接地匯流排

二次設(shè)備已經(jīng)普遍實(shí)現(xiàn)了微機(jī)化，一方面電子元器件要求有比較好的運(yùn)行環(huán)境，另一方面電廠或變電站內(nèi)的二次設(shè)備需要承受電磁干擾、過電壓沖擊、地電網(wǎng)電壓升高等惡劣環(huán)境的影響，所以其接地問題顯得尤為重要。

1.安全接地

安全接地是指出于人身安全考慮，要求將二次設(shè)備機(jī)柜和柜內(nèi)設(shè)備的外殼接地，要求用專用接地線接于屏內(nèi)的接地排上。由于屏柜安裝的槽鋼支架與地網(wǎng)都是通過扁鋼連接，這樣所有設(shè)備都接在了地網(wǎng)上。

2.邏輯接地

電子設(shè)備內(nèi)部都有地電位存在，部分設(shè)備的地電位實(shí)際是虛空的，與外部沒有任何電氣的聯(lián)系;但大部分尤其是國外的二次設(shè)備地電位有一個(gè)專門的接地連接位置，此時(shí)必須將這個(gè)接地連接位置與屏內(nèi)接地排相連，這個(gè)地電位很多是和設(shè)備的外殼相連的，所以，必須把設(shè)備的外殼與屏內(nèi)接地排連接。

3.模擬量回路接地

模擬量回路接地是出于人身和設(shè)備安全的考慮，將設(shè)備TA、TV回路進(jìn)行的接地。為防止這些回路的測量出現(xiàn)誤差，對這些回路都要求一點(diǎn)接地。除相互之間有電氣連接的TV或TA要求在控制室內(nèi)一點(diǎn)接地外，其它獨(dú)立的回路一般都要求在現(xiàn)場一點(diǎn)接地。

要求在現(xiàn)場一點(diǎn)接地，更多考慮了二次設(shè)備試驗(yàn)時(shí)，萬一斷開柜內(nèi)的接地點(diǎn)可能造成二次回路失去接地點(diǎn)保護(hù)的因素，對防范站內(nèi)單相短路接地時(shí)地電網(wǎng)的電位升高是不利的。因?yàn)橐坏┯捎诙搪冯娏骱艽螅拥仉娮锜o法把電壓升高控制在2000V內(nèi)的話，可能會(huì)對二次設(shè)備輸入回路的絕緣造成危害。一般二次設(shè)備的模擬量回路絕緣要求是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(shè)備的電源接地。對交流電源的控制保護(hù)設(shè)備應(yīng)避免單相交流電源受雷擊或操作過電壓的影響而導(dǎo)致設(shè)備異常，應(yīng)采用隔離變壓器的方式供電。

使用交流電源的設(shè)備基本集中于自動(dòng)化和通信設(shè)備上。這部分設(shè)備由于一直采用普通民用的設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)，沒有考慮電廠或變電站比較強(qiáng)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(shí)際仍使用站內(nèi)直流蓄電池)以及由此帶來的一系列維護(hù)的問題。而這些設(shè)備內(nèi)部都是直流工作電源，在訂貨時(shí)明確電源要求，完全可以采用直流供電的方式工作。

此外，部分保護(hù)和故障錄波器在屏內(nèi)安裝了打印機(jī)。由于打印機(jī)啟動(dòng)時(shí)會(huì)在接地線上產(chǎn)生一個(gè)比較大的干擾信號(hào)，所以應(yīng)注意其電源的接地線不能接在屏內(nèi)的接地排上。

5.電纜屏蔽層接地

作為連接強(qiáng)電磁場環(huán)境(超高壓交流開關(guān)場)的一次設(shè)備和高電磁防護(hù)要求的二次設(shè)備，電纜的屏蔽層接地問題一直受到比較多的關(guān)注。國內(nèi)外對于屏蔽層應(yīng)1點(diǎn)接地還是2點(diǎn)接地的還有爭議。

