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 回复:应用探讨——供电系统的接地类型、特点以及影响等问题讨论

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西门子官方工程师西门子官方工程师

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楼主    2011-12-05 11:27:12
主题:应用探讨——供电系统的接地类型、特点以及影响等问题讨论
从接地来讲,供电系统可分为 接地系统和不接地系统。有不少朋友对这个话题很感兴趣,也有一些帖子讨论过这方面涉及的一些问题。此处,希望就这个问题, 进行一个全面 ,详细的讨论。内容可以从以下方面展开:
一. 各种接地系统的特点,适应场合.
二. 对变频器使用者来讲,针对不同的接地类型,该注意什么问题?如果忽视了,可能会导致哪些误操作和故障?
三. 在不同的接地系统中,哪些选件可以加,哪些不可以加,原因是什末? 比如带内置滤波器的变频器是否可以在IT系统中使用?为何?
四. 不同供电系统,都需要有什么保护措施?比如需要加哪些保护器件,不需要哪些保护器件,为什么?
五. 此外,欢迎大家把一些现场接地的照片,项目的接线图发上来,分享一下.
六. 也可以扩展到其他方面,如民用方面等。

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yming
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57楼    2011-12-25 12:59:00
精华帖  主题:回复:应用探讨——供电系统的接地类型、特点以及影响等问题讨论
首先明确字母:
N: 说的是电力变压器来的中性线(俗称:零线);单相用电器要通过它供电,N线上有电流通过。(电流有可能是白炽灯的稳定电流,也可能有单相可控硅的脉动大电流。)
PE:说的是保护地线。PE的目的是为了保护人身安全。在TN-C和TN-S供电系统中,当有漏电发生时,能够使保护开关动作。正常情况下,PE基本没有电流通过,因此可以认为电位处处相等。要说明的是:尽管时常用PE来连接电位参考点,但并不能保证一定没有泄露电流流经PE。也就是说:PE上的电位是有可能变化的。完全视各处连接PE的方式、方法。
从驱动设备设计方的角度来看。我觉得:首先,要在设计时,就考虑到应该使驱动系统能尽量适应各种现场的供电系统。
我建议设计时,可以从以下几方面考虑:
1、设计时,按照TN-S(三相五线制,有单独的N和单独的PE)来进行(除IT-中性点不接地的供电系统外)。
1.1、如果你的驱动系统使用三相380V,考虑到变频器本身并不使用N。则应该一并考虑控制系统供电,我是采用380/220隔离变压器对控制系统供电。这样使整个控制、驱动系统和N无关。
1.2、设备总会有照明、附属设备等220单相供电情况。在设计时,应另外考虑一路单相供电(和驱动系统、控制系统供电无关)。这样既隔离了两者,又可使驱动设备发生电源故障时,仍可提供照明、附属(维修)电器的供电。
1.3、对于变频器至电机的电缆。应尽量使用屏蔽电缆,可以使用三芯屏蔽电缆(或四芯电缆),屏蔽层(或单根线)一端接变频器出线下侧的PE端,另一端接电机外壳。目的是构成IGBT载波的泄露电流可以通过最短回路经Y电容返回对应的变频器。电机电缆外面可以使用金属螺旋软管和金属接头连接两端,其目的是进一步降低输出电缆对外界的“射频”干扰。
1.4、控制电路(尤其是使用通讯)是需要有一个没有电流的共同参考电位的金属体。这个金属体不是PE,但可能会有一点接到PE。
对于连体机架、机柜,单独用一可靠电缆(尽量大截面的RV多股软、或编织线)沿线路连接,构成一等电势参考点。所有控制、通讯的屏蔽层、参考M连接与它。
对于分离的机架和远程(距离)控制,最好事先考虑使用光电隔离。如果做不到,安装时尽量保证该金属线缆仅有一点和PE连接。一方面是避免连接线上有电流通过,形成干扰。另一方面,也避免设备安装、日后维修时,电焊机等大电流流经此线缆,造成大面积损坏。
1.5、针对现场供电方式的连接:
如果现场供电是TN-C(三相四线制),则把系统总的PE和N用两根电缆连接到供电开关下的PEN。
如果现场供电是TN-S(三相五线制),就分别连接到对应的PE和N。
如果现场供电是TT(没有PE的农村供电)则应就地做地线。并可以认为提供的N线是有电位变化的。所以对于辅助供电的单相,一定使用漏电开关。对于不使用N线的变频驱动则要使用300mA动作的漏电开关(不好找呀,得订货)。要不然。。。。
2、如果现场供电是IT(变压器中点N不接地),必须有两点考虑:
2.1、对于西门子变频器来说,首先断掉Y电容。其原因是该Y电容的安全耐压是275V。在进线有一相或出线有一相对PE出现短路时,其他两相电压会很高,超过耐压。
2.2、驱动系统所使用的线缆绝缘耐压不要使用300V的!而应该使用750V的。防止出现上述故障时,导致更大故障和人身伤害。
3、有个问题值得注意:这些上述的注意点往往在原理图上看不出来。许多连接屏蔽层标注连接PE,但其实际意思是连接到一个等电势体(没有电流流过的低阻抗金属)。所以设计、施工要仔细考虑接法。
作为设备的接收、使用方,订购设备或签订合同时,应注明使用场地供电、接地方式。防止出现隐患。

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yming
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63楼    2011-12-27 02:08:52
精华帖  主题:回复:应用探讨——供电系统的接地类型、特点以及影响等问题讨论



