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资深电气工程师的分享:接地技术
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接地是电路设计中最基础的内容,但又是几乎没人说得清的,几乎每次的培训和交流都会有人问到"老师,有没有一种通用的接地方法可以参考啊?"如果想知道这个问题的答案,请继续耐着性子读下去。

 

我先给出一个斩钉截铁的答案:"没有"。那咋办呢,我们总不能像中国的厨师一样,教徒弟炒菜时,用到的配料都是"少许""颜色微黄""微焦"等感觉性词语吧,当然不是。为了更好的明了接地的技巧方法,下文中将不再讲究任何的文字技巧,而是一针见血的道出接地问题的本质来。

 

接地方式←接地目的←接地的功能,所以采取哪种接地方式,要看地是哪类地,这类地的作用目的是什么,这两个问题解决了,接地方式则可水到渠成。

 

接地的目的决定了接地方式。同样的电路,不同的目的,可能都要采取不同的接地方式。这个观点一定记住。比如同样的电路,用在便携设备上,静电累积泄放不掉,接地的目的是地电位均衡;用在不可移动的设备上,一般会有安全接地措施,对静电泄放的接地目的是导通阻抗足够低,尤其是对于尖峰脉冲的高频导通阻抗。

一下讲解地的注意事项分成几个独立的观点分别介绍,每一条的内容虽然简单,建议一定反复读上N遍,象面对一杯好茶,让心跳在60bpm以下的状态,细细的品,感觉其中的美感和内涵。然后才可能从简单的词语中悟出深刻的道理来。

从性能分,接地分成四类:

安全接地、工作接地(数字地、模拟地、功率器件地)、防浪涌接地(雷击浪涌、上电浪涌)、防静电接地。

"接地的目的决定了接地方式",目的即指其实现的功能。基本上所有的接地都可以归结到这四类里面来。每个接地前都要先明确该接地属于哪一种。

接地追求的目标是地阻抗低、地稳定、地均衡

地阻抗低很好理解,用粗的线缆即可,但有一个问题一定不能忽视,比如我通过一个大电感接地了,如果地线上跑的地电流的波动频率是 0.00000001Hz,这个大电感的感性效应表现得就很不明显,等同于直接接地了,但如果波动电流是1,000,000Hz的话,感抗=j ω L=j 2 π f L,就显得很大了,这种情况下,相当于高频接地很差。各位看官可能会说了,你胡来吧你,谁会用个大电感接地呢,第一是在某种状态下会有这种方式的,第二是即使不这样接个电感,普通电缆的走线电感在高频下也是不容忽视的。总结为一句话,低频接地 ≠ 高频接地。即低阻抗的接地要分析是属于高频还是低频的接地。

地稳定是比较好理解的,一般来说,接地阻抗足够低的话,地电流泻放容易,且不会在底线上产生啥子压降,就如一个超大的电容,电荷的海洋,具有无限宽广的胸怀,多少进来都波澜不惊。

地均衡比较容易被忽视,对于一个信号来说,有用部分是两条线上的压差,如果地线漂移了,两条线上对地线的压差同等的上升或下降,即差模电压值维持不变,共模电压发生变化,其实电路功能是照常实现的。就像水涨船高,您比我高3cm,站在船上,船上浮了,您依然还是高我3cm。这种情况在静电防护的时候常用到,一个静电脉冲通过空气打到电路板上,针对局部的电路,距离远近的不同,肯定会导致产生静电感应的压差。这时候用一块金属板隔一下的话,即使该金属板浮空,对金属板后面的电路板来说,感应的将是均匀的电场,虽然感应干扰仍然存在,但起码电路上是基本均衡的。当然如果此金属板接地更好啦。当然共模电压一般不会维持住,因为传输线的阻抗不均匀,往往会转成差模电压干扰,地均衡的问题最好不要让我们面对,但没办法的时候,如浮地设备,不得不受到静电冲击的电路板,防护时候要考虑地均衡问题。