從執(zhí)行的標(biāo)準(zhǔn)看，對于連接一次設(shè)備和二次設(shè)備的電纜，要求屏蔽層2點(diǎn)接地;對于傳送弱電模擬信號(hào)的電纜如監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)備間的信號(hào)或通信電纜要求采用屏蔽層1點(diǎn)接地的方式 。

1.電廠、變電站的主要干擾源和防范措施

(1) 磁場干擾

一次設(shè)備中流過的交變的電流產(chǎn)生了交變磁場在其附近的二次電纜上會(huì)產(chǎn)生交變的感應(yīng)電壓。干擾電壓的大小決定于一次設(shè)備與二次電纜的空間位置。

二次電纜的屏蔽層是1個(gè)導(dǎo)體，它與二次電纜的心線一樣會(huì)產(chǎn)生1個(gè)交變的感應(yīng)電壓，當(dāng)屏蔽層兩端接地時(shí)就會(huì)在屏蔽層上流過感應(yīng)電流，同時(shí)會(huì)在電纜心線產(chǎn)生1個(gè)交變的感應(yīng)電壓，這個(gè)電壓會(huì)與一次設(shè)備在電纜心線上產(chǎn)生的感應(yīng)電壓起到抵消的作用，而屏蔽層不接地或一點(diǎn)接地都不會(huì)產(chǎn)生電流，無法起到抵消的作用，所以防范磁場干擾的辦法是將電纜屏蔽層的兩端接地。

(2) 電場耦合(電容耦合干擾)

一次高壓設(shè)備對二次電纜間有各種電容元件。一次高壓設(shè)備通過電容對二次電纜產(chǎn)生電容干擾，也稱為傳導(dǎo)型干擾。電纜心線上的電容耦合電壓取決于一次設(shè)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(dāng)電纜屏蔽層接地時(shí)電纜心線的對地電容變成了電纜心線對屏蔽層的電容，這個(gè)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(huì)降低很多，所以防范電場耦合干擾的辦法是將電纜屏蔽層接地。

(3) 電磁輻射

高頻干擾信號(hào)通過空間輻射方式向電纜傳送的干擾信號(hào)，可采用編織材料組成的屏蔽層來反射和吸收輻射干擾信號(hào)，與是否接地?zé)o關(guān)。

2.屏蔽電纜接地方式的總結(jié)

從主要干擾源的防范措施可以看到，為防止電磁場的耦合干擾問題，將電纜的屏蔽層兩端接地是較好的解決辦法。

屏蔽層兩端接地的方式，相當(dāng)于并聯(lián)在地電網(wǎng)上，地電網(wǎng)中的電流會(huì)有部分從屏蔽層流過產(chǎn)生噪聲電流，這個(gè)電流在正常運(yùn)行時(shí)會(huì)在電纜心線上產(chǎn)生一個(gè)干擾電壓。若是傳送比較高的電壓或電流的電纜，干擾信號(hào)的比例相當(dāng)小，完全可在二次設(shè)備的接收端消除；若是傳送弱電信號(hào)的電纜(如通信電纜) ，信號(hào)很可能會(huì)是一個(gè)較大的干擾，所以對于傳送弱電信號(hào)的電纜還是采用1點(diǎn)接地方式比較合適。對十分重要的信號(hào)也可以采用雙屏蔽層的電纜傳送，內(nèi)層1點(diǎn)接地，外層2點(diǎn)接地。

從上述地電網(wǎng)的電位差中可以知道，在站內(nèi)單相短路接地時(shí)，由于電壓差的存在，電纜的屏蔽層中很可能會(huì)流過一個(gè)比較大的電流，導(dǎo)致電纜或端子箱有被燒毀的危險(xiǎn)。為防止這種情況的發(fā)生，除了盡量降低接地網(wǎng)電阻外，采用適當(dāng)?shù)慕档碗妷翰罘植嫉姆椒ㄒ彩强扇〉?。如沿電纜溝敷設(shè)接地銅排的方式，可以有效地平衡地電位、分流屏蔽層的電流、減少過電壓。

