接地汇流排

二次设备已经普遍实现了微机化，一方面电子元器件要求有比较好的运行环境，另一方面电厂或变电站内的二次设备需要承受电磁干扰、过电压冲击、地电网电压升高等恶劣环境的影响，所以其接地问题显得尤为重要。

1.安全接地

安全接地是指出于人身安全考虑，要求将二次设备机柜和柜内设备的外壳接地，要求用专用接地线接于屏内的接地排上。由于屏柜安装的槽钢支架与地网都是通过扁钢连接，这样所有设备都接在了地网上。

2.逻辑接地

电子设备内部都有地电位存在，部分设备的地电位实际是虚空的，与外部没有任何电气的联系;但大部分尤其是国外的二次设备地电位有一个专门的接地连接位置，此时必须将这个接地连接位置与屏内接地排相连，这个地电位很多是和设备的外壳相连的，所以，必须把设备的外壳与屏内接地排连接。

3.模拟量回路接地

模拟量回路接地是出于人身和设备安全的考虑，将设备TA、TV回路进行的接地。为防止这些回路的测量出现误差，对这些回路都要求一点接地。除相互之间有电气连接的TV或TA要求在控制室内一点接地外，其它独立的回路一般都要求在现场一点接地。

要求在现场一点接地，更多考虑了二次设备试验时，万一断开柜内的接地点可能造成二次回路失去接地点保护的因素，对防范站内单相短路接地时地电网的电位升高是不利的。因为一旦由于短路电流很大，接地电阻无法把电压升高控制在2000V内的话，可能会对二次设备输入回路的绝缘造成危害。一般二次设备的模拟量回路绝缘要求是2500V的耐压水平。

4.交流电源接地

交流电源接地是指使用交流工作电源的二次设备的电源接地。对交流电源的控制保护设备应避免单相交流电源受雷击或操作过电压的影响而导致设备异常，应采用隔离变压器的方式供电。

使用交流电源的设备基本集中于自动化和通信设备上。这部分设备由于一直采用普通民用的设备标准，没有考虑电厂或变电站比较强的电源干扰问题及直流供电方式，所以造成需要配置UPS电源(电源的蓄电池实际仍使用站内直流蓄电池)以及由此带来的一系列维护的问题。而这些设备内部都是直流工作电源，在订货时明确电源要求，完全可以采用直流供电的方式工作。

此外，部分保护和故障录波器在屏内安装了打印机。由于打印机启动时会在接地线上产生一个比较大的干扰信号，所以应注意其电源的接地线不能接在屏内的接地排上。

5.电缆屏蔽层接地

作为连接强电磁场环境(超高压交流开关场)的一次设备和高电磁防护要求的二次设备，电缆的屏蔽层接地问题一直受到比较多的关注。国内外对于屏蔽层应1点接地还是2点接地的还有争议。

从执行的标准看，对于连接一次设备和二次设备的电缆，要求屏蔽层2点接地;对于传送弱电模拟信号的电缆如监控系统设备间的信号或通信电缆要求采用屏蔽层1点接地的方式 。

1.电厂、变电站的主要干扰源和防范措施

(1) 磁场干扰

一次设备中流过的交变的电流产生了交变磁场在其附近的二次电缆上会产生交变的感应电压。干扰电压的大小决定于一次设备与二次电缆的空间位置。

二次电缆的屏蔽层是1个导体，它与二次电缆的心线一样会产生1个交变的感应电压，当屏蔽层两端接地时就会在屏蔽层上流过感应电流，同时会在电缆心线产生1个交变的感应电压，这个电压会与一次设备在电缆心线上产生的感应电压起到抵消的作用，而屏蔽层不接地或一点接地都不会产生电流，无法起到抵消的作用，所以防范磁场干扰的办法是将电缆屏蔽层的两端接地。

(2) 电场耦合(电容耦合干扰)

一次高压设备对二次电缆间有各种电容元件。一次高压设备通过电容对二次电缆产生电容干扰，也称为传导型干扰。电缆心线上的电容耦合电压取决于一次设备与二次电缆间的互电容以及二次电缆对地电容，与两者之和成反比。

