中性点接地方式

中性点接地方式（精选11篇）

中性点接地方式 第1篇

1 不同中性点接地方式比较

目前电网中性点接地方式主要有:中性点不接地, 经消弧线圈接地, 经电阻接地, 直接接地4种。这些中性点接地方式根据电网系统结构特点不同有着不同的适用范围。

1.1 中性点不接地系统

(1) 优点:电网发生单相接地故障时稳态工频电流小, 如雷击绝缘闪络瞬时故障可自动消除, 无需跳闸;如金属性接地故障, 可带单相接地运行2 h, 改善了电网连续供电, 提高了供电可靠性;接地电流小, 降低了地电位的升高, 减小了跨步电压和接触电压, 减小了对信息系统大的干扰, 降低了对低压网的反击。同时还节省了接地设备或接地系统导体的开支。

(2) 缺点:单相接地时, 绝大部分电弧不稳定, 处于时燃时灭的状态, 从而产生间隙性电弧接地过电压。对于单相接地电流较小时, 非永久性故障产生的电弧可自行熄灭。根据国内外的实测弧光接地过电压一般不超过额定相电压的3.5倍, 但是弧光持续时间长, 必将危及设备绝缘, 扩大事故。中性点不接地系统当三相负荷不平衡时会使中性点电位偏移, 使某一相电压升高。

1.2 中性点经消弧线圈接地

中性点经消弧线圈接地就是在变压器中性点装设消弧线圈, 让消弧线圈处于过补偿状态, 利用它的感性电流补偿接地故障时的容性电流, 减少故障电流。在正常运行情况下, 中性点的电压位移不应超过电网标称相电压的15%。

(1) 优点:减小接地点的故障电流且不易重燃、降低跨步电压和接触电压、降低谐振和弧光过电压倍数并提高供电可靠性。

(2) 缺点:系统发生单相接地故障时, 经消弧线圈补偿后接地电流很小, 造成单相接地保护装置动作情况复杂, 寻找故障点比较难。传统办法还是由运行人员逐条拉闸寻找故障线路, 造成供电间断, 电量损失。

当采取完全补偿会产生谐振, 而欠补偿在运行方式变化时可能会产生完全补偿, 过补偿时则对继电保护判断有影响。电力系统中性点经消弧线圈接地方式比中性点不接地系统只是降低了接地故障电流, 而对产生操作过电压是一样的。

消弧线圈接地系统当变压器只带一回出线, 并在线路上发生单相接地故障时, 消弧线圈中储存磁能要向线路电容释放, 切除故障线路时会产生过电压, 这种过电压会危害消弧线圈绝缘, 所以必须在消弧线圈并联一个无间隙金属氧化物避雷器, 作为消弧线圈的过压保护。

1.3 中性点直接接地

中性点直接接地是指系统中全部或部分变压器中性点直接与大地连接。

(1) 优点:内部过电压较低;大接地电流, 故障定位容易, 可以正确迅速切除接地故障线路, 保证零序保护之间的选择性;对线路绝缘水平的要求较低, 可按相电压设计绝缘, 因而能显著降低绝缘造价。

(2) 缺点:接地电流大, 增加了电力设备损伤;地电位高;增大接触电压和跨步电压, 增大对信息系统的干扰, 增大对低压网的反击。同时接地故障线路迅速被切除, 间断供电。

1.4 中性点经电阻接地系统

中性点经电阻接地系统不仅有效限制接地故障电流, 而且可以消除中性点不接地和经消弧线圈接地的缺点, 即通过电阻泄放间隙性弧光过电压中的电磁能量, 则中性点电位降低, 故障相恢复电压上升速度较慢, 减小电弧重燃的可能, 抑制了瞬态过电压幅值, 并使有选择性的接地保护得以实现。

(1) 小电阻接地系统的优点:可快速切除接地故障, 过电压水平低, 能消除谐振过电压。经小电阻接地的系统在弧光接地时间隙性电弧积聚的电荷可通过电阻泄露入地, 中性点电位很快衰减, 所以过电压幅值明显降低, 一般小于2.5倍相电压, 明显小于消弧线圈系统的过电压幅值。同时经电阻接地方式也是消除铁磁谐振过电压的有效措施。

但是小电阻接地方式的接地故障电流高达600～1 000 A或以上, 会给电力系统带来以下问题:过大故障电流容易扩大事故;接地电流会引起地电位的升高, 超过安全允许值;小电阻流过的电流过大, 电阻器产生的热容量因与接地电流的平方成正比, 会给电阻器的制造带来困难, 给运行也带来不便。

(2) 中电阻接地克服了小电阻接地的不足之处, 同时应满足:选择接地电阻时, 应保证电阻电流IR= (1～1.5) IC (系统电容电流) , 以限制过电压值不超过2.6倍;在对接地电阻为4Ω的用户变电所, 接地故障电流不宜超过150 A, 即系统的IC和IR控制在100 A左右为宜。

(3) 高电阻接地方式是以限制单相接地故障电流水平在10 A以下, 并可防止谐振过电压和间隙性弧光接地过电压, 主要应用在大型发电机组、发电厂厂用电和某些6～10 k V变电站, 但对系统绝缘水平要求较高。

2 中性点经电阻接地的优势

2.1 系统的内部过电压

内部过电压, 主要指的是健全相的工频过电压, 当发生单相接地故障时, 零序电流会使健全相出现工频对地电位升高。由于接地电阻Rg的存在将电弧接地过电压限制在较低水平。单相接地简化原理图如图1所示。

图中, EA·、EB·、EC·和j Xs分别是三相电源电势和内阻抗, C0为电路对地电容, Rg为系统中性点的接地电阻, 它对健全相的电位升高起着至关重要的作用。

在不考虑损耗的情况下:

式中, k为接地程度系数, 即k=x0/x1, 很大程度上取决于系统的接地方式;α为接地系数, 为正常运行时故障点对地正序电压。

对于中性点不接地系统, x0为线路对地容抗, 一般k为绝对值较大的负数, α略大于, 此时, 健全相电压略高于线电压;消弧线圈接地系统中k趋于∞, , 健全相电压接地线电压;有效接地系统, 一般要求控制k≤3, 则。

所以, 经电阻接地系统可以通过调整电阻大小, 使其满足k≤3。当单相接地故障时, 可以显著限制健全相电压的升高。

2.2 系统继电保护配置

中性点经小电阻接地系统, 发生单相接地故障时, 接地电流随着接地电阻的减小而增大。应当选择合适的电阻值, 使其满足发生单相接地故障时零序保护有足够的灵敏度。及时切除故障, 避免转为相间短路故障。更利于选线装置进行准确选线, 并方便运行人员及时查出故障点。

在保护配置时需要考虑: (1) 馈线采用零序电流保护作为接地主保护, 作用于跳闸。 (2) 馈线零序保护定值应躲过本线电容电流, 可靠系数取2。 (3) 保证流过故障线路的电容电流有1.25的灵敏度。 (4) 保护的配置可以通过时间配合, 使故障范围缩小到最小。

2.3 转移过电压及限制措施

对于经电阻接地的系统, 当发生单相接地时, 便会引起中性点接地电位升高, 在任何中、低压变电站中都必须对其加以限制, 防止电流升高超过中、低压变电站的低压设备的绝缘允许值。采取的措施:降低中压单相接地电流值, 或是降低变电站的接地电阻, 并且一定要采用等电位连接等限压措施。

2.4 中性点接地电阻的选择

(1) 从减少短路电流对设备的冲击和从安全角度考虑, 减少故障点入地电流, 降低跨步电压和接触电压, 中性点接地电阻应越大越好。

(2) 为将弧光接地过电压限制在2倍以内, 一般按IR= (1～4) IC要求选择接地电阻。

(3) 中性点经电阻接地系统是通过各线路的零序保护判断和切除故障线路, 在选择R时, 要满足每条线路零序保护灵敏度要求。

R式中, Rg为中性点接地电阻 (Ω) ;UL为系统线电压 (V) ;IR为中性点电阻电流 (A) 。

3 结语

中性点接地方式的选择是一个具有综合性的技术问题, 应结合电网具体条件, 通过技术经济比较后确定。本文通过对电网接地方式的详细分析及对继电保护最佳配置方案的研究, 为设备选择、过电压保护以及继电保护配置提供参考依据。

参考文献

[1]许颖, 徐士珩.交流电力系统过电压防护及绝缘配合.北京:中国电力出版社, 2006.33～45

[2]程浩忠, 艾芊, 张志刚, 等.电能质量.北京:清华大学出版社, 2006.322～323

[3]平绍勋.电力系统内部过电压保护及实例分析.北京:中国电力出版社, 2006.164～174

[4]倪虹妹, 周军.电网中性点经电阻接地浅析.江西水利科技, 2004, 30 (5) :115～117

中性点接地方式 第2篇

论文关键词：中性点接地系统

论文摘要：

供配电系统的中性点接地方式涉及电网的安全运行，供电可靠性，过电压和绝缘的配合，继电保护，接地设计等多个因素，而且对通信和电子设备的电子干扰、人身安全等方面有重要影响。目前供配电系统的接地方式主要有中性点不接地、中性点直接接地、中性点经电阻接地和中性点经消弧线圈接地四种，本文对这四种中性点接地方式进行了分析与比较。