接地銅排是提供接地導(dǎo)體與連接系統(tǒng)中的各個(gè)金屬部件建立一個(gè)等電系統(tǒng)，這個(gè)等電位系統(tǒng)的電壓幾乎為零，它可在發(fā)生過電流或故障時(shí)保護(hù)人員和設(shè)備的安全，接地銅排是當(dāng)今最為流向的連接產(chǎn)品，電信專用20空匯流排規(guī)格：400*120*6mm。

在發(fā)電廠和變電站中出于安全的考慮，都會(huì)布置一個(gè)范圍覆蓋全廠或全站的接地網(wǎng)，所有的一次、二次設(shè)備都被要求與這個(gè)地網(wǎng)相連。在電力系統(tǒng)中發(fā)生的很多重大事故往往都和接地網(wǎng)的性能指標(biāo)以及一、二次設(shè)備與地網(wǎng)的連接問題上有關(guān)。

《電力系統(tǒng)繼電保護(hù)及安全自動(dòng)裝置反事故措施要點(diǎn)》中對于靜態(tài)保護(hù)明確提出了保護(hù)室內(nèi)敷設(shè)專用接地銅排環(huán)網(wǎng)的要求。此外，在總結(jié)了上海等省市電力公司對于高頻保護(hù)誤動(dòng)原因的分析和反措的基礎(chǔ)上， 國調(diào)中心也于1998年7月頒布了“繼電保護(hù)高頻通道工作改進(jìn)措施”明確提出了在開關(guān)場敷設(shè)專用接地銅排的要求。

但各省市電廠、變電站在敷設(shè)接地銅排的實(shí)際做法上有明顯的差異。有的把原各保護(hù)屏內(nèi)的接地排用電纜連接了起來；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(wǎng)連接;有的現(xiàn)場端子箱內(nèi)的接地排未與電纜溝內(nèi)的銅排直接相連，而是通過箱體與接地網(wǎng)相連;有的不清楚是否需要把開關(guān)場和控制保護(hù)室的銅排相連;還有的認(rèn)為敷設(shè)銅排只是出于高頻保護(hù)反措的要求，沒有高頻保護(hù)就不需要執(zhí)行這個(gè)反措 。

1.網(wǎng)內(nèi)電壓差

在220 kV及以上變壓器中性點(diǎn)直接接地的大型電廠或變電站發(fā)生站內(nèi)單相短路接地時(shí)，由于站內(nèi)接地電阻不可能為零，流過接地點(diǎn)的短路電流會(huì)在這個(gè)電阻上產(chǎn)生一個(gè)電壓，而遠(yuǎn)離接地點(diǎn)的電壓可以認(rèn)為是零電位，這樣從接地點(diǎn)至零電位處接地網(wǎng)上就自高向低存在著不均勻的電位。

上世紀(jì)80年代初，湖北500 kV雙河變電站在進(jìn)行系統(tǒng)單相短路接地試驗(yàn)時(shí)曾進(jìn)行過地網(wǎng)電位差的測量。測量結(jié)果表明：當(dāng)2400 A短路電流由地網(wǎng)中心入地時(shí)，地網(wǎng)中心對2 km外的零位點(diǎn)的電位升高是254 V，對地網(wǎng)邊緣的電位升高是117 V;當(dāng)2 866. 7 A的短路電流同一地點(diǎn)入地時(shí)，電壓分別升高為307 V和140 V。從這個(gè)試驗(yàn)可以知道當(dāng)時(shí)的地網(wǎng)電阻約為0. 1Ω ，若以2004年華東電網(wǎng)500 kV廠站最大站內(nèi)單相短路電流57 kA 注入上述試驗(yàn)的接地點(diǎn)，那么，地網(wǎng)中心和地網(wǎng)邊緣的電壓分別會(huì)在5. 7kV和2. 6 kV。