当电缆屏蔽层接地时电缆心线的对地电容变成了电缆心线对屏蔽层的电容，这个电容值比对地电容值大很多，这样电缆心线上的电容耦合干扰电压会降低很多，所以防范电场耦合干扰的办法是将电缆屏蔽层接地。

(3) 电磁辐射

高频干扰信号通过空间辐射方式向电缆传送的干扰信号，可采用编织材料组成的屏蔽层来反射和吸收辐射干扰信号，与是否接地无关。

2.屏蔽电缆接地方式的总结

从主要干扰源的防范措施可以看到，为防止电磁场的耦合干扰问题，将电缆的屏蔽层两端接地是较好的解决办法。

屏蔽层两端接地的方式，相当于并联在地电网上，地电网中的电流会有部分从屏蔽层流过产生噪声电流，这个电流在正常运行时会在电缆心线上产生一个干扰电压。若是传送比较高的电压或电流的电缆，干扰信号的比例相当小，完全可在二次设备的接收端消除；若是传送弱电信号的电缆(如通信电缆) ，信号很可能会是一个较大的干扰，所以对于传送弱电信号的电缆还是采用1点接地方式比较合适。对十分重要的信号也可以采用双屏蔽层的电缆传送，内层1点接地，外层2点接地。

从上述地电网的电位差中可以知道，在站内单相短路接地时，由于电压差的存在，电缆的屏蔽层中很可能会流过一个比较大的电流，导致电缆或端子箱有被烧毁的危险。为防止这种情况的发生，除了尽量降低接地网电阻外，采用适当的降低电压差分布的方法也是可取的。如沿电缆沟敷设接地铜排的方式，可以有效地平衡地电位、分流屏蔽层的电流、减少过电压。

接地铜排是提供接地导体与连接系统中的各个金属部件建立一个等电系统，这个等电位系统的电压几乎为零，它可在发生过电流或故障时保护人员和设备的安全，接地铜排是当今最为流向的连接产品，电信专用20空汇流排规格：400*120*6mm。

在发电厂和变电站中出于安全的考虑，都会布置一个范围覆盖全厂或全站的接地网，所有的一次、二次设备都被要求与这个地网相连。在电力系统中发生的很多重大事故往往都和接地网的性能指标以及一、二次设备与地网的连接问题上有关。

《电力系统继电保护及安全自动装置反事故措施要点》中对于静态保护明确提出了保护室内敷设专用接地铜排环网的要求。此外，在总结了上海等省市电力公司对于高频保护误动原因的分析和反措的基础上， 国调中心也于1998年7月颁布了“继电保护高频通道工作改进措施”明确提出了在开关场敷设专用接地铜排的要求。

但各省市电厂、变电站在敷设接地铜排的实际做法上有明显的差异。有的把原各保护屏内的接地排用电缆连接了起来；有的把铜排直接搁在电缆支架上或用铆钉与支架铆死;有的把铜排的两端分别与主地网连接;有的现场端子箱内的接地排未与电缆沟内的铜排直接相连，而是通过箱体与接地网相连;有的不清楚是否需要把开关场和控制保护室的铜排相连;还有的认为敷设铜排只是出于高频保护反措的要求，没有高频保护就不需要执行这个反措 。

1.网内电压差

在220 kV及以上变压器中性点直接接地的大型电厂或变电站发生站内单相短路接地时，由于站内接地电阻不可能为零，流过接地点的短路电流会在这个电阻上产生一个电压，而远离接地点的电压可以认为是零电位，这样从接地点至零电位处接地网上就自高向低存在着不均匀的电位。

上世纪80年代初，湖北500 kV双河变电站在进行系统单相短路接地试验时曾进行过地网电位差的测量。测量结果表明：当2400 A短路电流由地网中心入地时，地网中心对2 km外的零位点的电位升高是254 V，对地网边缘的电位升高是117 V;当2 866. 7 A的短路电流同一地点入地时，电压分别升高为307 V和140 V。从这个试验可以知道当时的地网电阻约为0. 1Ω ，若以2004年华东电网500 kV厂站最大站内单相短路电流57 kA 注入上述试验的接地点，那么，地网中心和地网边缘的电压分别会在5. 7kV和2. 6 kV。