共地阻抗耦合干扰

共地阻抗耦合干扰是接地里面每天都要面对的核心问题,并且几乎逃避不开。就像电影院里散场的时候,你从最里头的一号厅出来,没几个人,走来很通畅,突然二号厅也散场了,一下子通道就拥挤了,再继续前行,坏了,三号厅正在放观众入场,一下子,人流就波动起来了。这和共地阻抗是一个原理,信道相当于地线,人相当于电流。如果一、二、三号厅流动的人差不多,相互之间影响不太大,但如果3号厅是大厅,人员是一、二号厅的好多倍,那进出三号厅的人员将会对一、二号厅人员流动速度的影响很大。一、二、三号艇的客人都要走过的这段路就成了共地阻抗。

以下图为例,图1中,RAB段的电阻就是共地阻抗部分,流过这段的地电流Io、Ia、Id三部分在这段会相互影响;如果这三个电流差别较大,差出了1-2 个数量级的话,相互之间的影响就不可以忽视了,尤其是某个弱地电流支路是用于定量测量、放大或AD转换电路的时候;图2则把Id对另外两个之路的影响隔离掉了;图3则是三个地电流全部分别隔离了。

 

(电子工程专辑)

较通用型的接地方法

这个标题用了个"较"字,是有原因的,因为通用的接地方法根本不存在,这只是个基础的模型,真正使用中的时候,还需要结合实际情况灵活变通处理,就像语言,同样一句话"你讨厌",用不同语气讲出的时候,传递的信息可是千差万别。 基本思路是,在设计上,把安全保护地、工作数字地、工作模拟地、工作功率地、雷击浪涌地、屏蔽地先确保各自独立的单独连接,最后在系统联调的时候,再根据各地之间要解决的问题,即根据接地的目的,将这几个地按照下列的之间的联接方式处理下,连接方式包括:

a地——地间黄绿导线直联

这种接法最好理解,就是简单的使两个地可靠的低阻抗导通。但切记,此种接法仅限于中低频信号电路地之间的接法。因为这类导线上有一定的走线电感和走线电阻,对高频波动地电流,在电感作用下,电缆起到的是大阻抗的作用,相当于低频接地,高频下大阻抗接地了,基本不能实现高频下的可靠导通。

b地——地间宽扁平电缆直联

扁平电缆主要是解决上面导线直联不能解决的问题,静电测试工作台的接地电缆不用直线就是这个道理,它在高频下可以实现地阻抗对地导通。

c地——地间大电阻连接

大电阻的特点是一旦电阻两端出现压差,就会产生很弱的导通电流,把地线上电荷泻放掉之后,最终实现两端的压差=0V,这个特点在希望电荷泻放,但又不希望快速泻放的时候,会表现得淋漓尽致。生产工作现场的防静电台垫,导通电阻一般是106-109欧,就是这个目的。防静电台垫相当于是工作电路板的地与保护大地间的大电阻。 c地——地间电容连接 电容的特性是直流截止,交流导通,对希望实现这类功能的场合可以考虑采取此方法。比如一个开关电源供电的产品,外壳和保护接地连接,里面的电路板上的地有杂乱波动干扰,但又无处泻放的话,在24V、12V、5V等的直流电源地与保护接地间跨接大电容,波动可以被泻放掉,但直流成分能保证是较稳的;注意,这种情况下,保护地和外壳地的稳定不能保证的话,效果可能会适得其反欧。

d地——地间磁珠连接

在这里,磁珠的特性需要明确一下,很多工程师经常把磁珠与电感划等号,这是根本性错误。磁珠等同于一个随频率变化的电阻,它表现的是电阻特性,是耗损性质的;电感则是储能性质的,相当于销峰填谷。所以跨接磁珠的地之间一般是有快速小电流波动的状态,因为磁珠会饱和,电流太大了,它消耗不了。一般用在弱信号的地——地之间。

e地——地间电感连接

电感具有抑制电路状态变化的特性,通过电感的连接,可以销峰填谷,对于有较大电流波动的地——地,跨接电感可以解决这个问题。

f地——地间小电阻连接

小电阻要解决的问题是增加了一个阻尼,阻碍地电流快速变化的过冲,在电流变化时候,使冲击电流上升沿变缓,相当于晶振输出端、总线输出端为减少过冲振铃的匹配电阻。

安全地、防雷击浪涌接地的接法

因为雷击浪涌、安全地的电流一般会远大于信号电流对人的危害,这两个接地建议分别单独接到大地,在真正的大地处单点相接,尤其是防雷击接地。

这篇文章耗时大约月余,各种思路一直盘旋于心,却有无从做起,在我的身上,也印证了接地这个问题与我们的关系,最熟悉又最陌生,最简单又最复杂,最易上路又最难达到终点。希望通过粗浅的总结,为我们浮在云里雾端的接地设计提供一个落地的云梯,使接地的设计真正能接到地气上来。