先画个图说明一下。

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yming
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64楼    2011-12-27 02:37:30
精华帖  主题:回复:应用探讨——供电系统的接地类型、特点以及影响等问题讨论
对比一下TT和TN-C供电方式就可以看出,它们都是三相四线。
TT常见于农村和远近郊区。水泵离变压器可能有数公里远。不可能给你多拉一根PE线过去。你也不能把金属外壳接到N线上(因为N线很可能带有较高的电压!)。你也不可以把N线在用电器处接大地。因为从变压器处过来的中途,不知还有多少用电器在使用N线。一旦N线在中途断开,则所有后半段的用电器电流将从你接地处通过大地返回变压器中点。因此,如果该处还使用单相电源,则总开关必须使用4极的漏电开关。
TN-C常见于原有的工厂、单位供电配电。它是早期就规划好的,使用较大截面的线缆作PEN。没有中途断开的可能。作为安全防护,能保证漏电时的跳闸为主。因此,它并不是建立在EMC的要求下的。
[b]所以,EMC和接地完全不是一回事儿。
所以,尽管都是三相四线,实际上供电方式可能完全不同。接地的方式当然也完全不同![/b]

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65楼    2011-12-27 12:24:03
精华帖  主题:回复:应用探讨——供电系统的接地类型、特点以及影响等问题讨论
最后说一下等电势体。
首先明确一点:等电势体并不代表PE! (尽管大多时候PE是可以用来做等电势体的)。
所谓等电势体是指:正常情况下,任何时候都没有电流流过的金属导电体(或者有微弱的电流但两端电势差不足以引起耦合的金属体)。换句话说,它可以对大地的电势不为零! 事实上,有许多在高压回路正常工作的电子元器件就是以相线(火线)为参考点的。
有了上述等电势体的概念。当然就可知道什么情况下,屏蔽层可以两端接"地"?(这个地的说法是很含混的,容易引起误解!)什么时候不可以!
同时也就知道:不同回路的参考点应该首先连接,最后有一点连接到公共的PE了(所谓星形接地)。这是要确保它是等电势体。一旦上面有电势,仍然没有电流!仍然是等电势体!(通过这点是不是也可以看出,这台机器可能是会电人的,但它工作是不受干扰的。所以,解决EMC的问题和保护接地不是一回事儿!对吧?)
对于屏蔽层单端接“地”,我认为相当于在增加一定线路容抗前提下,缩短线路伸出机柜的长度。

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yming
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76楼    2011-12-29 18:36:38
精华帖  主题:回复:应用探讨——供电系统的接地类型、特点以及影响等问题讨论
呵呵,TT供电网络提供的是N(仅仅是中性线/零线)。TN-C提供的是PEN(零地混合)。
TT还是TN-C不是根据我们分析或者判断来决定的。是供电部门按供电需求设计、建立的。就是说,对于TT电网不能因为离电力变压器近就按TN-C方式来接。那是存在安全隐患的。
所以,你提供的设备在初始就应该考虑好可能的供电方式。
对于设备使用方在订制设备时就应告诉供方或设计方。

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望京男儿
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94楼    2012-01-04 22:34:54
精华帖  主题:回复:应用探讨——供电系统的接地类型、特点以及影响等问题讨论
quote:以下是引用yming在2012-01-04 18:45:39的发言:
TN-C供电系统当然可以加漏电保护了。TN-C供电仍然不可以把设备外壳(接PEN)当作N线回路!
在设备级上,N线仍然按供电要求回路做,只是最后接到供电的PEN端子,和相线构成用电回路(漏电就针对此回路)。外壳的保护最后也接到PEN端子,但它不构成回路,没有电流!一旦设备中N线对壳有短路,只要经“壳”有分流(超过整定值),漏电开关就跳闸!

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斑竹大侠的意思是不是可以用这个图表示出来


正常时,电流通过N走,触电时,漏电流经过外壳分流,漏电流保护



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望京男儿
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95楼    2012-01-04 22:39:43
精华帖  主题:回复:应用探讨——供电系统的接地类型、特点以及影响等问题讨论
但是,如果漏电保护器在配电柜一端,恐怕漏电保护器就失灵了



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yming
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124楼    2012-01-15 11:32:10
精华帖  主题:回复:应用探讨——供电系统的接地类型、特点以及影响等问题讨论
quote:以下是引用jacky_andy在2012-01-11 17:53:00的发言:

yming版主,请教一下,如何区分电工学的地,和电子学的地
比如说我们cpu都有基板,这个基板应该接在什么地上呢?
感觉想柜子上的接地理解成电工学的地,比较好理解。
但是像平常的plc系统,24v的电源的地有一些可能就跟基板连在一起,基板又和柜子连在一起。
柜子又和电工学地接在一起。给我感觉24v的地应该是电子的地,这样一来,电子和电工地都连在一起了。
另外有时候担心地线带电,还不敢和电子的地接在一起,怕损坏电子设备。
这样的担心有没有道理?

你说的担心我很理解。如果仅从《电气原理图》上看,随意接线确实会有担心。
对于电子设备的公共点(参考点)对大地有(直流、交流)电势并不要紧,重要的是不能有电流流过。这样它就是等电势。一般不会影响(控制类)电子设备的正常工作。( 但是,有一部分执行装置(包括变频器的IO板)输入部分含有对外壳的滤波电容。因此,还是要注意对共模交直流电势不能太高。正是因为如此,就像你说的,才必须在某一点连接到PE。)
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