可见站内单相短路接地时，地网上的电压差是必然存在的，且距离短路接地点越远电压差就越大。这样，站内接在地网上的二次设备尤其是两端屏蔽层接地的电缆，在接地端间会形成电压差，严重时会由于压差过大损坏绝缘和形成较大电流，产生干扰，甚至会烧毁电缆或端子箱。

2.技术指标要求

原《电力设备接地设计技术规程》(SDJ8 -79)对中性点直接接地系统的接地电阻的要求。同时规程也提到了在高土壤电阻率地区接地电阻可以放宽到5Ω，但同时需要验算接触电势和跨步电势，施工后应进行测量，并绘制电位分布曲线等措施。

电网容量大大增强，在短路电流早已远远超过4000 A水平的情况下，R≤2000 / I是无法很简单地做到的，这样，工程十分注意把接地电阻值控制在0. 5Ω以下，而没有对大短路电流入地时的电位分布特别关注。

当接地装置的接地电阻不符合上述要求时，可通过技术经济的统计比较而增大接地电阻，但不得大于5Ω，且应符合以下要求：采取防止转移电位引起的措施，如采取隔离等措施。

对于大型的大接地电流的接地网的要求，除了需尽量减小接地电阻外，更要注重采取必要的均压措施使整个保护范围内的电位分布平衡。

接地铜排并不是仅仅出于高频保护的反措要求，而是出于均衡地网电位、保证接地点数量的目的、降低地网回路电阻的目的。

1.一次开关场的敷设要求

在电缆沟内电缆支架上用小绝缘子架起100mm²铜排，首尾相连，布成可以覆盖所有二次端子箱的铜排环网。现场端子箱内的小接地排用不小于30 mm²的绝缘导线与铜排连接，为安全可靠起见，柜内小接地排也应同时与主地网相连。铜排应用不小于150mm²的绝缘导线在远离易发生单相接地短路电流入地点明显接地点处与主地网点连接，并定期检测该接地点的接地电阻。为降低接触电阻，应采用压接方式连接各连接点，连接点镀锡处理。

2.保护室的敷设要求

在保护小室电缆层电缆支架上用小绝缘子架起100mm²铜排，首尾相连，布成可以覆盖所有与一次设备有电气联系的控制保护柜的铜排环网。保护屏内的小接地排用不小于30mm²的绝缘导线与铜排连接，为安全可靠起见，柜内小接地排也应同时与主地网相连。铜排应用不小于150mm²的绝缘导线，在电缆竖井中明显接地点处与主地网一点连接，并定期检测该接地点的接地电阻。为降低接触电阻，应采用压接方式连接各连接点，连接点镀锡处理。

3.开关场铜排环网与保护小室铜排环网的连接

用不小于100mm²的铜缆把开关场铜排环网和保护小室铜排环网连接起来，构成1个大的只有2个接地点(1个在开关场、1个在保护小室下)的接地网。

4.其它要求

对于采用高频保护的线路，应严格执行相关反措的要求。

研究证明在采用合适的接地方式、低电阻的地网以及恰当的均压措施后，可以有效地提高二次设备的抗干扰能力，减少二次设备异常动作的发生，保证站内单相短路接地时的动作可靠性 。2100433B

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1、电磁干扰对变频器的影响

在现代工业控制系统中，多采用微机或者PLC 控制技术，在系统设计或者改造过程中，一定要注意变频器对微机控制板的干扰问题。变频器受外界干扰来源，由于用户自己设计的微机控制板一般工艺水平差，不符合EMC国际标准，在采用变频器后，产生的传导和辐射干扰，往往导致控制系统工作异常，因此需要采取下述必要措施。

1）良好的接地。电机等强电控制系统的接地线必须通过接地汇流排可靠接地，微机控制板的屏蔽地，应单独接地。对于某些干扰严重的场合，建议将传感器、I/0接口屏蔽层与控制板的控制地相连。

2）给微机控制板输入电源加装EMI滤波器、共模电感、高频磁环等，可以有效抑制传导干扰。另外，在辐射干扰严重的场合，如周围存在GSM、或者小灵通基站时，可以对微机控制板添加金属网状屏蔽罩进行屏蔽处理。

