很大差异。除电压波动外，有些电网或自行发电单位，也会出现频率波动，并且这些现象有时在短时间内重复出现，为保证设备的正常运行，对变频器供电电源也提出相应要求。如果附近有直接起动电动机和电磁炉等设备，为防止这些设备投入时造成的电压降低，应和变频器供电系统分离，减小相互影响；对于要求瞬时停电后仍能继续运行的场合，除选择合适价格的变频器外，还因预先考虑负载电机的降速比例。变频器和外部控制回路采用瞬停补偿方式，当电压回复后，通过速度追踪和测速电机的检测来防止在加速中的过电流；对于要求必须量需运行的设备，要对变频器加装自动切换的不停电电源装置。二极管输入及使用单相控制电源的变频器，虽然在缺相状态也能继续工作，但整流器中个别器件电流过大及电容器的脉冲电流过大，若长期运行将对变频器的寿命及可靠性造成不良影响，应及早检查处理。3,雷击、感应雷电雷击或感应雷击形成的冲击电压有时也能造成变频器的损坏。此外，当电源系统一次侧带有真空断路器时，短路器开闭也能产生较高的冲击电压。变压器一次侧真空断路器断开时，通过耦合在二次侧形成很高的电压冲击尖峰。为防止因冲击电压造成过电压损坏，通常需要在变频器的输入端加压敏电阻等吸收器件，保证输入电压不高于变频器主回路期间所允许的最大电压。当使用真空断路器时，应尽量采用冲击形成追加RC浪涌吸收器。若变压器一次侧有真空断路器，因在控制时序上保证真空断路器动作前先将变频器断开。过去的晶体管变频器主要有以下缺点：容易跳闸、不容易再起动、过负载能力低。由于IGBT及CPU的迅速发展，变频器内部增加了完善的自诊断及故障防范功能，大幅度提高了变频器的可靠性。如果使用矢量控制变频器中的“全领域自动转矩补偿功能”，其中“起动转矩不足”、“环境条件变化造成出力下降”等故障原因，将得到很好的克服。该功能是利用变频器内部的微型计算机的高速运算，计算出当前时刻所需要的转矩，迅速对输出电压进行修正和补偿，以抵消因外部条件变化而造成的变频器输出转矩变化。此外，由于变频器的软件开发更加完善，可以预先在变频器的内部设置各种故障防止措施，并使故障化解后仍能保持继续运行，例如：对自由停车过程中的电机进行再起动；对内部故障自动复位并保持连续运行；负载转矩过大时能自动调整运行曲线，避免Trip；能够对机械系统的异常转矩进行检测。变频器对周边设备的影响及故障防范变频器的安装使用也将对其他设备产生影响，有时甚至导致其他设备故障。因此，对这些影响因素进行分析探讨，并研究应该采取哪些措施时非常必要的。4,电源高次谐波由于目前的变频器几乎都采用PWM控制方式，这样的脉冲调制形式使得变频器运行时在电源侧产生高次谐波电流，并造成电压波形畸变，对电源系统产生严重影响，通常采用以下处理措施：采用专用变压器对变频器供电，与其它供电系统分离；在变频器输入侧加装滤波电抗器或多种整流桥回路，降低高次谐波分量，对于有进相电容器的场合因高次谐波电流将电容电流增加造成发热严重，必须在电容前串接电抗器，以减小谐波分量，对电抗器的电感应合理分析计算，避免形成LC振荡。电动机温度过高及运行范围对于现有电机进行变频调速改造时，由于自冷电机在低速运行时冷却能力下降造成电机过热。此外，因为变频器输出波形中所含有的高次谐波势必增加电机的铁损和铜损，因此在确认电机的负载状态和运行范围之后，采取以下的相应措施：对电机进行强冷通风或提高电机规格等级；更换变频专用电机；限定运行范围，避开低速区。5,振动、噪声振动通常是由于电机的脉动转矩及机械系统的共振引起的，特别是当脉动转矩与机械共振电恰好一致时更为严重。噪声通常分为变频装置噪声和电动机噪声，对于不同的安装场所应采取不同的处理措施：变频器在调试过程中，在保证控制精度的前提下，应尽量减小脉冲转矩成分；调试确认机械共振点，利用变频器的频率屏蔽功能，使这些共振点排除在运行范围之外；由于变频器噪声主要有冷却风扇机电抗器产生，因选用低噪声器件；在电动机与变频器之间合理设置交流电抗器，减小因PWM调制方式造成的高次谐波。6,高频开关形成尖峰电压对电机绝缘不利在变频器的输出电压中，含有高频尖峰浪用电压。这些高次谐波冲击电压将会降低电动机绕组的绝缘强度，尤其以PWM控制型变频器更为明显，应采取以下措施：尽量缩短变频器到电机的配线距离；采用阻断二极管的浪涌电压吸收装置，对变频器输出电压进行处理.