第6章：风电机组场接地

风电机组防雷与接地第6章：风电机组接地风电机组防雷与接地长春工程学院能源动力工程学院风电机组防雷与接地第6章：风电机组接地主要内容简介第6章风电机组接地一、接地概念、类型及要求二、不同接地体的接地电阻三、风电机组的接地四、供配电系统接地方式五、金凤1500kW机组防雷接地六、风机内电子设备防雷保护示例风电机组防雷与接地第6章：风电机组接地一、接地概念、类型及要求1、接地的概念和作用在电力系统中，接地通常指的是接大地，即将电力系统或设备的某一金属部分经金属接地线连接到接地电极上。接地的作用主要是利用接地极把故障电流或雷电流快速自如地泄放进大地土壤中，以达到保护人身安全和电气设备安全的目的。2、接地的要求电气设备及设施接地或接中性线，应做到因地制宜，安全可靠，经济合理。Δ使用一个总的接地系统，接地电阻应符合其中最小值的要求Δ接地装置应充分利用直接埋入水下和土壤中的各种自然接地体接地，并校验其热稳定。风电机组防雷与接地第6章：风电机组接地一、接地概念及要求3、接地电阻和对地电压IURg近似零电位接地体～20mUI大地大地电位分布曲线接地体接地装置对地电压等于入地电流与接地装置对地电阻的乘积。接地电阻与土壤的电阻率ρ成正比，与接地体的半径成反比。风电机组防雷与接地第6章：风电机组接地二、不同接地体的接地电阻1、垂直接地体2r0lρ2r0lρt14ln2π0gvrllRl220220gv)(ln2πtrttlrtlRl土壤电阻率接地体等值半径风电机组防雷与接地第6章：风电机组接地二、不同接地体的接地电阻2、水平接地体tdlAtdllRtdllRghcgh61.0ln261.0ln222ρ形状系数直线型非直线型风电机组防雷与接地第6章：风电机组接地二、不同接地体的接地电阻3、组合接地体Δ组合接地体的屏蔽效应风电机组防雷与接地第6章：风电机组接地二、不同接地体的接地电阻3、组合接地体······ρRgvRghIn根cghgvghgvc1RnRRnRRgN根垂直接地体的利用系数风电机组防雷与接地第6章：风电机组接地二、不同接地体的接地电阻4、接地网Δ水平接地网风电机组防雷与接地第6章：风电机组接地abl)1(ghvnlLARA/Π为常数，由来确定00.050.10.20.5П0.440.400.370.330.26A/二、不同接地体的接地电阻4、接地网Δ水平+垂直接地网风电机组防雷与接地第6章：风电机组接地二、不同接地体的接地电阻5、冲击接地电阻(1)土壤放电效应mmmIURi雷电流幅值冲击电位幅值风电机组防雷与接地第6章：风电机组接地二、不同接地体的接地电阻5、冲击接地电阻(2)分布参数效应风电机组防雷与接地第6章：风电机组接地二、不同接地体的接地电阻6、土壤电阻率土壤的种类电阻率/（m)土壤的种类电阻率/（m)沼泽地及泥地80～200砂地250～500粘土质砂地150～300砂岩及岩盘地带10000～100000影响土壤电阻率的因素Δ土壤种类Δ土壤的含水量Δ温度10100100010000-20-100102030温度(ºC)土壤电阻率(Ω•m)风电机组防雷与接地第6章：风电机组接地三、风电机组的接地1、风电机组防雷接地路径风电机组防雷与接地第6章：风电机组接地三、风电机组的接地2、机舱接地网风电机组防雷与接地第6章：风电机组接地三、风电机组的接地3、等电位连接铜片尺寸≥30×3.5mm机舱等电位铜排塔底等电位母排风电机组防雷与接地第6章：风电机组接地三、风电机组的接地4、机组接地网风电机组防雷与接地第6章：风电机组接地三、风电机组的接地4、机组接地网风电机组防雷与接地第6章：风电机组接地四、供配电系统接地形式接地类型按装置属性分按电压分自然接地人工接地高压系统接地低压系统接地直接接地、不直接接地TN、TT、IT按作用分保护性接地功能性接地工作接地，屏蔽接地，逻辑接地、信号接地等防雷接地、保护接地、防静电接地、防电蚀接地等；接地形式保护接地：通过独立的接地体接地。