查阅全文... http://dg.28xl.com/7/33577/1.htm
断路器失灵保护技术应用
相关内容: 技术应用 断路器 失灵 保护
  线路的断路器失灵保护是在线路发生故障,故障元件的保护动作发出跳闸脉冲而断路器操作失灵拒绝跳闸时,通过线路的保护作用于相邻断路器跳闸,或利用相应通道,使远端有关断路器同时跳闸的保护。它是在断路器拒绝动作时,能够以较短的时限切除其它相关断路器,使停电范围限制为最小的一种后备保护,在电力系统中具有很重要的作用。
  在实际的工程应用中,失灵保护设备包含失灵启动、失灵保护两个概念的产品。同时失灵保护的设计涉及到系统保护、元件保护等两个专业范畴。因此,一套失灵保护系统的设计往往涉及到多种保护的设备。而且失灵启动装置、失灵保护装置这两种设备紧密联系,缺一不可。在综合自动化系统变电站中,由于采用了微机型失灵保护,解决了常规保护中常见的问题。这种保护由于采用高性能、高可靠、大资源的硬件系统,软硬件集成度高,使设计接线大大简化,回路接线越来越简单,使保护的安全性、可靠性都大大地得到了提高。
1 概念
  所谓断路器失灵保护,就是当系统发生故障时,故障元件的保护动作,因其断路器操作机构失灵拒绝跳闸时,通过故障元件的保护,作用于同一变电所相邻元件的断路器使之跳闸的保护方式。
  在220kV 及以上电力网中,以及110kV 电力网的个别重要部分,由于输电线路一般输送的功率大,输送距离远,当线路发生故障而断路器又拒动时,将给电网带来很大威胁,故普遍装设了断路器失灵保护,有选择地将失灵拒动的断路器所连接母线上的其余运行中的断路器断开,以减小设备损坏,缩小停电范围,提高系统的安全稳定性。
2 断路器失灵保护的应用与要求
  由于断路器失灵保护要动作于跳开一组母线上的所有断路器,而且在保护的接线上将所有断路器的操作回路都连接在一起,因此,应注意提高失灵保护动作的可靠性,以防止误动而造成严重的事故。为此,对失灵保护的设计应提出如下要求:
2.1 对双母线接线方式或单母带分段断路器的接线方式
  (1)对带有母联断路器和分段断路器的母线要求断路器失灵保护应首先动作于断开母联断路器或分段断路器,然后动作于断开与拒动断路器连接在同一母线上的所有电源支路的断路器,同时还应考虑运行方式来选定跳闸方式。
  (2)断路器失灵保护由故障元件的继电保护启动,手动跳开断路器时不可启动失灵保护。
  (3)在启动失灵保护的回路上,除故障元件保护的触点外还应包括断路器失灵判别元件的触点,利用失灵分相判别元件来检测断路器失灵故障的存在。
  (4)为从时间上判别断路器失灵故障的存在,失灵保护的动作时间应大于故障元件断路器跳闸时间和继电保护返回时间之和。
  (5)为防止失灵保护的误动作,失灵保护回路中任一对触点闭合时,应使失灵保护不被误启动或引起误跳闸。
