中性点不接地,电流都回到哪了?
一、中性点不接地,电流都回到哪了?
流回电源中性点,变压器就是电源。常用的380V系统是中性点是直接接地的,中性点引出的一根线叫零线又叫回路。可以这样理解零线:当三相负荷对称时,零线中没有电流流过,即0电流;当三相负荷不对称时,零线中流过不平衡电流。零线为什么又叫回线,因为单相负荷或不平衡负荷电流要通过该线回流到电源。
中性点接地时,电流不会就直接流向大地,因为电流必须构成回路才能流动,经过用电器的电流都经过零线构成回路,不经大地构成回路。
当用电设备的火线发生接地故障后,火线——接故障地点——变压器中性点构成回路,大地中有电流流过。
发电机的出线只有三根火线,没有零线,因此无法流到发电机中性点。
在发电机和用户之间加装的变压器启动隔离和变压作用,因此发电机没有引零线被变压器隔离了。
二、电流接地与小电流接地划分标准?
在我国,电力系统中性点接地方式有三种:
(1)中性点直接接地方式。
(2)中性点经消弧线圈接地方式。
(3)中性点不接地方式。
中性点直接接地系统(包括经电阻柜接地的系统)发生单相接地故障时,接地短路电流很大,这种中性点直接接地的系统称为大电流接地系统。采用中性点不接地或经消弧线圈接地的系统,当某一相发生接地故障时,由于不能构成短路回路,接地故障电流往往比负荷电流小很多,这种中性点不接地或经消弧线圈接地的系统称为小电流接地系统。
大电流接地系统与小电流接地系统的划分标准是依据系统的零序电坑序X0与正序电抗X1的比值X0/X1。我国规定:凡是X0/X1≤4~5的系统属于大接地电流系统,X0/X1>4~5的系统则属于小接地电流系统。肴些国家(如美国与某些西欧国家)规定,X0/X1>3.0的系统为小接地电流系统。
三、电器外壳接地,漏电时的电流(电子)流向大地去了哪里?
题主这个问题很具有代表性,而且非常基础。我对这种基础问题很感兴趣,我来回答吧。
首先,我们要弄清楚电源输出的是什么?我们看下图:
图1是典型的串联电路,当我们合上开关K,电路中就出现电流I。中学的基础物理(可能是初中的物理学)告诉我们,串联电路中的电流处处相等。
现在,我们要明确几个基础知识:
基础知识1:当开关闭合瞬间,电源(电池)用光速在整个电路中构建了电场,电场力迫使电路各元件和线路中的自由电子同时开始定向运动,并就此出现电流,所以才有串联电路中的电流处处相等。
电场决定了电流,若没有电场,就没有电流。
另外,电路中的电流运动速度是龟速,它的速度是几个厘米/秒而已,乌龟爬的都比电流快!
基础知识2:电源电场以电动势的形式作用在整个电路中。
对于负载电阻,流入的电流与流出的电流相等;对于电源来说,流入的电流与流出的电流亦相等;对于线路来说,流入线路一端的电流与流出线路另一端的电流相等。
有了这些基础知识,我们就能回答题主的问题了。
我们看题主的问题说明:漏电时,电路没有形成回路,电子都流入大地,难道正极能不停产生电子,那电子怎样守恒呢?正常形成回路时电子可以循环,漏电时都流入大地,电源有出没进,希望给予解答。
注意看题主的这段说明:谈到漏电当然指的是交流电,交流电是不存在正极和负极的。但题主随后又谈到电源的正极不停地产生电子,可见,题主把交流电源与直流电源等同起来了。
然而交流电源的瞬间电压的确与直流电源很类似。既然如此,为了不失一般性,我就用普通的交流配电网来讨论问题吧。
我们看下图:
图2中,我们看到了一个低压配电系统。系统中,我们看到了电力变压器T,它就是交流电源。我们看到,从电力变压器副边绕组中引出了四条线,分别是火线L1、L2和L3,还有接地的中性线,我们把它叫做零线PEN。
图2中,我们看到单相用电负荷1和单相用电负荷2,它们的外壳均接地,同时,单相用电负荷2的外壳还接零线,我们把它叫做保护接零。
注意到此时对于单相用电负荷1来说,火线电流是 ,零线电流是 ,它们大小相等方向相反,即: 。
作为交流电源,它起的作用是什么?它产生了电动势E,在电源电场力的作用下,电路中的自由电子产生同向运动,由此出现电流。
