关于变频器接地问题之欧阳美创编.docx

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关于变频器接地问题之欧阳美创编

关于变频器接地问题

时间：

2021.01.01

创作：

欧阳美

一、 引言

在各种工业控制系统中，随着变频器等电力电子装置的广泛使用，系统的电磁干扰日益严重，相应的抗干扰设计技术已经变得越来越重要。

接地是抑制电磁干扰，提高电子设备电磁兼容性的重要手段之一。

正确的接地既可以使系统有效地抑制外来干扰，又能降低设备本身对外界的干扰。

在实际应用系统中，由于系统电源零线（中线）、地线（保护接地、系统接地）不分、控制系统屏蔽地（控制信号屏蔽地和主电路导线屏蔽地）的混乱连接，大大降低了系统的稳定性和可靠性。

二、 遵循的主要国家标准：

GBJ79 工业企业通讯接地设计规范

GBJ65 工业与民用电力装置的接地设计规范

GB50217 电力工程电缆设计规范

GB50169 接地装置施工及验收规范

DLT621 交流电气装置的接地

SDJ7-79 《电气设备过电压保护设计规程》

三、 名词术语：

l 接地体（极） groundingconductor：

埋入地中并直接与大地接触的金属导体，统称为接地体（极）。

接地体分为水平接地体和垂直接地体。

l 自然接地体 naturalearthingelectrode可利用作为接地用的直接与大地接触的各种金属构件、金属井管、钢筋混泥土建筑的基础、金属管道和设备等，称为自然接地体。

l 接地线 groundingconductor电气设备、杆塔的接地端子与接地体或零线连接用的在正常情况下不载流的金属导体，称为接地线。

l 接地装置 groundingconnection接地体和接地线的总和，称为接地装置。

l 接地 grounded将电力系统或建筑物电气装置、设施过电压保护装置用接地线与接地体连接，称为接地。

l 接地电阻 groundresistance接地体或自然接地体的对地电阻和接地线电阻的总和，称为接地装置的接地电阻。

接地电阻的数值等于接地装置对地电压与通过接地体流入地中电流的比值。

l 工频接地电阻 powerfrequencygroundresistance按通过接地体流入地中工频电流求得的电阻，称为工频接地电阻

l 零线 nullline与变压器或发电机直接接地的中性点连接的中性线或直流回路中的接地中性线，称为零线。

l 保护接零（保护接地） protectiveground中性点直接接地的低压电力网中，电气设备外壳与保护零线连接称为保护接零。

l 集中接地装置 concentratedgroundingconnection为加强对雷电流的散流作用、降低对地电位而敷设的附加接地装置，如在避雷针附近装设的垂直接地体。

l 接地装置 large-scalegroundingconnection110KV及以上电压等级变电所的接地装置，装机容量在200MW以上的火电厂和水电厂的接地装置，或者等效平面面积在5000m2以上的接地装置。

l 安全接地 safegrounding电气装置的金属外壳、配电装置的构架和线路杆塔等，由于绝缘损坏有可能带电，为防止其危及人身和设备的安全而设的接地。

l 接地网 groundinggrid由垂直和水平接地体组成的具有泄流和均压作用的网状接地装置。

四、 电网主回路接地：

三相电力系统中，电源侧（发电机或变压器）中性点的运行方式主要有三种：

l 中性点有效接地；

l 中性点不接地；

l 中性点经消弧线圈，或大电阻间接接地；

根据SDJ7-79《电气设备过电压保护设计规程》中规定：

l 220-330kV的电力网：

采用中性点直接接地方式；

l 110-154kV的电力网：

一般采用中性点直接接地方式，在雷电活动较强的山岳丘陵地区，构型简单的电网，如直接采用中性点接地方式不能满足安全供电的需求和对联网影响不大时，可采用中性点经消弧线圈接地方式；