保护接零：通过系统公共的接地线接地。风电机组防雷与接地第6章：风电机组接地四、供配电系统接地形式1、中性点、零点和中性线、零线发电机、变压器、电动机等电器的绕组中以及串联电源回路中有一点，它与外部各接线端间的电压绝对值相等，这一点就成为中性点或中点。当中性点接地时，该点则称为零点。由中性点引出的导线，称为中性线；由零点引出的导线，则称为零线。风电机组防雷与接地第6章：风电机组接地Δ中性线（N线）的功能：①用来接额定电压为相电压的单相用电设备；②用来传导三相系统中的不平衡电流和单相电流；③用来减小负荷中性点的电位偏移。Δ保护线（PE线）的功能：为保障人身安全、防止发生触电事故用的接地线。系统中所有设备的外露可导电部分通过保护线（PE线）接地，可在设备发生接地故障时减小触电危险。Δ保护中性线（PEN线）：兼有中性线（N线）和保护线（PE线）功能。这种保护中性线在我国通称为“零线”，俗称“地线”。四、供配电系统接地形式1、中性点、零点和中性线、零线风电机组防雷与接地第6章：风电机组接地四、供配电系统接地形式2、供配电系统常用接地方式TNTTIT电源中性点对地关系：T—接地I---不接地或高阻抗接地外露导电部分对地关系：N—电气设备正常运行时不带电的金属外露部分与电力网的中性点直接连接接地T---与地直接连接TN-STN-CTN-C-S风电机组防雷与接地第6章：风电机组接地四、供配电系统接地形式2、供配电系统常用接地方式---TN-CN线和PE线全部合为PEN线供配电系统的过流保护可兼作单相接地故障保护如PEN线断线，短路保护装置不动作，使接PEN的设备外露可导电部分带电，造成人身触电危险。PEN线可能有电流流过，设备外壳对地存在电位差，与不带电金属体碰撞时易产生火花，引发火灾。此外，会对连接在PEN线上的其他设备产生电磁干扰。目前在民用建筑中，已不允许采用这种方式。当系统发生单相接地故障时，短路电流经外壳和PEN线构成回路，回路中相线、PEN线和设备外壳阻抗很小，短路电流很大，令线路上的过流保护装置动作，切除故障。风电机组防雷与接地第6章：风电机组接地四、供配电系统接地形式2、供配电系统常用接地方式---TN-SN线和PE线全部分开在电源中性点工作接地，而用电设备外壳等可导电部分通过专门设置的保护线PE连接到电源中性点上。供配电系统的过流保护也可兼作单相接地故障保护PE线与N线分开,PE线中无电流流过，因此对接PE线的设备无电磁干扰。PE线断线时，正常情况不会使PE的设备外露可导电部分带电，但在有设备发生一相接壳故障时，将会带电，危及人身安全。PE线与N线分开,投资较TN－C高。适于对安全或抗电磁干扰要求高的场所。是我国目前推广的供电系统。风电机组防雷与接地第6章：风电机组接地四、供配电系统接地形式2、供配电系统常用接地方式---TN-C-S从电源出来的一段采用TN—C系统，只起电能的传输作用，到用电负荷附近某一点处，将PEN线分开成单独的N线和PE线。综合了TN－C与TN－S系统的特点。PE与N线一旦分开，两者不能在相连。此系统比较灵活，对安全或抗电磁干扰要求高的场所采用TN－S系统，而其它情况则采用TN－C系统。广泛地应用于分散的民用建筑中，特别适合一台变压器供好几幢建筑物用电的系统。风电机组防雷与接地第6章：风电机组接地四、供配电系统接地形式2、供配电系统常用接地方式---TT没有公共的PE线，设备外露可导电部分经各自的PE线直接接地，属三相四线制系统。工作接地和保护接地必须是相互独立的。由于各设备的PE线之间无电磁联系，因此互相之间无电磁干扰。当发生一相接地故障时则形成单相短路，但短路电流不大，影响保护装置动作，不能使用过流保护作单相接地故障保护。需要设置专业的剩余电流动作保护装置。TT系统的安全性能和电磁兼容性比TN系统好。适用于抗电磁干扰要求高的场所及分散的用电系统。