电力系统中性点接地方式是指电力系统中的发电机和变压器的中性点与地的连接方式。可以分为大接地电流系统和小接地电流系统，前者即中性点直接接地电流系统，后者又分为中性点不接地系统和中性点经消弧线圈或电阻接地系统。中性点接地方式的选择涉及技术、经济、安全等多方面，是一个综合性的问题，由于各国电力技术的水平和条件、运行经验等因素的不同，各个国家对这个问题的处理方式不尽相同，掌握各级电力系统采用何种接地方式，对于学习电力系统知识的学生和电力系统中的工作人员都是很重要的。

一、大接地电流系统

大接地电流系统，即将中性点直接接地。该系统运行中若发生一相接地故障时，就形成单相接地短路，线路上将流过很大的短路电流，使线路保护装置迅速动作，断路器跳闸切除故障。大电流接地系统在发生单相接地故障时，中性点电位仍为零，非故障相对地电压基本不变，这是它的最大优点。因此在这种系统中的输电设备绝缘水平只需按电网的相电压考虑，较为经济(我国110kV及以上电网较多采用该方式)。此外，该系统单相接地故障时，不会产生间歇性电弧引起的过电压，不会因此而导致设备损坏。大接地电流系统不装设绝缘监察装置。

中性点直接接地系统缺点也很多，首先是发生单相接地故障时，不允许电网继续运行，防止短路电流造成较大的`损失，因此可靠性不如小接地电流系统。其次中性点直接接地系统在运行中若发生单相接地故障时，其接地点还会产生较大的跨步电压与接触电压。此时若工作人员误登杆或误碰带电导体，容易发生触电伤害事故。对此需要加强安全教育和正确配置继电保护及严格的安全措施，以避免事故。第三，中性点直接接地系统单相接地故障时产生的接地电流较大，对通讯系统的干扰影响也大，特别是当电力线路与通讯线路平行走向时，由于耦合产生感应电压，对通讯造成干扰。

二、小接地电流系统

小电流接地系统，即中性点不接地或经消弧线圈或电阻接地系统。小接地电流系统可分为中性点不接地系统，中性点经消弧圈接地或经电阻接地系统。

(一)中性点不接地系统

中性点不接地系统，即是中性点对地绝缘。这种接地方式结构简单，运行方便，不需任何附加设备，投资经济。适用于lOkV架空线路为主的辐射形或树状形的供电网络。中性点不接地系统优点在于发生单相接地故障时，由于接地电流很小，若是瞬时故障，一般能自动熄弧，非故障相电压升高不大，不会破坏系统的对称性，根据安规规定，系统发生单相接地故障后可允许继续运行不超过两小时，从而获得排除故障时间，相对地提高了供电的可靠性。中性点不接地方式缺点在于因其中性点是绝缘的，电网对地电容中储存的能量没有释放通路。在发生弧光接地时，电弧的反复熄火与重燃，也是向电容反复充电过程。由于对地电容中的能量不能释放，造成电压升高，从而产生弧光接地过电压或谐振过电压，其值可达很高的倍数，对设备绝缘造成威胁。

(二)中性点经消弧线圈接地

中性点经消弧线圈接地系统，即是将中性点通过一个电感消弧线圈接地。自从1916年发明了消弧线圈至今，中性点经消弧线圈接地系统已有80多年的历史。中性点经消弧线圈接地的优点在于其能迅速补偿中性点不接地系统单相接地时产生电容电流，减少的弧光过电压的发生。虽然中性点不接地系统具有发生单相接地故障仍可以继续供电的突出优点，但也存在产生间歇性电弧而导致过电压的危险。当接地电流大于30A时，产生的电弧往往不能自熄，造成弧光接地过电压概率增大，不利于电网安全运行。而消弧线圈是一个具有铁心的可调电感，当电网发生接地故障时，接地电流通过消弧线圈时呈电感电流，对接地电容电流进行补偿，使通过故障点的电流减小到能自行熄弧范围。而当电流过零而电弧熄火后，消弧线圈尚可减少故障相电压的恢复速度，从而减少了电弧重燃的可能，有利于单相接地故障的消除。此外，通过对消弧线圈无载分接开关的操作，使之能在一定范围内达到过补偿运行，从而达到减小接地电流。这可使电网持续运行一段时间，相对地提高了供电可靠性。

中性点经消弧线圈接地系统的缺点主要在于零序保护无法检出接地的故障线路。当系统发生接地时，由于接地点残流很小，且根据规程要求消弧线圈必须处于过补偿状态，接地线路和非接地线路流过的零序电流方向相同，故零序过流、零序方向保护无法检测出已接地的故障线路。其次，消弧线圈本身是感性元件，与对地电容构成谐振回路，在一定条件下能发生谐振过电压。第三、中性点经消弧线圈接地仅能降低弧光接地过电压的概率，还是不能彻底消除弧光接地过电压，也不能降低弧光接地过电压的幅值。

(三)中性点经电阻接地

中性点经电阻接地系统，即是中性点与大地之间接入一定电阻值的电阻。该电阻与系统对地电容构成并联回路，由于电阻是耗能元件，也是电容电荷释放元件和谐振的阻压元件，对防止谐振过电压和间歇性电弧接地过电压。有一定优越性。另外采用电阻接地方式的变电所当发生一相金属性接地后，健全相电压上升至系统电压，接地跳开后，三相电压迅速恢复到正常值，接地点电流值由系统电容电流的大小和中性点电阻值共同决定。在发生非金属性接地时，受接地点电阻的影响，流过接地点和中性点的电流比金属性接地时有显著降低，同时，健全相电压上升也显著降低，零序电压值约为单相金属性接地的一半。由此可见，采用中电阻接地方式能在单相接地故障时产生限流降压作用，对设备绝缘等级要求较低，其耐压水平可以按相电压来选择。

中性点经电阻接地系统的缺点在与由于接地点的电流较大，当零序保护动作不及时或拒动时，将使接地点及附近的绝缘受到更大的危害，导致相间故障发生。此外当发生单相接地故障时，无论是永久性的还是非永久性的，均作用与跳闸，使线路的跳闸次数大大增加，影响了用户的正常供电，使其供电的可靠性下降。

总之，在三相交流电力系统中，采用哪种接地方式要根据电压等级的高低、系统容量的大小、线路的长短和运行气象条件等因素经过技术经济综合比较来确定的，以达到较好的工程效果。

参考文献：

[1]李友文，电厂供电[M]，北京:化学工业出版社，2005.

浅谈中性点接地方式及其影响 第3篇

中性点直接接地方式，即是将中性点直接接入大地。该系统运行中若发生一相接地时，就形成单相短路，其接地电流很大，使断路器跳闸切除故障。这种大电流接地系统，不装设绝缘监察装置。

中性点直接接地系统产生的内过电压最低，而过电压是电网绝缘配合的基础，电网选用的绝缘水平高低，反映的是风险率不同，绝缘配合归根到底是个经济问题。

中性点直接接地系统产生的接地电流大，故对通讯系统的干扰影响也大。当电力线路与通讯线路平行走向时，由于耦合产生感应电压，对通讯造成干扰。

中性点直接接地系统在运行中若发生单相接地故障时，其接地点还会产生较大的跨步电压与接触电压。此时，若工作人员误登杆或误碰带电导体，容易发生触电伤害事故。对此只有加强安全教育和正确配置继电保护及严格的安全措施，事故也是可以避免的。其办法是：①尽量使电杆接地电阻降至最小；②对电杆的拉线或附装在电杆上的接地引下线的裸露部分加护套；③倒闸操作人员应严格执行电业安全工作规程。

2.中性点不接地

中性点不接地方式，即是中性点对地绝缘，结构简单，运行方便，不需任何附加设备，投资省。适用于农村10kV架空线路为主的辐射形或树状形的供电网络。该接地方式在运行中，若发生单相接地故障，其流过故障点电流仅为电网对地的电容电流，其值很小称为小电流接地系统，需装设绝缘监察装置，以便及时发现单相接地故障，迅速处理，以免故障发展为两相短路，而造成停电事故。

中性点不接地系统发生单相接地故障时，其接地电流很小，若是瞬时故障，一般能自动熄弧，非故障相电压升高不大，不会破坏系统的对称性，故可带故障连续供电2h，从而获得排除故障时间，相对地提高了供电的可靠性。

中性点不接地方式因其中性点是绝缘的，电网对地电容中储存的能量没有释放通路。在发生弧光接地时，电弧的反复熄灭与重燃，也是向电容反复充电过程。由于对地电容中的能量不能释放，造成电压升高，从而产生弧光接地过电压或谐振过电压，其值可达很高的倍数，对设备绝缘造成威胁。

此外，由于电网存在电容和电感元件，在一定条件下，因倒闸操作或故障，容易引发线性谐振或铁磁谐振，这时馈线较短的电网会激发高频谐振，产生较高谐振过电压，导致电压互感器击穿。对馈线较长的电网却易激发起分频铁磁谐振，在分频谐振时，电压互感器呈较小阻抗，其通过电流将成倍增加，引起熔丝熔断或电压互感器过热而损坏。

3.中性点经消弧线圈接地

中性点经消弧线圈接地方式，即是在中性点和大地之间接入一个电感消弧线圈。当电网发生单相接地故障时，其接地电流大于30A，产生的电弧往往不能自熄，造成弧光接地过电压概率增大，不利于电网安全运行。为此，利用消弧线圈的电感电流对接地电容电流进行补偿，使通过故障点的电流减小到能自行熄弧范围。通过对消弧线圈无载分接开关的操作，使之能在一定范围内达到过补偿运行，从而达到减小接地电流。这可使电网持续运行一段时间，相对地提高了供电可靠性。