l 3-60kV的电力网：

应采用中性点非直接接地方式。

当单相接地故障电流大于下列值时应装设消弧线圈：

3-10kV电网 30A

20kV电网 10A

l 与发电机或调相机电气上直接相连的3-20kV电网，中性点应采用非直接接地方式。

当单相接地故障电流大于5A时，如要求发电机或调相器能带内部单相接地故障运行，应装设消弧线圈。

消弧线圈可装设在变压器中心点，也可装设在发电机或调相器的中性点。

所以在变频器中，系统电压通常为3-10kV系统，此电力网属于中性点非直接接地方式，即主电路没有引出中线。

为防止输入过电压，雷击等，输入安装过电压保护器FLQ1，选用的组合式过电压保护器，其接地点最好与其他电力设备接地点分开，不共地。

隔离开关，整流变压器，真空接触器，柜体等外壳接地。

整流变压器第三线圈属于380V回路，可经高阻抗接地；或者绝缘不接地，用电设备的金属外壳直接接地，构成IT接地系统。

综上

u 高压避雷器接地线应用不小于16mm2黄绿双色线，不小于M10镀锌螺栓接在接地母排上，再直接可靠接地。

u 隔离开关，高压真空接触器，整流变压器外壳建议使用16mm2黄绿双色线，不小于M10镀锌螺栓接在接地母排上。

u 互感器、低压避雷器接地线应用不小于2.5mm2黄绿双色线，小于M5镀锌螺栓接在接地母排上，再直接可靠接地。

如有特殊要求按要求执行。

二、二次配电回路接地

保护接零与保护接地不能同在一个配电系统中，一般大系统采用保护接零，小系统一般采用保护接地所以：

l 当变压器第三线圈不接地时，不允许设备金属外壳保护接零。

l 当变压器第三线圈接地时，不允许设备金属外壳保护接地。

l 隔离变压器的二次中性点不接地时，不允许后面设备金属外壳保护接零；

l 隔离变压器的二次中性点接地时，不允许后面设备金属外壳保护接地；

l 上述指的是电网中的不同设备，当然同一设备即做保护接零的同时又做保护接地是更可靠的。

所以考虑接地系统时，若变压器第三线圈和隔离变压器二次零线均接地的话，那么二次配电器件的金属外壳均需要保护接零，在零线接地线断开的情况下，就仍然有触电的危险。

综合考虑变压器第三线圈与隔离变压器中性线可不接地，二次器件采用保护接地。

这就是IT接地系统。

此IT接地系统独立接地，与主回路，屏蔽等分开引入接地。

主要接地器件有：

u 浪涌抑制保护器FLQ2——4mm2黄绿线（若为AC220V用为2.5mm2黄绿线即可）；

u 插座XS1，XS2—————4mm2黄绿线（若为AC220V用为2.5mm2黄绿线即可）；

u 脉冲群抑制器MCQ1，MCQ2，滤波器FILT；（均属金属外壳，法拉第龙式）————2.5mm2黄绿线

u 开关电源Pow1，Pow2————1.5mm2黄绿线；

u PLC工作地————————1.5mm2黄绿线；

u 变压器温控仪WKQ、数显表DYP————1.5mm2黄绿线（当变压器温控仪用于底部风机供电时为4mm2黄绿线）；

u 柜顶风机，变压器底部风机————2.5mm2黄绿线；

三、柜体接地

现有变频器柜体采用的大多是拼装机柜，对于拼装机柜的柜体来说，各个侧板，顶板与骨架之间的连接处均有喷塑，或喷漆的存在，这种情况下各个侧板与骨架，底座之间并不是可靠的电气连接。

所以在变频器柜体接地方面，最好是各个侧板与骨架之间都有接地钉，多通过软连接的方式，使柜体的各个部分有可靠的电气连接，接地钉处不能喷塑或喷漆等。

这样根据法拉第龙效应，也可有效的屏蔽外部电磁干扰和谐波污染。

门把手等也要与地有可靠的电气连接。

u 柜体前后门：

建议6mm2线或者软连接；

u 低压室小门（若有）：

建议2.5mm2线或者软连接；

u 侧板：

建议6mm2线或者软连接；

u 顶板：

建议2.5mm2线或者软连接

u 柜门锁：

建议2.5mm2线或者软连接

四、屏蔽接地

1、信号的屏蔽线接地：

采用标准的4-20mA或0-10V信号的信号回路一定要采用双绞线，或者屏蔽的2芯电缆，并在屏蔽层的一端实施接地。

此接地可是外部控制器的隔离地，模拟控制地，或系统独立的接地线。

对于共模干扰严重的场合，可通过添加共模电感来消除共模干扰，或者增加信号隔离器消除，还可消除因多地点造成的电位浮动。

以前经常使用的一种信号隔离器是'平和’的PH4076。

u 电压互感器PT1，PT2的电压信号：

RVVP3×0.4mm2，屏蔽层接地，建议线径改为0.75mm2；

u 直流电压检测LVM1，LVM2，LVM3信号线：

RVVP3×0.4mm2，屏蔽层接地，建议线径改为0.75mm2；

u 霍尔电流LIM1，LIM2信号线：

RVVP3×0.4mm2，屏蔽层接地，建议线径改为0.75mm2；

u 4-20mA模拟量输入与输出至J3的信号线：

RVVP2×0.75mm2，屏蔽层接地；

u 开关柜到控制柜的信号线：

现在我们使用的是单根导线，为保证信号质量，建议采用带屏蔽的电缆：

RVVP15/10/5×1.0mm2（此为软线）；KVVP15/10/5×1.0mm2（此为硬线）

2、传感器信号的屏蔽地：

如变压器温控仪配套的3路PT100（用于检测整流变压器线圈温度的传感器），为了提高抗干扰能力，这种信号线建议采用带有屏蔽层的导线，屏蔽层在温控仪一侧接地。

探头端要求与变压器绝缘隔离。

3、通讯线接地：

当采用通讯电缆时，例如RS232/RS485通讯控制线，要注意不要两点接地。

因为若是两个接地点不在一起，不同接地点可能存在电势差，在屏蔽层中行程回路，不仅起不到屏蔽作用，还可能带来干扰。

时间：

2021.01.01

创作：

欧阳美