接地匯流排

接地匯流排

接地匯流排也叫接地銅排。安裝在機房至地網的地線前端,而機房裡所有設備的接地匯集到這個匯集排上。在內部防雷系統中(或者電氣系統)接地匯流排主要作用是均壓。如果機房設備過多,一般是在靜電地板下製作均壓環,設備接地線和靜電地板接地線就近連線至均壓環上。這樣做的目的就是防止地電位反擊事故反生,所謂的水漲船高,設備間都均壓了,無電位差,當然不會發生事故了。在電氣系統中,我們也常在如配電箱、櫃裡面看見有接地匯集排,有的還有零排,道理是一樣的,你可以把這東西看成是一個基準地,連線在這上面的設備接地端都是均壓的。

基本介紹

  • 中文名:接地匯流排
  • 外文名:Grounded bus-bar
  • 學科:電力工程
  • 領域:能源
  • 作用:避免事故發生、安全、防雷等
  • 別稱:接地銅排
簡介,接地網的技術要求,二次設備接地的種類和要求,電纜禁止層的接地方式,二次設備專用接地銅排的敷設,總結,

簡介

接地銅排是提供接地導體與連線系統中的各個金屬部件建立一個等電系統,這個等電位系統的電壓幾乎為零,它可在發生過電流或故障時保護人員和設備的安全,接地銅排是當今最為流向的連線產品,電信專用20空匯流排規格:400*120*6mm。
在發電廠和變電站中出於安全的考慮,都會布置一個範圍覆蓋全廠或全站的接地網,所有的一次、二次設備都被要求與這個地網相連。在電力系統中發生的很多重大事故往往都和接地網的性能指標以及一、二次設備與地網的連線問題上有關。
《電力系統繼電保護及安全自動裝置反事故措施要點》中對於靜態保護明確提出了保護室內敷設專用接地銅排環網的要求。此外,在總結了上海等省市電力公司對於高頻保護誤動原因的分析和反措的基礎上, 國調中心也於1998年7月頒布了“繼電保護高頻通道工作改進措施”明確提出了在開關場敷設專用接地銅排的要求。
但各省市電廠、變電站在敷設接地銅排的實際做法上有明顯的差異。有的把原各保護屏內的接地排用電纜連線了起來;有的把銅排直接擱在電纜支架上或用鉚釘與支架鉚死;有的把銅排的兩端分別與主地網連線;有的現場端子箱內的接地排未與電纜溝內的銅排直接相連,而是通過箱體與接地網相連;有的不清楚是否需要把開關場和控制保護室的銅排相連;還有的認為敷設銅排只是出於高頻保護反措的要求,沒有高頻保護就不需要執行這個反措。

接地網的技術要求

1.網內電壓差
在220 kV及以上變壓器中性點直接接地的大型電廠或變電站發生站內單相短路接地時,由於站內接地電阻不可能為零,流過接地點的短路電流會在這個電阻上產生一個電壓,而遠離接地點的電壓可以認為是零電位,這樣從接地點至零電位處接地網上就自高向低存在著不均勻的電位。
上世紀80年代初,湖北500 kV雙河變電站在進行系統單相短路接地試驗時曾進行過地網電位差的測量。測量結果表明:當2400 A短路電流由地網中心入地時,地網中心對2 km外的零位點的電位升高是254 V,對地網邊緣的電位升高是117 V;當2 866. 7 A的短路電流同一地點入地時,電壓分別升高為307 V和140 V。從這個試驗可以知道當時的地網電阻約為0. 1Ω ,若以2004年華東電網500 kV廠站最大站內單相短路電流57 kA 注入上述試驗的接地點,那么,地網中心和地網邊緣的電壓分別會在5. 7kV和2. 6 kV。
可見站內單相短路接地時,地網上的電壓差是必然存在的,且距離短路接地點越遠電壓差就越大。這樣,站內接在地網上的二次設備尤其是兩端禁止層接地的電纜,在接地端間會形成電壓差,嚴重時會由於壓差過大損壞絕緣和形成較大電流,產生干擾,甚至會燒毀電纜或端子箱。
2.技術指標要求
原《電力設備接地設計技術規程》(SDJ8 -79)對中性點直接接地系統的接地電阻的要求。同時規程也提到了在高土壤電阻率地區接地電阻可以放寬到5Ω,但同時需要驗算接觸電勢和跨步電勢,施工後應進行測量,並繪製電位分布曲線等措施。
電網容量大大增強,在短路電流早已遠遠超過4000 A水平的情況下,R≤2000 / I是無法很簡單地做到的,這樣,工程十分注意把接地電阻值控制在0. 5Ω以下,而沒有對大短路電流入地時的電位分布特別關注。
當接地裝置的接地電阻不符合上述要求時,可通過技術經濟的統計比較而增大接地電阻,但不得大於5Ω,且應符合以下要求:採取防止轉移電位引起的措施,如採取隔離等措施。
對於大型的大接地電流的接地網的要求,除了需儘量減小接地電阻外,更要注重採取必要的均壓措施使整個保護範圍內的電位分布平衡。