由于交流电的频率是50赫兹,因此电源电动势一秒钟就会发生50次正向50次反向。考虑到电流运动是龟速,所以自由电子们其实就在原地附近打转而已。尽管如此,电流产生的热效应和电动力效应仍然不可小觑。
设想单相用电设备1发生了火线对外壳的碰壳事故,也就是题主所谓的漏电。于是,电动势就被加载在单相用电设备1接地处与电力变压器接地处之间。
对于建筑物,地下的地网就是钢筋网;对于普通的大地,地网就是地下水丰富且电解质丰富的地层。电源电动势经过分压,其中部分电压加载到地层后,自会在地层中找到一条电阻最小的路径,电流就顺着这条路径返回电源。
注意,找这条最小电阻路径是自动进行的,并非电流有什么智力。设想,隧道漏水时,漏水量最大处一定是阻力最小处,无需水有什么智力。
我们再看漏电电流与火线电流的关系。
我们设漏电流为 ,而正常使用时的火线电流是 ,零线电流是 ,于是单相用电负荷1的火线总电流为: 。而返回电力变压器中性点的电流亦包括了Im在内,只不过它是顺着地网回去的。
我们再看图2的单相用电负荷2,它的外壳接零,同时也接地。如果它也发生漏电,则漏电流有两条路径,一条顺着地网返回电源,一条顺这PEN零线返回电源。
在国家标准GB50054《低压配电设计规范》中规定,配电网接地电阻不得超过4欧。如果零线总线的截面积是16平方导线,它的每千米长度电阻为1.26欧。我们把地网电阻与500米长度的零线(电阻是0.63欧)导线电阻并联起来,看看总电阻是多少:
我们看到,并联后的电阻0.544欧与导线电阻1.26/2=0.63欧相差无几,而电流永远都是走电阻最小的路径的,因此可知,沿着PEN零线返回电源是漏电流的主要路径。
据此,我们可以设置漏电保护装置来保护线路和用电设备,当然最重要的是保护人身安全。另外,凡是有零线的场所,用电负荷的外壳可不必接地,直接接零线即可。这叫做保护接零。
其实,在很多情况下,用电设备的外壳是直接接地的,或者接到来自电源的地线。在这两种情况下,前者的接地电流通过地网返回电源,而后者通过地线返回电源,漏电电流不会出现丢失的情况。正是哪家的牛羊归哪家,绝对不会出错的。
最后,来回答题主的问题:电器外壳接地,漏电时的电流(电子)流向大地去了哪里?
回答:电器的外壳接地,漏电时的漏电电流通过地网返回到电源,构成了循环回路。
四、为什么小电流接地和大电流接地都有经消弧线圈接地?
因为中性点非直接接地系统发生单接地故障时,接地点将通过接地线路对应电压等级电网的全部对地电容电流。
如果此电容电流相当大,就会在接地点产生间歇性电弧,引起过电压,从而时非故障相对地电压极大增加。
在电弧接地过电压作用下,可能导致绝缘损坏,造成两点或多点的接地短路,使事故扩大。
五、中性点接地和不接地的接地点电流?
中性点直接接地与不接地的区别如下:
1、中性点直接接地的系统属于较大电流接地系统,一般通过接地点的电流较大,可能会烧坏电气设备。发生故障后,继电保护会立即动作,使开关跳闸,消除故障。目前我国110kV以上系统大都采用中性点直接接地。
2、配电系统的三点共同接地。为防止电网遭受过电压的危害,通常将变压器的中性点,变压器的外壳,以及避雷器的接地引下线共同于一个接地装置相连接,又称三点共同接地。这样可以保障变压器的安全运行。
3、在中性点不接地的三相系统中,当一相发生接地时:一是未接地两相的对地电压升高到√3倍,即等于线电压,所以,这种系统中,相对地的绝缘水平应根据线电压来设计。二是各相间的电压大小和相位仍然不变,三相系统的平衡没有遭到破坏,因此可继续运行一段时间,这是这种系统的最大优点
中性点直接接地系统,也称大接地电流系统。这种系统中一相接地时,出现除中性点以外的另一个接地点,构成了短路回路,接地故障相电流很大,为了防止设备损坏,必须迅速切断电源,因而供电可靠性低,易发生停电事故。
但这种系统上发生单相接地故障时,由于系统中性点的钳位作用,使非故障相的对地电压不会有明显的上升,因而对系统绝缘是有利的。
六、屏蔽线单端接地和两端接地有什么区别,屏蔽层接地后为什么会有电流流向大地?