  (6)断路器失灵保护应有负序、零序和低电压闭锁元件,对于变压器、发电机变压器组采用分相操作的断路器,允许只考虑单相拒动,应用零序电流代替相电流判别元件和电压闭锁元件。
  (7)当变压器发生故障或不采用母线重合闸时,失灵保护动作后应闭锁各连接元件的重合闸回路,以防止对故障元件进行重合。
  (8)当以旁路断路器代替某一连接元件的断路器时,失灵保护的启动回路可作相应的切换。
  (9)当某一连接元件退出运行时,它的启动失灵保护的回路应同时退出工作,以防止试验时引起失灵保护的误动作。
  (10)失灵保护动作应有专用信号表示。
2.2 断路器采用一个半接线方式或多角形接线方式时
  (1)元件采用反应断路器位置状态的相电流元件,应分别检查每台断路器的电流,以判别哪台断路器拒动。
  (2)当一个半断路器接线方式的一串中的中间断路器拒动,或多角形接线方式相邻两台断路器中的一台断路器拒动时,应采取远方跳闸装置,使线路对端断路器跳闸并闭锁其重合闸的措施。
  (3)断路器失灵保护按断路器设置。
3 断路器失灵保护现场应用中的几点改进建议针对失灵保护运行中出现过的一些问题,提出如下几点改进措施:
  (1)断路器失灵保护按一套配置。断路器失灵保护二次回路牵涉面广、依赖性高。投运后很难有机会利用整组试验的方法进行全面检验。因此,对断路器失灵保护在设计、安装、调试和运行各个阶段都应加强质量管理和技术监督,保证断路器失灵保护不留隐患地投入运行。
  (2)由于线路断路器失灵保护的电流判别元件对于长线路在按线路末端故障有灵敏度整定后,一般都躲不过正常运行时的负荷电流。也就是说正常运行时电流元件处于动作状态,作为断路器的相电流判别元件不能起到明确的判据作用,若保护跳闸出口去启动失灵的触点卡住不返回,且无法监视,当在区外又发生故障时,母线电压闭锁元件有可能动作,很容易造成失灵保护误动作的严重后果。实际也发生过此类事故。因此断路器失灵保护的相电流元件必须起到明确的判据作用。
  长期的运行经验证实,对于分相操作的断路器,只需要考虑一相及将全相开断相拒跳或一相拒合。在正常运行时,断路器处于全相状态,虽相电流元件在多数情况下躲不过负荷电流,但可设法让它只在断路器非全相状态下起判据作用。为此,提出如下改进方案,示意图见图1。启用三相电流来反映断路器三相状态。三相状态同时存在时,说明断路器处于全相状态,让相电流不起作用,三相电流中只要有一相为零(或小于门槛值),即三相电流不同时存在时,说明断路器处于非全相状态,让断路器合位相的相电流起判据作用,这做法使得相电流元件真正起到了失灵保护的相电流元件的判据作用。启用三相电流来代替断路器的合、分位继电器可以真实反映断路器的运行状态,不会存在因断路器合、分位触点不到位而误判断路器三相不一致的缺点,由于不用合、分位继电器也节省了二次电缆,同时也避免了二次回路连接松动出现的错误判断。