该接地方式因电网发生单相接地的故障是随机的，造成单相接地保护装置动作情况复杂，寻找发现故障点比较难。消弧线圈采用无载分接开关，靠人工凭经验操作比较难实现过补偿。消弧线圈本身是感性元件，与对地电容构成谐振回路，在一定条件下能发生谐振过电压。消弧线圈能使单相接地电流得到补偿而变小，这对实现继电保护比较困难。

4.中性点经电阻接地

中性点经电阻接地方式，即是中性点与大地之间接入一定电阻值的电阻。该电阻与系统对地电容构成并联回路，由于电阻是耗能元件，也是电容电荷释放元件和谐振的阻压元件，对防止谐振过电压和间歇性电弧接地过电压，有一定优越性。中性点经电阻接地的方式有高电阻接地、中电阻接地、低电阻接地等三种方式。这三种电阻接地方式各有优缺点，要根据具体情况选定。

5.结束语

随着社会经济的发展和科学技术现代化对电力依赖和消费程度越来越高，对用户供电的可靠性，也不再是靠带单相接地故障运行2h来保证，而是靠电网结构和电力调度控制来保证。

随着电网规模扩大，单相接地电流也随之增大，而威胁到设备的安全。为此，10kV单电源辐射形或树状形供电，必须向环网双电源供电改造。

此外，由于现代化城镇建设对市容的要求，10kV架空线路应改造为以电缆供电为主，架空线路为辅，这也成必然趋势。所以10kV电网中性点不接地或经消弧线圈接地方式，将随用电负荷逐年递增与电网结构的变化而变化。

配网中性点接地方式分析探讨 第4篇

目前常用的配网中性点接地方式分为两大类, 一类为小电阻直接接地系统, 另一类为不接地或经消弧线圈接地系统。前者在系统发生单相接地时, 会产生很大短路电流, 不允许单 相故障长期运行;不接地或经消弧线圈接地系统, 在系统发生 单相接地时, 产生接地电流不是很大, 为系统对地电容电流, 同时系统线电压保持对称, 不影响用户正常用电, 所以允许单相 接地点在系统中长时间运行。对比不同区域的电力发展情况, 配网中性点接地方式的使用方式各不相同, 本文就不同接地方式的运行情况进行对比分析。

1不同接地方式的原理

如主变压器无中性点或中性点未引出, 应装设容量相当的专用接地变压器, 接地电阻、消弧线圈接入接地变压器中性点。

1.1小电阻接地方式原理

中性点经小电阻接地系统由接地变、接地 电阻、零序互 感器等组成。当发生单相接地时, 通过小电阻形成电流环路 (图1) , 使接地电流远大于系统电容电流, 从而使线路保护的零序保护快速可靠动作, 跳开故障线路。

1.2经消弧线圈接地方式原理

中性点经消弧线圈接地方式由接地变、消弧线圈构成。消弧线圈在发生单相接地时, 提供感性电流, 去补偿单相接地 流过接地点的电容电流, 以此达到灭弧的效果 (图2) 。选择消弧线圈的补偿容量时, 需核算网区的电容电流。同时不应将多台消弧线圈集中安装在一处, 并应避免网区仅装一台消弧线 圈。在任何运行方式下, 大部分网区不得失去消弧线圈的补偿。

2不同接地方式的优缺点分析

配电网在整个接地电容电流中含有一定成分的谐波电流, 单一经消弧线圈接地方式工作下, 对接地故障时产生的电容电流中的谐波电流无法补偿, 不能消除弧光接地过电压, 同时在单相接地时, 出现工频相电压升至线电压。小电阻接地方式下由于中性点经小电阻接地, 发生单相接地故障时中性点不会偏移, 相对地电压不会升高, 可以降低配电系统故障时的过 电压水平, 从而保证配电系统电气设备安全可靠运行。

中性点经消弧线圈接地系统发生单相接地永久性故障后, 故障电流大小与正常运行时的电容电流相当, 线路的零序保护无法可靠动作 (零序保护整定时需躲开正常运行时的对地电容电流) , 一般查找故障线路采用逐条线路试拉手段。而微机 选线装置需要零序电压和零序电流进行对比判断, 受到各方面影响大, 难以正确选线。小电阻接地系统中发生单 相接地时, 通过接地电阻形成回路, 流过接地点的零序电流增大, 能可靠启动线路零序保护, 准确快速切除故障线路。

单一的经消弧线圈接地方式, 在系统发 生单相接 地时, 产生接地电流不是很大, 为系统对地电容电流, 同时系统线 电压保持对称, 不影响用户正常用电, 所以允许单相接地点在 系统中较长时间运行, 可减少系统停电次数;但从系统设备的 安全运行方面考虑, 受消弧线圈补偿谐振过电压的限制, 接地点仍有残流, 在发生人身触电或有人经过接地点时容易发生人身伤亡事件;对于小电阻接地系统无论是永久性的还是瞬间 性的, 均会启动线路保护跳闸, 使线路的跳闸次数增加, 影响用户 的正常供电。但在线路 保护配置 上, 对线路开 关重合闸 进行设定, 按照零序保护的不同保护段来设置, 可以区分线路发 生的永久性的还是瞬间性的故障。瞬间性故障后能正确启 动重合闸, 恢复送电, 减少对用电户的影响。

经消弧线圈接地系统, 因每个消弧线 圈的补偿 能力有限, 当系统不断扩建时, 会出现补偿能力不足, 需要安装多个 消弧线圈来满足需求, 从而增加后期投资成本;小电阻接地方 式需在每个出线间隔加装零序CT进行保护配置, 对保护设备也有要求。但从成本上来讲, 成熟化的保护配置成本增加不高。

通过上述分析, 得出如表1所示的消弧线圈和小电阻接地方式的对比表。

3设计选用原则

现在的配电线路包括架空线路、电缆线路及架空与电缆混合线路3种类型。经比 较, 架空线路 的接地故 障多为瞬 间故障, 而电缆线路接地故障多为由自身绝缘缺陷造成的击穿形成的接地故障。当接地点在电缆时, 接地电弧为封闭 性电弧, 电弧不易自行熄灭, 所以电缆线路为主的配电网的单相接地故障多为永久性故障。从故障电流上说, 由于电缆线路更加密集更加庞大, 系统产生的电容电流比架空线路大, 电容电流补偿 上更加困难, 补偿量更大。

由上文可得在最初设计时, 对于城市内或人口密集处的电缆线路, 需要快速地切除各类永久性或人为性接地故障, 优先考虑使用小电阻接地方式, 这样从快速性和安全性上都能很好地满足要求。而对于郊区上的架空线路, 瞬间性接 地故障多, 使用经消弧线圈接地的小电流接地方式可提高供电可靠性。

4设计选用实例

笔者参设的国外某变电站15kV侧出线8回, 架空按照每回25km, 电缆1km长度预估, 可知架空 线路长度 为8×25km, 电缆长度8×1km。

采用小电阻接地方式, 则用以下公式:为相电压, RN为接地电阻) ; (2) (Id为接地电流, IC为接地电容电流, IN为中性点 电阻电流) 。按Id=300 A考虑, 则由式 (1) (2) 推出IN=299.3 A, RN=8660.5/299.3=28.9Ω。考虑裕度电阻值选取30Ω。

通常设定的继电保护在4s内切除故障, 按4s热稳定电流可达15倍设备额定电流的原则, 电压为15kV系统的相电势幅值, 以平均电压计额定电流为:

接地变压器容量选择:按4s的热稳定条件, 绕组的额定电流为短路时流过绕组的电流的1/15, 则

5结语

配网的不断发展, 对其供电可靠性、安全 性的要求 不断提高, 如何能在已有的设备资源配置上达到要求, 如何能整 合各种接地方式的优点, 是值得研究的。新出现的可控型电阻接地成套设备集成了消弧线圈和小电阻两种接地方式的优点, 但其补偿能力低, 成效不稳定。随着数字化技术在电网中的广泛应用, 笔者认为在配网不断扩建、不断互联的情况下, 通过数字化进行区域控制, 将整个网区已有的消弧线圈、小电阻整体 改造起来, 达到自动控制程度, 最大可能地解决弥补消弧线圈 容量不足、接地故障难选线、跳闸率高等技术难题, 如此将能实现在减少设备投资的前提下, 使配电网区的供电可靠性、安全性 得以提高的目标。

摘要：阐述了配网中性点的两种接地方式的原理, 分析对比了其优缺点, 探讨了工程设计中设备选型的原则。通过实例列举了设备选择的方法和计算方式, 并对其合理性进行了评价。

关键词：配网,小电阻接地,消弧线圈接地

参考文献

[1]戈东方.电力工程电气设计手册:电气一次部分[M].北京:中国电力出版社, 1989

[2]电力工业部电力规划设计总院.电力系统设计手册[M].北京:中国电力出版社, 1998

电力系统中性点接地运行方式综述 第5篇

关键词：电力系统；中性点；运行方式；接地；继电保护

中图分类号：TM732文献标识码：A文章编号：1009-2374（2009）16-0193-02

一、中性点的接地方式

目前处理中性点的方法有四种：中性点不接地运行方式；中性点经过消弧线圈接地运行方式；中性点经电阻接地运行方式；中性点直接接地运行方式。这四种接地运行方式各有各的利弊，从而也就有了各自的适用范围。下面分别对这四种方式进行论述。