通信电缆或者控制电缆,它的外表皮下就是金属箔(铝箔)的屏蔽层。在施工时,屏蔽层需要接地,以消除干扰。一般地,电缆屏蔽层采取单端接地。如果屏蔽层采取电缆始端和终端的双端接地,反而会引起干扰。
我们看下图:
上图中,如果我们采取单端接地,则屏蔽层的电位与地电位相同。但如果采取双端接地,由于两个接地点的地电位不同,两处接地点会沿着屏蔽层流过地电流,这时会引起强烈的干扰。
举2个例子。
第一个例子:长距离的RS485通信电缆
我们曾经做过一个电信局的供配电工程。这个电信局的两座楼位于一条街道的两边,两座楼都有各自的配电系统,但电力监控安排在一侧的主楼内,于是就需要从马路另一侧的附楼中用RS485通信电缆把监控信息传输到主楼,电缆总长大约为300米。
我们在调试时,觉得很奇怪,附楼的信号很不稳定,时有时无。我当时就怀疑通信电缆双端接地,但施工人员坚称是单端接地。最后,我让一位工程师去检查,他发现通信电缆屏蔽层有几十伏的电压。原来,这条通信电缆不但双端接地,同时还把附楼的接地漏电电流给引到了主楼系统。后来我们采取了屏蔽层单端接地,并排除掉附楼配电系统的漏电故障,信息交换也就稳定了。
这个例子充分说明,通信电缆的屏蔽层必须单端接地措施。
第二个例子:短距离的通信电缆
电动机控制中心的MCC控制柜,需要把柜内的数十套电动机控制单元用通信电缆连接成链路。这条链路由较短的通信电缆串接构成,最短的通信电缆长度只有30厘米。在这种情况下,每条通信电缆的屏蔽层也必须单端接地。
我们做过试验,如果每条短通信电缆采取双端接地,则通信终端PLC接收到的信息极不稳定,采取单端接地后立刻就好很多。
七、小电流接地选线原理?
一般都基于以下几种原理 一、 零序功率方向原理 零序功率方向原理的小电流接地装置就是利用在系统发生单相接地故障时,故障与非故障线路零序电流反相,由零序功率继电器判别故障与非故障电流。
二、 谐波电流方向原理 当中性点不接地系统发生单相接地故障时,在各线路中都会出现零序谐波电流。由于谐波次数的增加,相对应的感抗增加,容抗减小,所以总可以找到一个m次谐波,这时故障线路与非故障线路m次谐波电流方向相反,同时对所有大于m次谐波的电流均满足这一关系。
三、 外加高频信号电流原理 当中性点不接地系统发生单相接地时,通过电压互感器二次绕组向母线接地相注入一种外加高频信号电流,该信号电流主要沿故障线路接地相的接地点入地,部分信号电流经其他非故障线路对地电容入地。用一只电磁感应及谐波原理制成的信号电流探测器,靠近线路导体接收该线路故障相流过信号电流的大小(故障线路接地相流过的信号电流大,非故障线路接地相流过的信号电流小,它们之间的比值大于10倍)判断故障线路与非故障线路。 高频信号电流发生器由电压互感器开口三角的电压起动。选用高频信号电流的频率与工频及各次谐波频率不同,因此,工频电流、各次谐波电流对信号探测器无感应信号。 在单相接地故障时,用信号电流探测器,对注入系统接地相的信号电流进行寻踪,还可以找到接地线路和接地点的确切位置。
四、 首半波原理 首半波原理是基于接地故障信号发生在相电压接近最大值瞬间这一假设。当电压接近最大值时,若发生接地故障,则故障相电容电荷通过故障线路向故障点放电,故障线路分布电感和分布电容使电流具有衰减振荡特性,该电流不经过消弧线圈,故不受消弧线圈影响。但此原理的选线装置不能反映相电压较低时的接地故障,易受系统运行方式和接地电阻的影响,存在工作死区。
八、接地开关额定电流?
10Kv接地开关的铭牌所标注的额定电压为10千伏,但是当10千伏的接地开关在接入电路时的实际启动电压要大于其额定电压,在12一15千伏之间的范围之内,额定电流一般都是200安,所以10Kv接地开关的参数为额定电压10KV,启动电压在12一15KV之间,额定电流200a。
九、接地电流是多少?
接地正常情况下是没有电流的,一旦发生设备故障点才会有电流,而电流大小与设备容量,电压高低有关。
十、什么是电流的接地?
接地电流: 由于故障而流入大地的电流。
分别指:大接地电流系统,小接地电流系统
当中性点接地时,有一相火线接地,这时会产生很大的电流,如果是二相或三相火线接地,当然会产生更大的电流,这就是大电流接地系统;如果中性点不接地,当有一相火线接地时,这时的接地电流只是电容电流,因为构不成回路,所以接地电流很小,这是小电流接地系统。
一般110kv及以上的系统采用大电流接地系统。 中性点不接地或经消弧线圈接地的系统,发生单相接地故障时,由于不构成短路回路,接地短路电流比负荷电流小很多,这种系统称为小电流接地系统。一般66kv及以下系统常采用这种系统