非接地系统.PPTVIP

第六章 過電壓保護與系統接地 用電機器設備與配電系統，都應該施行接地，以保障人員及機具的安全。 接地的方式主要有設備接地及系統接地兩大類。 將用電設備（如變壓器、電動機、金屬導線管、金屬配電盤、燈具、電腦等）的非帶電金屬部分（外殼）加以接地，就是設備接地。 發電機或配電變壓器的繞組，是帶電的金屬，如果將其中性線或低壓導線予以接地，就是系統接地。 如果設備接地與系統的接地，共同一條接地線或接地電極，稱為設備及系統共同接地。 優點： 接地系統簡單，可以減少接地極總數，節省施工成本。 接地點並聯，綜合接地電阻較低，接地效果較佳。 接地事故時，接地故障電流較大，有利於接地電驛的動作，使斷路器能切斷電路。 缺點： 當負載不平衡時，中性線有回流通過，接觸中性線可能造成人員意外感電事故。 過電壓的原因及對策 靜電 直接觸及高電壓系統 串聯L-C共振 時斷時續的接地故障 自耦變壓器端線觸地 開關突波 電擊突波 電擊突波產生過電壓的情形如前節所述，綜合其要點如下： 電擊直接擊中火線，將產生高達8000～20,000kV的過電壓，無論在經濟上或技術上都難以處理。 在火線線路的上方架設空地線，電擊擊中地線時，其過電壓將降為400～1000kV。 電擊地線的過電壓，經由礙子閃絡侵入火線，此閃絡電流在50～2500A的範圍，產生電擊過電壓約為20～1000kV。 電機製造廠對上述雷擊突波過高壓情形可能採取之對策： 所有製造的電機設備，使其耐壓水平超過1000kV。 依電機電壓等級不同，製造不同耐壓水平的設備，並在此設備之前，加裝不同等級的避雷器，以消除過電壓，稱為絕緣協調（insulation coordination）。 避雷裝置 金屬棒消弧角(Arc horn) 限流間隙碳化矽閥避雷器 氧化金屬閥避雷器 空氣在標準狀況最高耐壓為3kV/mm，但是雷雨時耐壓降低為0.4 kV/mm，電壓超過時將發生放電。 弧角沒有能力切斷此電流，必需利用斷路器CB跳脫，才能切斷。 間隙的放電電壓，因為空氣的溫度、濕度及氣壓等因素影響，其值並不穩定。 避雷器的間隙及閥元件置於絕緣筒內，穩定性高。 雷擊過後之60 Hz 續流，因閥元件的阻抗升高，使續流減少，由間隙切斷之，不必斷電，供電可靠性高。 可另裝設消弧角（Arc Horn）做為後衛保護。 氧化金屬閥為非線性可變阻抗元件，正常電壓下限抗極大，只有數十毫安洩漏電流（leakage current），當雷擊電壓超過放電電壓時，阻抗降為極低，使雷擊電流導入大地。雷擊過後電壓恢復正常阻抗上升為極大。 避雷器的功能是在發生雷擊時，導通接地，消除過電壓及過電流。如果系統只是發生單線接地事故，避雷器不應動作，否則將因為經常動作而損壞。 電力系統中一相發生接地事故時，健全相對地電壓不超過系統線電壓的80％者，是為有效接地系統。 閥型避雷器依照其性能，可分為以下三類： 廠用級（station type） 中間級（intermediate type） 配電級（distribution type） 變壓器的耐壓試驗 商用頻率耐壓試驗 加壓試驗（applied voltage test） 感應電壓試驗（induced voltage test） 衝擊波耐壓試驗( impulse withstand test ) 全波試驗（full wave test）( e.g. 350 kV, 1.2 ×50μs) 截波試驗（chopped wave test） 所加電壓峰值較全波峰值稍高，但施加時間短(e.g. 3μs)，在衝擊波侵入變壓器的前端（含套管及部分繞組）之後立即予以截斷。 試驗電壓值約額定電壓的兩倍。 歷時一分鐘。 加衝擊波。 有效接地變壓器的絕緣方式 有效接地的定義『若一相發生接地時，健全相對地電壓不超過最高線電壓的80％』。 如果最高線電壓為額定電壓的150％，則健全相對地最高電壓為： 161 ×105％ ×80％＝135kV 變壓器火線端的絕緣耐壓等級訂為138kV，至於接地端對地電壓為： 所以變壓器接地端的絕緣耐壓等級訂為46kV，這種變壓器繞組兩端的絕緣等級均低於系統線電壓者，稱為降級絕緣（reduced insulation）。 繞組在靠火線端的絕緣厚度較厚，接地端的絕緣厚度較薄，中間每一層的絕緣厚度可以逐級降低，此種變壓器繞組每一層絕緣厚度遞減者，稱為層級絕緣（graded insulation）。 變壓器繞組在有效接地系統可採用降級絕緣及層級絕緣，所以絕緣成本大為降低。 非有效接地系統的變壓器Δ接的繞組首尾相連，必須採用全級絕緣（full insulation）及均等絕緣(uniform insulation)，其絕緣成本較高，不適用於特高壓以上系統，只