二、三相电力系统中性点的运行方式

（一） 中性点不接地电力系统

在正常情况下，三相电路产生的三相电压对称。同时，在理想情况下，各相导线之间、导线与地之间的分布电容的大小也相等，所以三相导线的参数对称。设每相的对地电容都为C，所以在三相电压下产生的电流也是对称的，并超前相应电压90°，流过中性点的电流为零。A相、B相、C相对地电压都是相电压，A、B、C三相之间是线电压。

当C相接地时，C相对地电压就为零。此时A相对地电压是UA'，其大小等于A相与C相之间的电压，根据公式可得：

由此可见，单相接地时接地点的电容电流值是正常运行时一相对地电流的3倍。

电网在一相接地的状态下是不可以长期运行的。因为当发生一相接地短路时，电气设备和电缆上容易产生电弧。由于电弧会损坏电器设备，且可能引发二相或三相短路，因此仍是十分危险的，尤其是当接地处发生所谓的断续电弧，即周期性熄灭周期性复燃的电弧，它与电网振荡回路的相互作用可能引起相与地之间的谐振过电压。这种电压可以达到2.5～3倍的相电压，在绝缘相对薄弱的环节可能导致非接地相绝缘击穿，最终形成相间短路。

（二） 中性点经消弧线圈接地系统

消弧线圈是一个具有铁芯，铁芯带有气隙的可调电感线圈，接在变压器或发电机的中性点与地之间，其电阻很小，感抗很大。由图2可见，当发生单相接地时，流过接地点的电流是流过接地的电容电流IC和流过消弧线圈的电感电流IL之和。如图2所示，IC超前 UC90°而IL滞后 90°。因此流过接地点的电流将被大大的减小。

根据对电容电流的补偿程度分为3 种补偿方式。当IL=IC时，称为完全补偿；ILIC时，称为过补偿。

对于完全补偿，因为完全补偿时IL=IC，即IO=0，确实能很好的避免电弧的产生，但此时ω1＝1/3ωc。线路中将会产生串联谐振。由于串联谐振，在线路中会产生很高的电压降，造成电网中性点对地电压严重升高，这样可能会损坏设备的绝缘。因此这种补偿方式并不是最好的补偿方式。对于欠补偿方式，因为在欠补偿时，ILIC，在接地点的电流是电感性的。采用这种补偿方式，不会出现串联谐振情况，所以在实际运行中得到了广泛的应用。

然而，中性点经消弧线圈接地的电力系统与中性点不接地的电力系统一样，发生单相短路时，非故障相的对地电压要升高为原相电压的■倍，即成为线电压。

总之，当电网发生单相接地故障时，由于消弧线圈的存在使得流过中性点的电流为感性，对接地电容电流进行了补偿，使通过故障点的电流减小到能自行熄弧的范围。同时，当电流过零而电弧熄火后，消弧线圈也减少了故障相电压的恢复速度，从而减小了电弧重燃的可能。

中性点经消弧线圈接地系统的同样存在一些缺点：

1．零序保护无法查出是哪条线路因接地而故障。

2．消弧线圈本身是感性元件，与对地电容构成谐振回路，在一定条件下能发生谐振过电压。

3．中性点经消弧线圈接地仅能降低弧光接地过电压的可能性，不能彻底消除弧光接地过电压。

（三）中性点经电阻接地的电力系统

中性点经电阻接地系统，电阻与导线对地电容构成并联回路，由于电阻可以消耗能量，也可以降低发生谐振时的电压。由此可见，采用中电阻接地方式能在单相接地故障时产生限流降压作用。

中性点电阻的阻值分为高电阻值、低电阻值和中电阻值三种情况。高电阻接地方式以限制单相接地故障电流为目的，并可防止阻尼谐振过电压和间歇性电弧接地过电压，当单相接地电容较小，故障不跳闸时，采用高电阻接地可以减少故障点的电压梯度、阻尼谐振过电压。中性点采用小电阻接地方式的特点是获得一个大的阻性电流叠加在故障点上，其优点是：（1）可以快速切除故障相线路，使过电压水平升的不至于太高，并防止谐振过电压，所以可采用绝缘水平较低的电缆和设备；（2）把异相故障的几率削减至最低限度。同时为采用简单的、有选择性和足够灵敏度的继电保护提供了可能性。为了克服低电阻接地的弊端而保留其优点，可以采用中电阻接地方式。中性点经中电阻接地，既可以降低发生谐振时的过电压，减小电流，也能在发生故障时迅速动作，防止故障的进一步扩大。

与中性点不接地电网相比，中性点经电阻接地电力系统有以下优点：（1）基本上消除了产生间歇电弧过电压的可能性，由于非故障相的过电压降低，发生异地亮相接地的可能性也随之减小；（2）单相接地时电容充电的暂态过电流受到抑制；（3）使故障线路的自动检出较易实现；（4）能预防谐振过电压的产生。

（四）中性点直接接地系统

中性点直接接地系统如图3所示。

中性点直接接地系统发生单相接地时，由于中性点接地的钳位作用，非故障相的相电压不会改变。因此按这种方式运行的系统，电气设备对地绝缘只需按相电压考虑。这对于110kV及以上的高压系统来说，由于会使绝缘造价降低的同时还改善了保护设备的工作特性，所以有很高的经济技术价值。而且在形成单相接地短路时，线路上会流过很大的短路电流， 使线路保护装置迅速动作，断路器跳闸切除故障，使系统的其他部分恢复正常运行。

中性点直接接地的主要优点是它在发生一相接地故障时，非故障相对地电压不会增高，因而各相对地绝缘可按相对地电压考虑，降低了线路的造价。而且在中性点不接地或经消弧线圈接地的系统中， 单相接地电流往往比正常负荷电流小得多，因而要实现有选择性的接地保护就比较困难，但在中性点直接接地系统中，实现就比较容易，由于接地电流较大，继电保护一般都能迅速而准确地切除故障线路，且保护装置简单，工作可靠。

中性点直接接地系统的缺点之一是一相短路电流太大，为了防止短路电流造成较大的损失，不允许电网继续运行，因此供电的可靠性不如小接地电流系统。同时，其接地点还会产生较大的跨步电压与接触电压。此时容易发生触电伤害事故。另一个缺点是中性点直接接地系统单相接地发生故障时产生的接地电流较大，对通讯系统的干扰影响也大，特别是当电力线路与通讯线路平行走向时，由于耦合产生感应电压，对通讯造成干扰。

三、结语

这几种中性点接地的运行方式都各有利弊，而且在国内外都有不同的解释和应用，因此在实际应用中需要根据具体情况具体分析。对于电压等级较低的电网来说，大多数都采用中性点不接地运行方式。随着微机保护的推广应用，当3～10kV系统接地电流大于30A，20～63kV系统接地电流大于10A时，采用经消弧线圈接地的运行方式是比较妥当的。因为通过微机的控制，消弧线圈可以跟踪接地电流的变化而改变电感，达到最好的补偿效果。电压等级较高的电网一般采用直接接地的运行方式。因为中性点直接接地系统发生单相接地时，中性点对地电压为零，而且非接地相的相电压不会升高，绝缘容易实现。

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深圳电网中性点接地方式研究 第6篇

电力系统变压器中性点接地方式的选择,是一个关系到电网安全运行的综合性问题,它与电网的绝缘水平、保护配置、系统的供电可靠性、发生接地故障时短路电流的大小及分布等关系密切。合理选择变压器中性点的接地方式,对于快速切除故障、提高电力系统运行的可靠性和稳定性、减少系统故障对电力系统的影响、消除系统故障对电力设备的危害都有非常重要的现实意义。

1 深圳电网中性点接地方式

1.1 500kV自耦变压器中性点直接接地

500kV变压器均采用自耦变压器,由于自耦变压器的高压侧和中压侧不仅有磁的联系,还有电的联系,因此其中性点必须直接接地,以避免高压侧发生单相接地时中压侧产生过电压。

1.2 220kV变压器中性点部分直接接地

220kV变电站选择同一台220kV变压器变高、变中中性点直接接地运行,其220kV母线分列运行,每一分列母线选择同一台220kV变压器变高、变中中性点直接接地运行。

1.3 110kV变压器中性点大部分不接地

结合设备的绝缘水平,并考虑供电的可靠性,110kV变压器中性点大部分不接地运行,此接地方式主要是防止在发生接地故障时可能发生的过电压危险。但也有例外的情况。

(1)为避免“失地”引起不良后果而采取的装设避雷器和保护间隙的措施存在着保护整定等不安全因素,深圳电网以110kV向前站变压器为试点,采用了中性点经小电抗器接地的方式。

(2) 110kV发电厂和低压侧有电源的变电站中至少有一台变压器要中性点接地。

深圳电网中,经110kV线路上网的地方电厂,其升压站110kV母线并列运行时保留一台厂用变(主变)中性点直接接地;电厂110kV母线分列运行时,每段110kV母线保留一台主变(厂用变)中性点接地。经10kV线路上网的地方电厂与上网线路接于同一10kV母线的110kV主变中性点接地。