可見站內(nèi)單相短路接地時(shí)，地網(wǎng)上的電壓差是必然存在的，且距離短路接地點(diǎn)越遠(yuǎn)電壓差就越大。這樣，站內(nèi)接在地網(wǎng)上的二次設(shè)備尤其是兩端屏蔽層接地的電纜，在接地端間會(huì)形成電壓差，嚴(yán)重時(shí)會(huì)由于壓差過大損壞絕緣和形成較大電流，產(chǎn)生干擾，甚至?xí)龤щ娎|或端子箱。

2.技術(shù)指標(biāo)要求

原《電力設(shè)備接地設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程》(SDJ8 -79)對中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)的接地電阻的要求。同時(shí)規(guī)程也提到了在高土壤電阻率地區(qū)接地電阻可以放寬到5Ω，但同時(shí)需要驗(yàn)算接觸電勢和跨步電勢，施工后應(yīng)進(jìn)行測量，并繪制電位分布曲線等措施。

電網(wǎng)容量大大增強(qiáng)，在短路電流早已遠(yuǎn)遠(yuǎn)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(shí)的電位分布特別關(guān)注。

當(dāng)接地裝置的接地電阻不符合上述要求時(shí)，可通過技術(shù)經(jīng)濟(jì)的統(tǒng)計(jì)比較而增大接地電阻，但不得大于5Ω，且應(yīng)符合以下要求：采取防止轉(zhuǎn)移電位引起的措施，如采取隔離等措施。

對于大型的大接地電流的接地網(wǎng)的要求，除了需盡量減小接地電阻外，更要注重采取必要的均壓措施使整個(gè)保護(hù)范圍內(nèi)的電位分布平衡。

接地銅排并不是僅僅出于高頻保護(hù)的反措要求，而是出于均衡地網(wǎng)電位、保證接地點(diǎn)數(shù)量的目的、降低地網(wǎng)回路電阻的目的。

1.一次開關(guān)場的敷設(shè)要求

在電纜溝內(nèi)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(huán)網(wǎng)?，F(xiàn)場端子箱內(nèi)的小接地排用不小于30 mm²的絕緣導(dǎo)線與銅排連接，為安全可靠起見，柜內(nèi)小接地排也應(yīng)同時(shí)與主地網(wǎng)相連。銅排應(yīng)用不小于150mm²的絕緣導(dǎo)線在遠(yuǎn)離易發(fā)生單相接地短路電流入地點(diǎn)明顯接地點(diǎn)處與主地網(wǎng)點(diǎn)連接，并定期檢測該接地點(diǎn)的接地電阻。為降低接觸電阻，應(yīng)采用壓接方式連接各連接點(diǎn)，連接點(diǎn)鍍錫處理。

2.保護(hù)室的敷設(shè)要求

在保護(hù)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(shè)備有電氣聯(lián)系的控制保護(hù)柜的銅排環(huán)網(wǎng)。保護(hù)屏內(nèi)的小接地排用不小于30mm²的絕緣導(dǎo)線與銅排連接，為安全可靠起見，柜內(nèi)小接地排也應(yīng)同時(shí)與主地網(wǎng)相連。銅排應(yīng)用不小于150mm²的絕緣導(dǎo)線，在電纜豎井中明顯接地點(diǎn)處與主地網(wǎng)一點(diǎn)連接，并定期檢測該接地點(diǎn)的接地電阻。為降低接觸電阻，應(yīng)采用壓接方式連接各連接點(diǎn)，連接點(diǎn)鍍錫處理。

3.開關(guān)場銅排環(huán)網(wǎng)與保護(hù)小室銅排環(huán)網(wǎng)的連接

用不小于100mm²的銅纜把開關(guān)場銅排環(huán)網(wǎng)和保護(hù)小室銅排環(huán)網(wǎng)連接起來，構(gòu)成1個(gè)大的只有2個(gè)接地點(diǎn)(1個(gè)在開關(guān)場、1個(gè)在保護(hù)小室下)的接地網(wǎng)。