二次設備接地的種類和要求

二次設備已經普遍實現了微機化,一方面電子元器件要求有比較好的運行環境,另一方面電廠或變電站內的二次設備需要承受電磁干擾、過電壓衝擊、地電網電壓升高等惡劣環境的影響,所以其接地問題顯得尤為重要。
1.安全接地
安全接地是指出於人身安全考慮,要求將二次設備機櫃和櫃內設備的外殼接地,要求用專用接地線接於屏內的接地排上。由於屏櫃安裝的槽鋼支架與地網都是通過扁鋼連線,這樣所有設備都接在了地網上。
2.邏輯接地
電子設備內部都有地電位存在,部分設備的地電位實際是虛空的,與外部沒有任何電氣的聯繫;但大部分尤其是國外的二次設備地電位有一個專門的接地連線位置,此時必須將這個接地連線位置與屏內接地排相連,這個地電位很多是和設備的外殼相連的,所以,必須把設備的外殼與屏內接地排連線。
3.模擬量迴路接地
模擬量迴路接地是出於人身和設備安全的考慮,將設備TA、TV迴路進行的接地。為防止這些迴路的測量出現誤差,對這些迴路都要求一點接地。除相互之間有電氣連線的TV或TA要求在控制室內一點接地外,其它獨立的迴路一般都要求在現場一點接地。
要求在現場一點接地,更多考慮了二次設備試驗時,萬一斷開櫃內的接地點可能造成二次迴路失去接地點保護的因素,對防範站內單相短路接地時地電網的電位升高是不利的。因為一旦由於短路電流很大,接地電阻無法把電壓升高控制在2000V內的話,可能會對二次設備輸入迴路的絕緣造成危害。一般二次設備的模擬量迴路絕緣要求是2500V的耐壓水平。
4.交流電源接地
交流電源接地是指使用交流工作電源的二次設備的電源接地。對交流電源的控制保護設備應避免單相交流電源受雷擊或操作過電壓的影響而導致設備異常,應採用隔離變壓器的方式供電。
使用交流電源的設備基本集中於自動化和通信設備上。這部分設備由於一直採用普通民用的設備標準,沒有考慮電廠或變電站比較強的電源干擾問題及直流供電方式,所以造成需要配置UPS電源(電源的蓄電池實際仍使用站內直流蓄電池)以及由此帶來的一系列維護的問題。而這些設備內部都是直流工作電源,在訂貨時明確電源要求,完全可以採用直流供電的方式工作。
此外,部分保護和故障錄波器在屏內安裝了印表機。由於印表機啟動時會在接地線上產生一個比較大的干擾信號,所以應注意其電源的接地線不能接在屏內的接地排上。
5.電纜禁止層接地
作為連線強電磁場環境(超高壓交流開關場)的一次設備和高電磁防護要求的二次設備,電纜的禁止層接地問題一直受到比較多的關注。國內外對於禁止層應1點接地還是2點接地的還有爭議。
從執行的標準看,對於連線一次設備和二次設備的電纜,要求禁止層2點接地;對於傳送弱電模擬信號的電纜如監控系統設備間的信號或通信電纜要求採用禁止層1點接地的方式。