1.4 10kV不接地系统

随着电力系统的发展,中性点不接地系统对地电容电流不断增大,单相接地时的故障电流也随着线路长度增加和额定电压的提高而增大,这使得电弧接地故障难以自动消除,而间歇电弧接地会在系统中引起过电压,导致健全相绝缘损坏,继而发展为两相短路事故。为解决此类问题,深圳电网结合10kV馈线类型,采取了对架空线路集中的10kV母线装设消弧线圈、对电缆线路集中的10kV母线装设接地变的接地方式。

1.4.1 中性点经消弧线圈接地

在发生单相接地故障时,消弧线圈的电感电流能有效地补偿电网的对地电容电流,并减小故障点残流,使得故障相接地电弧两端的恢复电压迅速降低,达到熄灭电弧的目的。消弧线圈工作原理如图1所示。

正常情况下,三相电压是基本平衡的。由于各种原因,系统发生了单相(例如C相)接地故障,原有的对称平衡遭到破坏,系统将产生接地电容电流ICB、ICC,而消弧线圈在系统中性点相电压的作用下将产生电感电流IL,它们各自的流动方向如图1所示,起到相互抵消的作用。

1.4.2 中性点经接地变(低值电阻)接地

接地变一般采用曲折型(Z)连接,作用是为系统因Δ型接线或Y型接线中性点无法引出时,制造一个中性点接地电阻。接地变的电磁特性对正序、负序电流呈高阻抗,对零序电流呈低阻抗,当中性点经小电阻接地电网发生单相接地故障时,高灵敏度的零序保护判断并短时切除故障线路。

2 存在的问题及解决措施

2.1 系统单相接地短路电流超标

近年来,随着广东电网超高压系统的扩大、容量的不断增加,系统的单相接地短路电流不断增加,而多数500kV主变中性点直接接地,使得系统零序电抗大大降低,导致部分500kV变电站内220kV侧母线单相短路电流超过三相短路电流,甚至超过了断路器遮断容量,对电网安全稳定运行构成极大的威胁,阻碍了电网的进一步发展。

为降低短路电流,一是从系统运行方式(分母运行、断开或跳通线路等运行措施)上进行限制,通过增大短路点的正序阻抗将短路电流降至安全水平,但这会给系统的供电可靠性带来一定的负面影响;二是将500kV自耦变压器中性点经小电抗接地,以明显降低220kV侧母线的单相短路电流。

2.2 中性点接地变压器跳闸后“失地”

由于正常情况下同一220kV片网只有一台变压器中性点高、中压侧直接接地运行,当中性点接地变压器故障跳闸时,会造成该片网系统其它变压器无中性点直接接地运行,即“失地”,此时片网的零序阻抗发生变化,不但危及变压器中性点的绝缘安全,而且对短路电流、继电保护等都会造成一定的影响。因此,碰到此类事故时应第一时间将另一台主变中性点接地。但深圳电网大部分变电站为无人值班站,当事故发生时,运行人员通常要在30min后才能赶到现场,若此时系统再发生接地故障,则可能导致绝缘较薄弱的设备损坏,同时零序保护也将失效。

为此,应给分级绝缘变压器装设零序电流保护来作为变压器中性点直接接地运行时的保护,并增设一套反应间隙放电电流的零序电流保护和一套零序电压保护来作为变压器中性点不接地运行时的保护,而零序电压保护作为间隙放电电流保护的后备。当系统发生接地短路时,中性点接地运行的变压器由其零序电流保护动作于切除;若高压母线上没有中性点接地运行的变压器时,中性点将发生过电压并导致放电间隙击穿,此时变压器将由零序电流保护瞬时动作于切除,若中性点过电压不足以击穿放电间隙,则由零序电压保护带一延时将变压器切除。为了避免“失地”引起的不良后果,在不接地变压器的中性点上装设了避雷器和保护间隙。保护配置及整定原则如下。

(1)220kV变压器220kV侧:配置两套一段式中性点间隙零序电流、零序过电压保护,动作后延时跳开变压器各侧断路器。

(2)220kV变压器110kV侧:配置两套一段式中性点间隙零序电流、零序电压保护,动作后延时跳开变压器各侧断路器。

(3)110kV变压器110kV侧:配置一套一段式中性点间隙零序电流、零序电压保护,动作后延时跳开变压器各侧断路器。

(4)间隙和过电压保护整定原则:220kV主变高、中压侧零序电流、(过)电压保护分别为100A/1.2s、180V/1.2s跳各侧,两者有相互保持逻辑;110kV主变零序电压保护为180V/1.5s跳各侧,部分110kV主变设有间隙零序电流保护,其整定为100A/1.5s跳各侧,两者有相互保持逻辑。

尽管主变中性点接地如此重要,但也不能全部接地,这是因为全部接地会对系统产生负面影响,具体原因如下。

(1)在部分线路或变压器检修、停运以及系统运行方式变化时,零序网络及零序阻抗值会发生较大变化,各支路的零序电流大小和分布也会产生较大变化,而保护整定配合要求保持变电站零序阻抗基本不变。

(2)变压器中性点全部接地会使系统零序阻抗大幅降低,导致不对称接地故障短路电流明显增大,甚至超过开关的遮断容量。

为此,在有效接地系统中应尽量采用部分变压器中性点接地的方式,以限制单相接地短路电流,并降低对通信系统的干扰。

3 结束语

本文介绍了深圳电网中性点接地方式的现状,分析了存在的问题,并提出了相应的解决措施。此外,本文认为中性点接地方式还有以下问题有待深入研究。

(1)主变中性点经小电抗接地后,由不对称接地故障产生的3倍零序电流流过中性点电抗,将会在变压器中性点产生一定的电压,这对变压器绝缘提出了一定的要求。另外,在发生不对称故障后,中性点电压的偏移也会使故障点附近母线的相电压发生偏移。

(2)随着超高压系统的扩大,容量的不断增加,系统的单相接地短路电流亦不断增加(超过三相短路电流),甚至超过了断路器遮断容量,对电网的安全稳定运行、供电可靠性构成极大的威胁,阻碍了电网的进一步发展。

参考文献

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主变中性点接地方式的选择 第7篇

电网中变压器中性点接地方式的选择, 是一个关系到电网安全运行的综合性问题。它与电网的绝缘水平、保护配置、系统的供电可靠性、发生接地故障时的短路电流及分布等关系密切。110 kV电压等级的电网经常采取变压器中性点直接接地的方式, 称为大电流接地系统。其特点是当系统发生接地故障, 尤其是发生单相接地故障时, 非故障相的对地电压不升高, 接地相的故障电流较大。在大电流接地电网中, 接地电流的大小和分布以及零序电压的水平, 主要取决于电网中性点直接接地变压器的分布。在电网发生的故障中, 接地故障占80 %以上。因此, 合理地选择主变中性点接地方式, 快速切除故障, 可提高系统供电的可靠性, 同时还能减小故障电流对设备的危害, 对电网的安全经济运行具有重要的作用。

1 变压器中性点接地方式

1.1 220 kV主变110 kV侧的接地方式

区域电网一般以220 kV变电站为主电源, 以110 kV线路为骨架形成区域电网。对于有单台主变的220 kV变电站, 其主变的220 kV侧和110 kV侧中性点都直接接地。而对于有2台主变的220 kV变电站, 则有2种不同的主变中性点接地方式:方式1是其中1台主变的高、中压侧均接地, 而另1台主变的高、中压侧均不接地;方式2是1台主变的高、中压侧均接地, 但另1台主变只有中压侧接地。为便于讨论, 用模拟电网对这两种方式进行分析。某变电站一次接线见图1, 零序阻抗图见图2。

由于方式1比方式2少1条零序支路, 110 kV系统发生接地故障时, 与方式2相比具有如下特点:产生的故障电流小, 对设备的危害小;高、中压电网在零序网络中的联系不如方式2紧密, 相互间的影响小, 保护上下级的配合较容易。

图1中线路1和线路2为共杆线路, 分别接于110 kV的Ⅰ段、Ⅱ段母线。线路1发生接地故障时, 如果121开关由于机构的原因拒动, 而110 kV开关大多未配置断路器失灵保护, 此时只能靠变压器中压侧的中性点零序过流保护动作而跳开母联断路器隔离故障点, 再跳开变压器中压侧开关切除故障, 这时如果接在110 kV的Ⅱ段母线上的线路2再发生接地故障, 对于方式1, 因接地点丢失, 系统由大电流接地系统变为小电流接地系统, 接地保护无法发挥作用, 只能等接地故障发展成为相间故障时, 由相间保护切除故障, 因而延长了故障切除的时间, 对设备造成较大的危害;对于方式2, 因为有2台主变的中压侧接地, 在出现上述情况时, 仍有1台主变的中压侧接地而使接地保护能继续发挥作用, 从而快速切除故障。由此可见, 如果充分考虑设备选型时的安全裕度和保护整定计算的上下级配合, 则方式2对保证电网安全运行的优势更加明显。

1.2 电厂升压站主变的接地运行方式

如果中、低压侧有发电机, 并网的升压变电站至少应有1台主变中性点直接接地。原因如下:

(1) 发电机输送功率越大, 功率因数越小, 发电机的暂态电势越高, 发电机甩负荷后, 转子超速运转, 系统频率大幅升高, 发电机的暂态电势也成比例上升, 从而使系统电压升高。当发电厂的上网线路跳闸时, 发电机突然甩负荷, 如果主变中性点不接地运行, 会危及整个电力系统的绝缘性。