风电机组防雷与接地第6章：风电机组接地四、供配电系统接地形式2、供配电系统常用接地方式---ITIT系统的电源中性点不接地或经1kΩ阻抗接地，通常不引出N线，属于三相三线制系统。风电机组防雷与接地第6章：风电机组接地四、供配电系统接地形式2、供配电系统常用接地方式---IT不能使用过流保护作单相接地故障保护（单相接地故障电流很小）。没有N线，不适于接相电压的单相设备。设备外露可导电部分经各自的PE线直接接地，互相之间无电磁干扰。发生一相接地故障时三相用电设备仍能继续工作。应装设单相接地保护装置，以便发生一相接地故障时，给予报警信号。在矿山、冶金等只有三相用电设备的行业应用较多，在建筑供配电中应用极少。风电机组防雷与接地第6章：风电机组接地四、供配电系统接地形式3、工作接地形式（1）浮地Δ浮地的目的：将电路或设备与公共地或可能引起环流的公共导线隔离开来。Δ缺点：设备不与大地直接相连，容易出现静电积累现象，这样积累起来的电荷达到一定程度后，在设备和大地之间会产生具有强大放电电流的静电击穿现象，这种放电现象是一种破坏性很大的强干扰源。Δ应用：采用折衷的办法，就是在采用浮地的设备与大地之间，接进一个电阻值很大的泄放电阻，以消除静电积累的影响。不与大地直接相连风电机组防雷与接地第6章：风电机组接地四、供配电系统接地形式3、工作接地形式（2）单点接地在一个系统中，只有一个物理点被定义为接地参考点。其它各个需要接地的点部直接接到这一点上。Δ接地连线的长度远小于电路工作波时，可采用本系统。这种接地方法，地线连线长而多，在高频时，地线电感较大，由此而增加地线间的电感耦合，引起电磁干扰，所以高频时不用这种系统。Δ如果系统包含多个机柜，则每个机柜的地是独立的，而在每个机柜内部，对于每个接地系统则是采用单点接地的方式。然后，把整个系统中的各个机柜地连接到一个唯一的参考点上。风电机组防雷与接地第6章：风电机组接地四、供配电系统接地形式3、工作接地形式（2）单点接地风电机组防雷与接地第6章：风电机组接地四、供配电系统接地形式3、工作接地形式（3）多点接地Δ某一个系统中各个接地点都直接接到距它最近的接地平面上，以使接地引线的长度为最短。Δ多点接地的每个设备、装置、电路中的干扰电流只能在本身中循环，而不会耦合到其他地方。尤其是在低电平的输入级中。Δ适用于高频系统。风电机组防雷与接地第6章：风电机组接地四、供配电系统接地形式3、工作接地形式（4）混合接地Δ在有些设备中，即有高频电路又有低频电路，可采用混合接地，高频电路、中频电路部分用多点接地，低频部分用单点接地。风电机组防雷与接地第6章：风电机组接地五、金凤1500kW机组防雷接地1发电机开关柜接地线安装要求Δ发电机开关柜接地线使用35mm2黄绿双色电缆，一端压DT-35mm2Ф12铜接线端头，连接在发电机开关外壳的A点上，见图1；另一端压DT-35mm2Ф10铜接线端头，接在发电机开关柜的右下侧B点背面D点上。Δ发电机开关柜接地线从A点引出，经C点穿出，接至D点。Δ发电机开关柜接地线长度为500mm，每个开关柜1根，共2根。ΔA点螺栓规格为M12×40，B点螺栓规格为M10×35。风电机组防雷与接地第6章：风电机组接地2机舱TOPBOX接地线安装要求Δ机舱TOPBOX接地线使用6mm2黄绿双色电缆，一端压ROT8-6mm2环型预绝缘端头，连接在TOPBOX右下侧接地螺栓上，见图中的A点；另一端压ROT10-6mm2环型预绝缘端头，接在机舱上层平台接地排上，见图中的B点。Δ机舱TOPBOX接地线长度为2000mm，TOPBOX侧螺栓规格为M8×25，接地排侧螺栓规格为M10×35。五、金凤1500kW机组防雷接地风电机组防雷与接地第6章：风电机组接地五、金凤1500kW机组防雷接地3信号接地线安装要求Δ风向标屏蔽层进入TOPBOX后接在防雷模块116A3下口接地端子，见图中A点所示；从防雷模块上口输出端引出的电缆屏蔽层接