電纜禁止層的接地方式

1.電廠、變電站的主要干擾源和防範措施
(1) 磁場干擾
一次設備中流過的交變的電流產生了交變磁場在其附近的二次電纜上會產生交變的感應電壓。干擾電壓的大小決定於一次設備與二次電纜的空間位置。
二次電纜的禁止層是1個導體,它與二次電纜的心線一樣會產生1個交變的感應電壓,當禁止層兩端接地時就會在禁止層上流過感應電流,同時會在電纜心線產生1個交變的感應電壓,這個電壓會與一次設備在電纜心線上產生的感應電壓起到抵消的作用,而禁止層不接地或一點接地都不會產生電流,無法起到抵消的作用,所以防範磁場干擾的辦法是將電纜禁止層的兩端接地。
(2) 電場耦合(電容耦合干擾)
一次高壓設備對二次電纜間有各種電容元件。一次高壓設備通過電容對二次電纜產生電容干擾,也稱為傳導型干擾。電纜心線上的電容耦合電壓取決於一次設備與二次電纜間的互電容以及二次電纜對地電容,與兩者之和成反比。
當電纜禁止層接地時電纜心線的對地電容變成了電纜心線對禁止層的電容,這個電容值比對地電容值大很多,這樣電纜心線上的電容耦合干擾電壓會降低很多,所以防範電場耦合干擾的辦法是將電纜禁止層接地。
(3) 電磁輻射
高頻干擾信號通過空間輻射方式向電纜傳送的干擾信號,可採用編織材料組成的禁止層來反射和吸收輻射干擾信號,與是否接地無關。
2.禁止電纜接地方式的總結
從主要干擾源的防範措施可以看到,為防止電磁場的耦合干擾問題,將電纜的禁止層兩端接地是較好的解決辦法。
禁止層兩端接地的方式,相當於並聯在地電網上,地電網中的電流會有部分從禁止層流過產生噪聲電流,這個電流在正常運行時會在電纜心線上產生一個干擾電壓。若是傳送比較高的電壓或電流的電纜,干擾信號的比例相當小,完全可在二次設備的接收端消除;若是傳送弱電信號的電纜(如通信電纜) ,信號很可能會是一個較大的干擾,所以對於傳送弱電信號的電纜還是採用1點接地方式比較合適。對十分重要的信號也可以採用雙禁止層的電纜傳送,內層1點接地,外層2點接地。
從上述地電網的電位差中可以知道,在站內單相短路接地時,由於電壓差的存在,電纜的禁止層中很可能會流過一個比較大的電流,導致電纜或端子箱有被燒毀的危險。為防止這種情況的發生,除了儘量降低接地網電阻外,採用適當的降低電壓差分布的方法也是可取的。如沿電纜溝敷設接地銅排的方式,可以有效地平衡地電位、分流禁止層的電流、減少過電壓。

二次設備專用接地銅排的敷設

接地銅排並不是僅僅出於高頻保護的反措要求,而是出於均衡地網電位、保證接地點數量的目的、降低地網迴路電阻的目的。
1.一次開關場的敷設要求
在電纜溝內電纜支架上用小絕緣子架起100mm2銅排,首尾相連,布成可以覆蓋所有二次端子箱的銅排環網。現場端子箱內的小接地排用不小於30 mm2的絕緣導線與銅排連線,為安全可靠起見,櫃內小接地排也應同時與主地網相連。銅排套用不小於150mm2的絕緣導線在遠離易發生單相接地短路電流入地點明顯接地點處與主地網點連線,並定期檢測該接地點的接地電阻。為降低接觸電阻,應採用壓接方式連線各連線點,連線點鍍錫處理。
2.保護室的敷設要求
在保護小室電纜層電纜支架上用小絕緣子架起100mm2銅排,首尾相連,布成可以覆蓋所有與一次設備有電氣聯繫的控制保護櫃的銅排環網。保護屏內的小接地排用不小於30mm2的絕緣導線與銅排連線,為安全可靠起見,櫃內小接地排也應同時與主地網相連。銅排套用不小於150mm2的絕緣導線,在電纜豎井中明顯接地點處與主地網一點連線,並定期檢測該接地點的接地電阻。為降低接觸電阻,應採用壓接方式連線各連線點,連線點鍍錫處理。
3.開關場銅排環網與保護小室銅排環網的連線
用不小於100mm2的銅纜把開關場銅排環網和保護小室銅排環網連線起來,構成1個大的只有2個接地點(1個在開關場、1個在保護小室下)的接地網。
4.其它要求
對於採用高頻保護的線路,應嚴格執行相關反措的要求。

總結

研究證明在採用合適的接地方式、低電阻的地網以及恰當的均壓措施後,可以有效地提高二次設備的抗干擾能力,減少二次設備異常動作的發生,保證站內單相短路接地時的動作可靠性。

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