(2) 如果电厂升压站主变中性点不接地运行, 上网线路发生单相接地故障时, 电网侧开关接地保护动作跳闸, 由于零序网络不通, 电源侧开关不流过零序电流, 接地保护不动作, 在电网侧开关跳闸后升压站由大电流接地系统变成小电流接地系统, 由于故障相电压降低、非故障相电压升高, 会对整个升压站系统的绝缘性造成损害。

1.3 解列成小网运行的区域电网的接地运行方式

对于可能解列成小网运行的区域电网, 在选择主变中性点接地时, 应保证不论因何种故障使区域电网解列成小网, 该区域电网应当始终有可靠的接地点。对于小水电丰富的山区电网, 由于受地理环境的限制, 大多与主网联系较薄弱, 容易与主网解列, 如果区域电网内无接地点或接地点选择不当, 则可能造成区域电网由中性点直接接地系统转变成非直接接地系统。所以, 合理地选择主变中性点运行方式, 对于区域电网的安全稳定具有重要的意义。

对于区域电网的接地方式, 笔者认为, 一是选择总装机容量最大的水电厂升压站主变中性点接地, 或小水电比较集中上网的升压站主变中性点接地;二是选择区域电网中的枢纽变电站或负荷中心变电站的主变中性点接地。这样选择接地点比较可靠、不易丢失, 在与主网解列后仍有可靠的接地点。

2 主变中性点接地方式应注意的问题

(1) 为保证110 kV中性点接地方式零序阻抗不变, 在选择系统接地方式时, 应使系统在任一短路点的综合零序阻抗X0与正序阻抗X1之比X0/X1<3。因为系统避雷器的灭弧电压 (即避雷器的额定电压) 是根据设备可能出现的允许最大工频过电压选择的, 对于110 kV电网, 一般直接反映在电网的接地系数上, 该接地系数与X0/X1密切相关。因此, 应合理确定系统的运行方式及接地方式, 使单相接地时非故障相的工频电压不超过避雷器的额定电压, 采用增加变压器数量的办法来抵消线路停运时对系统零序阻抗分配的影响。

(2) 由于电力系统在设计时大多是以三相短路电流为依据对设备进行选型和校验, 系统的接地点数目并非越多越好, 应使系统任一短路点的综合零序阻抗X0与正序阻抗X1之比X0/X1>1.0, 使单相接地电流不超过三相短路电流。

3 结语

中性点接地方式 第8篇

在中性点直接接地系统中发生短路接地时,中性线上的电流互感器检测出零序电流,通过中性线形成回路并构成接地保护。而当变压器全部中性点同时接地时,其接地点的短路电流会被分流,从而造成接地保护灵敏度降低。所以为了保证保护的灵敏度,不能将所有变压器的中性点同时接地。但为了保护中性点不接地变压器发生故障时不会伤害变压器绝缘,采用间隙保护来保护中性点不接地的变压器。它的作用原理是 :发生故障时中性点电压迅速升高,此时空气间隙会被击穿形成电弧,使中性点经电弧接地。当电压恢复正常后,电弧会熄灭,中性点就不再接地。那么在间隙保护的回路上加一个电流互感器,在发生保护动作时,电流流过电流互感器并发出信号,此时如果其他保护都没有正确动作,电流就会一直持续,经过一定的延时后,就能动作跳开开关。 总体来说,接地保护是一个限制短路电流的保护,而间隙保护是为了防止变压器中性点过电压而设置的保护。

如何选择电力系统中变压器中性点接地方式,这是关系到电网安全稳定运行的综合问题,因为它与电网的绝缘水平、 系统的供电可靠性、保护配置、短路电流大小及分布等密切相关。由于现在的变压器基本都采用分级绝缘,因此目前110k V及以上电压等级的输电系统中常采用中性点直接接地方式 ( 即为大电流接地系统 )。在中性点直接接地的电网中,零序电压的水平、接地电流的大小和分布,都与电网中性点直接接地变压器的分布有着密切的联系。

1研究背景

110k VXX变电站2号变压器投运验收前,发现变压器高压侧过流保护和主变高压侧中性点零序保护共用一块保护压板(2LP23),主变高压侧中性点间隙保护压板为单独压板(2LP24),根据设备投运后的电网系统运行方式要求,2号变压器高压侧中性点为不接地运行,故压板2LP23和2LP24都投入,无法满足现有的设备现场运行规程规定 :变压器中性点零序保护和间隙保护根据中性点倒闸投退方式进行配合投停,不得同时投入。针对这种矛盾,通过查阅各种变压器保护说明书,结合相关公司运行经验,为保证继电保护装置正确动作、主变安全运行对主变中性点运行方式进行研究和论证。

2技术论证

2.1原有运行规程规定:

以前很多老旧变压器中性点零序保护与间隙保护所用电流均取自中性点套管CT,因为间隙零序过流保护定值比中性点零序过流定值整定灵敏,故中性点合位时容易造成间隙零序过流保护误动,所以原来规定要求变压器中性点零序保护和间隙保护根据中性点刀闸投退方式进行配合投停,不得同时投入运行。

2.2现有情况分析

110k V XX站2号主变使用北京四方CSC-326G数字式变压器保护,该保护使用中性点零序过流保护和中性点间隙保护。该主变零序过流保护使用的电流取自中性点套管电流互感器电流。中性点间隙零序保护包含间隙的零压元件和零流元件,间隙零压元件的电压取自外接的零序电压,间隙零流元件的电流取自经间隙接地的变压器间隙零序电流互感器电流。

经考察,现在的新 变压器(例如110k VXX站2号主变)均有独立的间隙CT、零序CT,中性点零序保护和间隙保护不能共用一个CT,中性点零序CT取中性点套管CT,间隙零序CT要安装在间隙与地之间,因采用这种安装方式,两种保护取用电流的电流回路不同,此种情况下若零序保护和间隙保护同时投入运行 :

1) 当变压器无故障也无操作过电压时,无论变压器中性点接地与否,间隙回路不会有过电压,各CT也不会有故障电流通过,零序保护、间隙保护均不会误动。

2) 当变压器中性点接地且有故障时, 中性点套管CT流过故障电流,零序保护动作 ;间隙零序电流因间隙CT无电流而不动作 ;间隙过压保护取自母线PT开口三角,当变压器中性点接地时,即使发生接地故障,由于中性点电位为零,PT开口三角电压近似等于相电压即二次侧电压为100V,而间隙过压保护规程规定定值为180V,因此间隙过压不会误动作。

3) 当变压器中性点不接地且有故障时,间隙回路如有电流通过时中性点零序回路也必然有电流通过,但整定上间隙保护比中性点零序过流保护灵敏且快,若整定正确的话,中性点零序过流保护不会误动作的 ;若系统故障产生的过电压造成间隙击穿此时间隙过流和零序方向保护均可能启动,但由于间隙过流定值远小于零序方向过流保护定值且时延也较短,间隙过流保护会先动,因此零序方向过流也不会误动。

3结论

根据以上分析,可以认为XX站2号主变保护的中性点零序保护和中性点间隙保护可以同时投入运行,即压板2LP23和2LP24在正常运行时可以同时投入。并且两个保护同时投入,还可以避免操作时发生人为漏投退保护的现象。

论中压电网的中性点接地方式选择 第9篇

关键词：6 (10) kV电网,中性点接地方式,不接地,消弧线圈接地,电阻接地

1 前言

电力系统中性点的接地方式与系统的供电可靠性、人身与设备安全、绝缘水平及过电压保护、继电保护、通讯干扰等一系列问题密切相关, 若选择不当将会严重影响电网运行的可靠性、安全性、经济性。中性点接地方式的选择是一个涉及电力系统许多方面的综合性技术问题, 对于电力系统设计与电力系统运行有着多方面的影响。

中性点的接地方式可分为两大类, 即大电流接地方式和小电流接地方式, 而大电流接地方式又可细分为中性点有效接地和中性点完全接地;小电流接地方式可细分为中性点不接地、中性点谐振接地和中性点经高阻接地。而单相接地时系统的工频过电压、接地故障电流又是直接影响这些因素的重要参数。例如, 工频过电压高, 对系统设备的绝缘水平要求就高。单相接地故障电流大, 电力系统继电保护灵敏, 但会影响供电安全性, 对通信和信号系统的干扰大。

由于选择6 (10) k V中性点接地方式是一个涉及线路和设备的绝缘水平、通讯干扰、继电保护和供电网络安全可靠等因素的综合性问题, 所以我国配电网和大型工矿企业的供电系统做法各异, 以前大都采用中性点不接地和经消弧线圈接地的运行方式。近年来由于电力系统的发展, 一些省市电网大力推广电阻接地的运行方式。

本文将重点讨论中性点不接地方式, 中性点经消弧线圈接地、中性点经小电阻接地及中性点经中电阻接地几种接地方式的利弊。

2 6 (10) k V电网中性点接地方式的选择依据

2.1 中性点接地方式选择的主要因素

选择中性点接地方式应该从经济水平、技术水平、系统的现状及发展规划、供电的持续可靠等多角度来综合考虑。在选择中性点接地方式时应该考虑的主要因素有:

⑴供电可靠性与故障范围;

⑵绝缘水平与绝缘配合;

⑶对电力系统继电保护的影响;

⑷对电力系统通信和信号系统的干扰;

⑸对电力系统稳定的影响。

2.2 相关规范要求

我国对配电系统中性点接地方式的规定主要依据电力行业标准《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》DL/T 620-1997。