3）给变频器输入端加装EMI 滤波器，可以有效抑制变频器对电网的传导干扰，加装输入交流和直流电抗器，可以提高功率因数，减小谐波污染，综合效果好。在某些电机与变频器之间距离超过100 m 的场合，需要在变频器侧添加交流输出电抗器，解决因为输出导线对地分布参数造成的漏电流保护和减少对外部的辐射干扰。一个行之有效的方法就是采用钢管穿线或者屏蔽电缆的方法，并将钢管外壳或者电缆屏蔽层与大地可靠连接。值得注意的是在不添加交流输出电抗器时，如果采用钢管穿线或者屏蔽电缆的方法，增大了输出对地的分布电容，容易出现过流。当然在实际应用中一般采取其中的一种或者几种方法。

4）对模拟传感器检测输入和模拟控制信号进行电气屏蔽和隔离。在变频器组成的控制系统设计过程中，建议尽量不要采用模拟控制，特别是控制距离大于1m，跨控制柜安装的情况下。因为变频器一般都有多段速设定、开关频率量输入输出，可以满足要求。如果非要用模拟量控制时，建议一定采用屏蔽电缆，并在传感器侧或者变频器侧实现远端一点接地。如果干扰仍旧严重，需要实现DC/DC隔离措施。可以采用标准的DC/DC模块，或者采用对v/f转换光隔离，再采用频率设定输入的方法。

2、工作环境的影响

在变频器实际应用中，由于国内客户除少数有专用机房外，大多为了降低成本，将变频器直接安装于工业现场。工作现场一般有灰尘大、温度高、湿度大的问题，还有如铝行业中有金属粉尘、腐蚀性气体等等。因此必须根据现场情况做出相应的对策。

1）变频器应该安装在控制柜内部。

2）变频器最好安装在控制柜内的中部；变频器要垂直安装，正上方和正下方要避免安装可能阻挡排风、进风的大元件。

3）变频器上、下部边缘距离控制柜顶部、底部、或者隔板、或者必须安装的大元件等的最小间距，应该大于300 mm。

4）如果特殊用户在使用中需要取掉键盘，则变频器面板的键盘孔，一定要用胶带严格密封或者采用假面板替换，防止粉尘大量进入变频器内部。

5）在多粉尘场所，特别是多金属粉尘、絮状物的场所使用变频器时，总体要求控制柜整体密封，专门设计进风口、出风口进行通风；控制柜顶部应该有防护网和防护顶盖出风口；控制柜底部应该有底板和进风口、进线孔，并且安装防尘网。

6）多数变频器厂家内部的印制板、金属结构件均未进行防潮湿霉变的特殊处理，如果变频器长期处于恶劣工作环境下，金属结构件容易产生锈蚀。导电铜排在高温运行情况下，会更加剧锈蚀的过程，对于微机控制板和驱动电源板上的细小铜质导线，锈蚀将造成损坏。因此，对于应用于潮湿和和含有腐蚀性气体的场合，必须对所使用变频器的内部设计有基本要求，例如印刷电路板必须采用三防漆喷涂处理，对于结构件必须采用镀镍铬等处理工艺。除此之外，还需要采取其它积极、有效、合理的防潮湿、防腐蚀气体的措施。

3、电网质量对变频器的影响

在冲击负载如电焊机、电弧炉、轧钢机等场合，电压经常出现闪变;在一个车间中，有多台变频器等容性整流负载在工作时，其产生的谐波对于电网质量有很严重的污染，对设备本身也有相当的破坏作用，轻则不能够连续正常运行，重则造成设备输入回路的损坏。可以采取下列的措施。

1）在冲击负载如电焊机、电弧炉、轧钢机等场合建议用户增加无功静补装置，提高电网功率因数和质量。

2） 在变频器比较集中的车间，建议采用集中整流，直流共母线供电方式。建议用户采用12脉冲整流模式。优点是谐波小、节能，特别适用于频繁起动、制动，电动机处于既电动运行与发电运行的场合。

3）变频器输入侧加装无源LC滤波器，减小输入谐波，提高功率因数，可靠性高，效果好。

4）变频器输入侧加装有源PFC 装置，效果最好，但成本较高。