4.其它要求

對于采用高頻保護(hù)的線路，應(yīng)嚴(yán)格執(zhí)行相關(guān)反措的要求。

研究證明在采用合適的接地方式、低電阻的地網(wǎng)以及恰當(dāng)?shù)木鶋捍胧┖?，可以有效地提高二次設(shè)備的抗干擾能力，減少二次設(shè)備異常動(dòng)作的發(fā)生，保證站內(nèi)單相短路接地時(shí)的動(dòng)作可靠性 。2100433B

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1、電磁干擾對變頻器的影響

在現(xiàn)代工業(yè)控制系統(tǒng)中，多采用微機(jī)或者PLC 控制技術(shù)，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)或者改造過程中，一定要注意變頻器對微機(jī)控制板的干擾問題。變頻器受外界干擾來源，由于用戶自己設(shè)計(jì)的微機(jī)控制板一般工藝水平差，不符合EMC國際標(biāo)準(zhǔn)，在采用變頻器后，產(chǎn)生的傳導(dǎo)和輻射干擾，往往導(dǎo)致控制系統(tǒng)工作異常，因此需要采取下述必要措施。

1）良好的接地。電機(jī)等強(qiáng)電控制系統(tǒng)的接地線必須通過接地匯流排可靠接地，微機(jī)控制板的屏蔽地，應(yīng)單獨(dú)接地。對于某些干擾嚴(yán)重的場合，建議將傳感器、I/0接口屏蔽層與控制板的控制地相連。

2）給微機(jī)控制板輸入電源加裝EMI濾波器、共模電感、高頻磁環(huán)等，可以有效抑制傳導(dǎo)干擾。另外，在輻射干擾嚴(yán)重的場合，如周圍存在GSM、或者小靈通基站時(shí)，可以對微機(jī)控制板添加金屬網(wǎng)狀屏蔽罩進(jìn)行屏蔽處理。

3）給變頻器輸入端加裝EMI 濾波器，可以有效抑制變頻器對電網(wǎng)的傳導(dǎo)干擾，加裝輸入交流和直流電抗器，可以提高功率因數(shù)，減小諧波污染，綜合效果好。在某些電機(jī)與變頻器之間距離超過100 m 的場合，需要在變頻器側(cè)添加交流輸出電抗器，解決因?yàn)檩敵鰧?dǎo)線對地分布參數(shù)造成的漏電流保護(hù)和減少對外部的輻射干擾。一個(gè)行之有效的方法就是采用鋼管穿線或者屏蔽電纜的方法，并將鋼管外殼或者電纜屏蔽層與大地可靠連接。值得注意的是在不添加交流輸出電抗器時(shí)，如果采用鋼管穿線或者屏蔽電纜的方法，增大了輸出對地的分布電容，容易出現(xiàn)過流。當(dāng)然在實(shí)際應(yīng)用中一般采取其中的一種或者幾種方法。

4）對模擬傳感器檢測輸入和模擬控制信號(hào)進(jìn)行電氣屏蔽和隔離。在變頻器組成的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程中，建議盡量不要采用模擬控制，特別是控制距離大于1m，跨控制柜安裝的情況下。因?yàn)樽冾l器一般都有多段速設(shè)定、開關(guān)頻率量輸入輸出，可以滿足要求。如果非要用模擬量控制時(shí)，建議一定采用屏蔽電纜，并在傳感器側(cè)或者變頻器側(cè)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)端一點(diǎn)接地。如果干擾仍舊嚴(yán)重，需要實(shí)現(xiàn)DC/DC隔離措施?？梢圆捎脴?biāo)準(zhǔn)的DC/DC模塊，或者采用對v/f轉(zhuǎn)換光隔離，再采用頻率設(shè)定輸入的方法。

2、工作環(huán)境的影響

在變頻器實(shí)際應(yīng)用中，由于國內(nèi)客戶除少數(shù)有專用機(jī)房外，大多為了降低成本，將變頻器直接安裝于工業(yè)現(xiàn)場。工作現(xiàn)場一般有灰塵大、溫度高、濕度大的問題，還有如鋁行業(yè)中有金屬粉塵、腐蝕性氣體等等。因此必須根據(jù)現(xiàn)場情況做出相應(yīng)的對策。