第3.1.2条:3KV~10k V不直接连接发电机的系统和35KV、66k V系统, 当单相接地故障电容电流不超过下列数值时, 应采用不接地方式。当超过下列数值又需在接地故障条件下运行时, 应采用消弧线圈接地方式:第c) 条:3KV~10k V电缆线路构成的系统, 30A。

第3.1.4条:6KV~35k V主要由电缆线路构成的送、配电系统, 单相接地故障电容电流较大时, 可采用低电阻接地方式, 但应考虑供电可靠性要求、故障时暂态电压、暂态电流对电气设备的影响、对通讯的影响和继电保护技术要求以及本地的运行经验等;

第3.1.5条:6KV和10k V配电系统以及发电厂用电系统, 单相接地故障电容电流较小时, 为防止谐振、间歇性电弧接地过电压等对设备的损害, 可采用高电阻接地方式。

3 6 (10) k V电网中性点不接地方式

由于历史的原因, 我国建国后城市中压电网普遍采用中性点不接地方式, 即系统负荷端的外露导电部分做保护接地, 而电源端带电导体则是不接地的。

3.1 6 (10) k V电网采用不接地系统的优点

当发生单相接地故障时, 不形成短路回路, 通过接地点的电流仅为接地电容电流, 当单相接地故障电流很小时, 只使三相对地电位发生变化, 故障点电弧可以自熄, 熄弧后, 绝缘可自行恢复, 能自动清除单相接地故障, 可以带故障运行一段时间, 大大提高了供电可靠性。另外, 电网的单相接地电流很小, 对临近通信线路干扰也小。

3.2 6 (10) k V电网采用不接地系统的缺点

发生单相接地故障时, 会产生弧光重燃过电压, 这种过电压现象会造成电气设备的绝缘损坏或开关柜绝缘子闪络, 电缆绝缘击穿, 所以要求系统绝缘水平较高。

目前, 我国中压电网主要由电缆线路构成的送、配电系统。接地故障电流超过30A的限值, 接地电弧将不能自熄, 导致危险的过电压, 单相接地故障电弧能量的增大使单相接地故障很快转化为相间短路, 不接地系统在发生一个接地故障后仍能保证供电不间断的优点已经不复存在, 6 (10) k V电网中性点采用不接地系统已经无意义, 为此为保证供电的可靠性, 普遍采用中性点经消弧线圈接地。

4 6 (10) k V电网中性点经消弧线圈接地方式

4.1 6 (10) k V电网中性点经消弧线圈接地方式优点

供电系统6 (10) k V电网主要由电缆线路构成的送、配电系统, 单相接地故障电容电流较大, 普遍采用中性点经消弧线圈接地, 使得发生单相接地故障时, 补偿电容电流, 保证接地电弧瞬间熄灭消除弧光间歇接地过电压, 使系统可以带故障运行一段时间, 供电可靠性高。

应用实例:某企业的工厂供电系统中, 其6KV电力系统投入的电缆长度约48公里, 根据:

Ic=K·X·L/10;

其中:附加系数K=1.18;标称电压U=6KV;电缆长度L=48km

可得Ic=34A;

中性点接地方式采用消弧线圈接地, 残余电流设定为不超过10A, 消弧线圈采用自动跟踪过补偿运行方式。

4.2 6 (10) k V电网中性点经消弧线圈接地的不足

⑴消弧线圈接地和不接地电网相同, 发生单相接地时相间电压仍然对称, 可以带着接地故障继续运行, 电网运行可靠性高。但是, 此时系统是带故障运行, 由于补偿电网接地故障电流很小, 又是电感电流, 所以不能采用简单零序电流和零序功率方向保护, 而需要采用复杂的例如反应于高次谐波的单相接地保护。并且实际运用中小电流选线系统并无法准确地判断故障线路, 单相接地故障电弧能量使单相接地故障转化为相间短路, 迫使故障回路电源端切断电源。

⑵当系统中电缆增加, 单相接地电容电流增大, 消弧线圈接地很难找到合适的补偿度、脱谐度使位移电压和残余电流都控制在允许的范围内, 特别是电缆的长度随运行情况而改变, 很难及时调整消弧线圈的参数达到计算要求的补偿度, 往往由接地故障引发弧光重燃过电压, 造成电气绝缘损坏。

⑶当消弧线圈调谐不当和系统对地电容处于串联谐振状态时, 会引起中性点电压过高。从而引起三相对地电压严重不平衡。

DL/T620-1997《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》规定, 中性点电压位移率应小于15%相电压。这种由零序电压引起的三相电压不平衡并不影响三相线电压的平衡性, 因此不影响用户的正常供电, 但对输电线、变压器、互感器、避雷器等设备的安全是有威胁的。

⑷在全部以电缆配电的6 (10) k V电网系统中, 接地绝大多数为金属性接地故障, 不容易发生瞬时性单相接地故障, 接地保护应及时可靠的切除故障线路。

基于上述原因, 城市电网逐步推广系统绝缘水平要求更低、节省建设投资的小电阻接地方式。

5 6 (10) k V电网中性点经小电阻接地方式

5.1 电阻接地系统概念及设计原则

电阻接地:系统中至少有一根导线或一点 (通常是变压器或发电机的中性线或中性点) 经过电阻接地。

⑴高电阻接地的系统设计应符合Ro≤Xco的准则, 以限制由于电弧接地故障产生的瞬态过电压。一般采用接地故障电流小于10A。Ro是系统等值零序电阻, Xco是系统每相的对地分布容抗。

⑵低电阻接地的系统为获得快速选择性继电保护所需的足够电流, 一般采用接地故障电流为100A~1000A。对于一般系统, 限制瞬态过电压的准则是 (Ro/Xo) ≥2。其中Xo是系统等值零序感抗。

5.2 6 (10) k V电网中性点经小电阻接地的优点

与工厂供电系统相仿, 以前城市供电6 (10) k V电网也较多采用消弧线圈接地。近年来, 由于城市用电负载急剧增长, 采用大量的埋地电缆, 我国仿效发达国家的做法, 城市电网逐步由消弧线圈改为小电阻接地方式, 如图1。

小电阻接地系统接地故障电流Id达数百安, 电源侧的继电器和断路器以若干毫秒计的时间迅速切断电源, 由于电源中性点接了地, 两非故障相的对地电压虽然升高, 但并不高至相电压的倍, 又因为电源的迅速切断。故障的持续时间仅几毫秒, 所以对中压供电元件的绝缘水平、空气间隙、爬电距离的要求可大大降低。同时, 可在一定程度上减少系统的建设投资。

5.3 6 (10) k V电网中性点经小电阻接地系统不适用于工厂电网

6 (10) k V电网中性点采用小电阻接地后, 若变电所保护接地与低压中性点接地相连接时, 中压接地故障引起的故障电压会传导至低压系统, 引起对地暂态过电压, 在低压系统内引起各种电气事故。

⑴中性点经低电阻接地方式, 接地故障电流Id较大, 切断故障回路时间内, 有较大的接地故障电压Uf, 低压系统接地型式为TN系统时, 外露导电部分与变压器低压中性点共用接地体, 接地故障电压Uf传导到低压侧, 易引起人身电击或火灾。

《交流电气装置的接地》DL/T 621-1997中第3.4条规定:确定发电厂、变电所接地装置的型式和布置时, 考虑保护接地的要求, 应降低接触电位差和跨步电位差, 并应符合下列要求。在110KV及以上有效接地系统和6~35KV低电阻接地系统发生单相接地或同点两相接地时, 发电厂、变电所接地装置的接触电位差和跨步电位差不应超过下列数值,

如图2所示, 以10k V变电所为例, 采用小电阻接地系统后, 当10/0.4KV变电所内高压侧发生接地故障时, 接地故障电流Id不再是微小的电容电流, 接地故障电流Id达数百安, 低压侧TN系统内, 低压侧中性点、PEN线、PE线对地电压也同时升高Uf=Id·RB值, Uf可达几百至上千伏, 使所供电气装置的外露导电部分对地带Uf电压, 有电击危险。

为避免上述危险, 城市电网解决此问题, 是将变电所内这两个地独立设置 (如图3所示) 在电气上互不影响, RB上的故障高电位就不会传导到低压系统。

但是工厂电网不像城市电网那样供电和用电相对独立, 中低压用电设备在很多场所同时存在, 根本无法将中、低压两个地分开, 危险的故障电压Uf沿PEN、PE线传导, 无法控制, 人身电击致死的危险性很大, 而且, 因故障电压很快消失, 事故原因无法查明。

⑵低压系统接地型式为TT系统时。外露可导电部分与变压器低压中性点有相互独立的接地体, 接地故障电压Uf传导到低压侧, 易引起工频过电压, IEC标准规定, 一般低压电气设备允许工频过电压与故障电路切断时间要求;当允许承受的工频过电压为Uo+250V时, 故障电路切断时间大于5S;当允许承受的工频过电压为Uo+1200V时, 故障电路切断时间大小于或等于5S;Uo=220V;因此, 小电阻接地适合城市电网, 不适合工厂电网。