断路器失灵保护

  这个方案可以提高失灵保护的安全性和可靠性。要求断路器失灵保护的相电流判别元件动作时间和返回时间均不应大于20 毫秒。
  (3)为解决变压器失灵保护因保护灵敏度不足而不能投运的问题,对变压器和发电机变压器组的断路器失灵保护可采取以下措施:
  用"零序或负序电流"动作,配合"保护动作"和"断路器合闸位置"三个条件组成的"与逻辑",经第一时限去解除断路器失灵保护的复合电压闭锁回路。
  同时再采用"相电流"、"零序或负序电流"动作,配合"断路器合闸位置"两个条件组成的"与逻辑"经第二时限去启动断路器失灵保护并发出"启动断路器失灵保护"中央信号。
  采用主变保护中由主变各侧"复合电压闭锁元件"(或逻辑)动作解除断路器失灵保护的复合电压闭锁元件,当采用微机变压器保护时,应具备主变"各侧复合电压闭锁动作"信号输出的空接点。
  (4)在发电机变压器组的断路器出现非全相运行时,由于常规的失灵判据失效导致失灵保护拒动。首先应采取发电机降出力措施,然后经快速返回的"负序或零序电流元件"闭锁的"断路器非全相判别元件",以独立的时间元件为第一时限,启动独立的跳闸回路重跳本断路器一次,并发出"断路器三相位置不一致"的动作信号。若此时断路器故障仍然存在,可采取以下措施:
  "零序或负序电流"任何一个元件动作、"断路器三相位置不一致"和"保护动作"三个条件组成的"与逻辑"。以独立的时间元件为第二时限去解除断路器失灵保护的复合电压闭锁,并发出告警信号。
  同时经"零序或负序电流"元件任何一个元件动作以及三个相电流元件任何一个元件动作的"或逻辑",与"断路器三相位置不一致","保护动作"三个条件组成的"与逻辑"动作后,经由独立的时间元件以第三时限去启动断路器失灵保护并发出"断路器失灵保护启动的信号"。
  发电机变压器组的保护,宜启动断路器失灵保护。考虑到发电机故障时,发电机保护可能延时返回,为了提高安全性,断路器未断开的判别元件,宜采用双重化构成和回路的方式。
  (5)由于非电量保护一般是一个累积的过程而导致失灵保护误动。做好电气量保护与非电气量保护出口继电器分开的反措,可使用能快速返回的电气量和非电量保护作为断路器失灵
保护的启动量。
4 结束语
  为了系统的安全稳定,应该从保护的配置及原理上将防止继电保护拒动放在首位。失灵保护作为断路器的后备保护,能有效避免事故的扩大,其瞬时跟跳功能,以及有选择地将母线上除失灵拒动的断路器外,其余运行中的断路器断开的功能,有利于电网的安全、稳定、可靠地运行。通过采用高可靠性的失灵保护判别元件和装置,合理接线、整定,严格按规程操作,必将极大地提高失灵保护的正确动作率,为电网的安全运行发挥应有的作用。
查阅全文... http://dg.28xl.com/27/33569/1.htm
任务1 认识机床控制中的PLC技术 - 项目2 阅读PLC电路图
相关内容: 认识 任务 项目 阅读 技术 机床 电路图 控制
传统机床电气控制通常采用的是“继电器-接触器”控制,其特点是控制简便、价格使宜.在PLc末出现前的几十年间一直被广泛应用;即使在现在,具市场占有量也还相当大。但是它是20世纪二三年代就开始使用的传统控制方式,在技术上是落后的;它是以硬件接线方式实现逻辑控制、顺序控制、定时、计数和算术运算等各种操作功能,属于有触点的控制,安全可靠性差.占地面积大,运行时噪声大,安装维护工作量大;特别是其产生的电磁信号对微机控制的干扰严重,甚至会使微机控制无法正常工作。因此,伴随着科技的进步,一力面其器件本身不断地在被新材料、新工艺新技术改造着;另一方面它也在不断地被新出现的现代控制器件所替换。

任务1  认识机床控制中的PLC技术
l PLC的基本概念
1 PLC的定义



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低压电网无功补偿中的技术问题
相关内容: 无功 补偿 技术 问题 低压 电网
  从电力网无功功率消耗的基本状况可以看出,各级网络和输配电设备都要消耗一定数量的无功功率,尤以低压配电网所占比重最大。为了最大限度地减少无功功率的传输损耗,提高输配电设备的效率,无功补偿设备的配置应按以下原则合理布局:

  (1)总体平衡与局部平衡相结合,以局部为主。

  (2)电力部门补偿与用户补偿相结合。

  在低压配电网络中,用户消耗的无功功率约占50%—60%,其余的无功功率消耗在配电网中[2],因此,为了减少无功功率在网络中的输送,要尽可能地实现就地补偿、就地平衡,所以必须由电力部门和用户共同进行补偿。

  (3)分散补偿与集中补偿相结合,以分散为主。

  分散补偿,指在配电网络中分散的负荷区,如配电线路,配电变压器和用户的用电设备等进行的无功补偿。集中补偿,是在变电所集中装设较大容量的补偿电容器,主要是补偿主变压器本身的无功损耗,以及减少变电所以上输电线路的无功电力,从而降低供电网络的无功损耗,但不能降低配电网络的无功损耗。

查阅全文... http://dg.28xl.com/27/30915/1.htm
避雷器的技术数据
相关内容: 数据 技术 避雷器
常见避雷器的技术数据见表13—21至表13—24。




查阅全文... http://dg.28xl.com/7/30873/1.htm
电工技术发展大事记
相关内容: 大事记 发展 技术 电工
    公元前21世纪,我们的视先就发现了磁,后来成指南割应用航海,此事北术时社沈括《梦溪笔谈》中就有记录
    公元的六世纪、古希腊的艺匠们在皮毛研磨抛光琥珀时,发现琥珀有吸引毛发,纸屑等轻微物质的奇特魔力(即摩擦起电)


查阅全文... http://dg.28xl.com/4/30870/1.htm


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