1）變頻器應(yīng)該安裝在控制柜內(nèi)部。

2）變頻器最好安裝在控制柜內(nèi)的中部；變頻器要垂直安裝，正上方和正下方要避免安裝可能阻擋排風(fēng)、進(jìn)風(fēng)的大元件。

3）變頻器上、下部邊緣距離控制柜頂部、底部、或者隔板、或者必須安裝的大元件等的最小間距，應(yīng)該大于300 mm。

4）如果特殊用戶在使用中需要取掉鍵盤，則變頻器面板的鍵盤孔，一定要用膠帶嚴(yán)格密封或者采用假面板替換，防止粉塵大量進(jìn)入變頻器內(nèi)部。

5）在多粉塵場所，特別是多金屬粉塵、絮狀物的場所使用變頻器時(shí)，總體要求控制柜整體密封，專門設(shè)計(jì)進(jìn)風(fēng)口、出風(fēng)口進(jìn)行通風(fēng)；控制柜頂部應(yīng)該有防護(hù)網(wǎng)和防護(hù)頂蓋出風(fēng)口；控制柜底部應(yīng)該有底板和進(jìn)風(fēng)口、進(jìn)線孔，并且安裝防塵網(wǎng)。

6）多數(shù)變頻器廠家內(nèi)部的印制板、金屬結(jié)構(gòu)件均未進(jìn)行防潮濕霉變的特殊處理，如果變頻器長期處于惡劣工作環(huán)境下，金屬結(jié)構(gòu)件容易產(chǎn)生銹蝕。導(dǎo)電銅排在高溫運(yùn)行情況下，會(huì)更加劇銹蝕的過程，對于微機(jī)控制板和驅(qū)動(dòng)電源板上的細(xì)小銅質(zhì)導(dǎo)線，銹蝕將造成損壞。因此，對于應(yīng)用于潮濕和和含有腐蝕性氣體的場合，必須對所使用變頻器的內(nèi)部設(shè)計(jì)有基本要求，例如印刷電路板必須采用三防漆噴涂處理，對于結(jié)構(gòu)件必須采用鍍鎳鉻等處理工藝。除此之外，還需要采取其它積極、有效、合理的防潮濕、防腐蝕氣體的措施。

3、電網(wǎng)質(zhì)量對變頻器的影響

在沖擊負(fù)載如電焊機(jī)、電弧爐、軋鋼機(jī)等場合，電壓經(jīng)常出現(xiàn)閃變;在一個(gè)車間中，有多臺(tái)變頻器等容性整流負(fù)載在工作時(shí)，其產(chǎn)生的諧波對于電網(wǎng)質(zhì)量有很嚴(yán)重的污染，對設(shè)備本身也有相當(dāng)?shù)钠茐淖饔?，輕則不能夠連續(xù)正常運(yùn)行，重則造成設(shè)備輸入回路的損壞?？梢圆扇∠铝械拇胧?

1）在沖擊負(fù)載如電焊機(jī)、電弧爐、軋鋼機(jī)等場合建議用戶增加無功靜補(bǔ)裝置，提高電網(wǎng)功率因數(shù)和質(zhì)量。

2） 在變頻器比較集中的車間，建議采用集中整流，直流共母線供電方式。建議用戶采用12脈沖整流模式。優(yōu)點(diǎn)是諧波小、節(jié)能，特別適用于頻繁起動(dòng)、制動(dòng)，電動(dòng)機(jī)處于既電動(dòng)運(yùn)行與發(fā)電運(yùn)行的場合。

3）變頻器輸入側(cè)加裝無源LC濾波器，減小輸入諧波，提高功率因數(shù)，可靠性高，效果好。

4）變頻器輸入側(cè)加裝有源PFC 裝置，效果最好，但成本較高。