6 6 (10) k V电网中性点经电阻接地

6.1 6 (10) k V电网中性点电阻接地方式的可行性

各种中性点接地方式虽然表象不同, 但究其实质其实均可视为中性点经一定数值的零序阻抗接地, 不同的中性点接地方式只不过是零序阻抗或是零序阻抗与系统正序阻抗的比值大小不同而已。关于接地方式的划分有许多不同的标准规定, 在此, 我认为用单相接地故障电流电弧是否能够自熄来区分是较为科学合理的。凡是需要断路器遮断单相接地故障电流的属于大电流接地方式;凡是单相接地电流电弧能瞬间自熄而不需断路器遮断的属于小电流接地方式。

若Z0为从故障点开始的零序阻抗。通过分析电网发生单相接地故障时的等值电路, Z0增大, 故障点的接地电流Id减小, 非故障相的工频电压UBC升高;反之, 随着Z0值减小, 故障点的接地电流Id增大, 非故障相的工频电压UBC降低, 这就是电网发生单相接地故障时电压与电流的互换特性。由此我们认识到当接地故障发生时, 限制非故障相的工频过电压水平与限制单相接地故障电流是矛盾的两方面, 两者很难兼顾。

根据工厂6 (10) k V电网接有较多的高压电动机及较多的电缆, 由于他们的绝缘水平低, 瞬时性的接地故障少, 而且电容电流没有城市配电系统那么大的特点, 采用中性点经电阻接地方式能够平衡好两方面的矛盾, 使之正好适用于我们的工厂供电系统。

变压器星接时可以直接使用电阻接地系统, 变压器为角接时, 可以安装独立的接地变压器, 中性点电阻与之连接使用。采用经电阻接地方式的系统当发生单相金属性接地后, 将接地电流限制在20~200A之间, 健全相电压上升至系统电压, 接地跳开后, 三相电压迅速恢复到正常值。

6.2 6 (10) k V电网中性点接地电阻值选择

中性点接地电阻值选择应考虑当电网发生单相接地故障时, 人为地增加一个与电网接地电容电流数值相等或略大, 而相位相差90°的有功电流, 这就使流过故障点的接地故障电流绝对值比不接地电网增大倍或略大。其等值电路如图4。

若忽略电源的零序阻抗, 则接地故障电流Id为:

对于金属性接地故障, 可认为Rg=0, 上式可变为:

以文中提到的6KV工厂电网为例, 选择中性点接地电阻R为68Ω~102Ω, 接地故障电流Id为48A。保护动作于跳闸。

K:由于单相对地短路时, 存在过渡电阻的影响, 因此电阻电流与电容电流的比值, 一般取1.1~1.5;

中性点接地电阻值选择时, 还应考虑当电网发生单相接地故障时, 弧光过电压水平降至较低。

6.3 6 (10) k V电网中性点经电阻接地的优点

⑴与小电阻接地相比, 电阻接地故障电流要小得多, 可实现变电所保护接地与低压中性点接地共地, 而不出现中压接地故障引起的故障电压传导至低压系统, 引起危险。例如将图1中的变电所保护接地与低压性点接地的接地电阻RB取为1Ω, 则Uf为50V, 无电击危险。而RB接地电阻1Ω, 对于中、低压共地的电网是非常容易达到的。可见, 经电阻接地在工厂电网是可行的。

⑵能抑制单相接地时的异常过电压 (谐振过电流) 。可将接地时的异常过电压抑制在运行相电压的2.8倍以下 (将上式K值控制在上述范围时可以限制内部过电压不超过2.6倍) , 有效防止异常过电压对电机、电缆绝缘的危害, 并且减少了由于单相接地发展为多重接地短路的可能性, 既保证了用电设备的安全运行, 又提高了整个电网的供电可靠性。

⑶继电保护简单。由于单相接地电流较大, 可人为地增加接地有功电流, 故可以采用简单的零序电流保护, 同时能检测出高值过渡电阻接地, 保护动作选择性强。由于保护动作于跳闸, 迅速切除故障, 有利于电缆防火。与消弧线圈接地相比, 其继电保护简单而且灵敏度高。

⑷保证供电可靠性。与消弧线圈接地相比, 小电阻接地、电阻接地都不能靠短时带故障运行来保证供电可靠性, 而是依靠加强电网结构和提高自动化水平来提高供电的可靠性。发生单相接地时, 消弧线圈接地电网带故障运行存在许多弊端, 此时的供电系统并不可靠。而电阻接地系统发生单相接地, 通过零序保护, 准确判断出故障回路, 并迅速切除, 防止故障扩大, 保证人身安全以及线路、设备的安全。零序保护迅速切除故障, 工频过电压持续时间短, 对电气设备绝缘和氧化锌避雷器的安全运行也有利。随着电网结构更加合理, 自动化水平不断提高, 安全运行更加保障, 供电的可靠性便会更加保证。

⑸系统运行维护简单。随着新型接地电阻器的不断研制、开发, 例如采用非金属材料经特殊工艺制造的产品, 具有体积小、电阻率高、阻值变化范围大、性能稳定、通流能力强、耐高温等特点。也使得系统运行维护越来越灵活、方便, 当电网初期的接地电容电流较小时, 可选用额定电阻值较大电阻器, 随着电网逐步发展, 接地电容电流不断加大, 可采用单个或多个相同阻值的电阻器并联使用, 以满足系统对接地电阻阻值减小的要求.且电阻器配备有电流互感器和动作记录仪, 正常时可监控中性点不平衡电流, 当发生单相接地故障时, 可记录动作次数, 给保护监控系统提供模拟量信号输出。

可见, 电阻接地可较容易地平衡限制非故障相的工频过电压水平与限制单相接地故障电流两方面的矛盾, 而且在对设备绝缘要求、电网操作、接地设备费用等各方面, 与消弧线圈、小电阻接地方式相比, 不相上下。

7 结论

正确选择中性点的接地方式, 是优化电力系统运行特性的前提, 综合考虑经济及技术因素, 我们认为在电网中, 对于电压等级较高的电力系统, 其主要矛盾是限制工频电压的升高和降低绝缘水平;而对于电压等级较低的电力系统, 主要矛盾则转化为限制单相接地故障电流的危害性, 而降低绝缘水平则成为次要矛盾, 这是电力系统求得最佳技术经济指标的理论基础。

6 (10) k V电网中性点经电阻接地后, 当发生非金属性接地时, 受接地点电阻的影响, 流过接地点和中性点的电流比金属性接地时有显著降低, 同时, 健全相电压上升也显著降低, 零序电压值约为单相金属性接地的一半。由此可见, 采用中性点经电阻接地, 有接地故障时可起到限流降压作用。有试验表明, 由于中性点电阻能吸附大量的谐振能量, 在有电阻器的接地方式中, 从根本上抑制了系统谐振过电压。

对于城市电网中压系统采用小电阻接地方式, 以毫秒计的时间内迅速切断故障;对于工厂供电中压电网而言, 采用电阻接地可较容易地平衡限制非故障相的工频过电压水平与限制单相接地故障电流两方面的矛盾, 并具有可行性, 在工厂6 (10) k V电网中宜推广采用电阻接地。

参考文献

[1]工业与民用配电设计手册.中国电力出版社.2005年10月第三版

[2]钢铁企业电力设计手册.冶金工业出版社

[3]交流电气装置的过电压保护和绝缘配合.DL/T620-1997

[4]交流电气装置的接地.DL/T621-1997

中性点接地方式 第10篇

【关键词】冶金企业；中性点低电阻接地；6～10kV配电网

钢铁冶金企业电力负荷大，一般拥有相对独立的3～35kV企业配电网。厂区内大量使用电缆配电，对地电容电流较大。

国内冶金企业中6～10kV电压等级配电网中使用较普遍的是中性点不接地系统，其优点是当系统发生接地故障时，只发出接地报警信号而不马上跳闸，给维护人员一定的准备时间，保证了供电的连续性。随着生产规模的不断扩大，发生接地故障时接地电容电流也随之增大，电弧难以自熄，间歇性电弧引起的内部过电压会损坏配电设备和线路，在电缆沟内不能自熄的电弧可能引起火灾。

国外的冶金企业中，中性点经低电阻接地方式在6～10kV电压等级配电网应用较为普遍，在一些国内大型钢铁项目中，也在6～10kV电压等级采用了中性点经低电阻接地方式，本文将就中性点经低电阻接地方式在国外某烧结厂10kV系统中的应用进行探讨。

1.烧结厂中6～10kV电压等级常用的两种接地方式比较

1.1中性点不接地方式

配电网中性点不接地系统属于非直接接地系统的一种，实际上可以看作是经容抗接地系统。该容抗是由电网中的架空线路、电缆线路、电动机和变压器绕组等对地耦合电容所组成，其主要特点是：

（1）当发生单相接地时，仅非故障相对地电压升高而相间电压对称性并未破坏，故不影响三相用电设备的供电。当单相接地电容电流不大时，所引起的热效应为电网各个元件的绝缘所能承受，故允许电网带接地故障运行一段时间，通常是1～2小时。

（2）对于单相接地电容电流很小的系统（6～10kV电网在5A以下），许多瞬时性接地闪络常能自动消弧，不至于转化为稳定性故障，因而能迅速恢复电网正常运行。

（3）可能产生异常过电压，这是中性点不接地系统的主要缺点。当发生单相接地故障时，有时会产生铁磁谐振过电压，使非故障相的高电压达到运行相电压的4～4.5倍，当发生弧光接地时，由于多次反复重燃使非故障相过电压，一般为运行相电压的3倍，最高可达3.5倍，并且能量大，持续时间长，遍及全系统。这将影响设备绝缘，大大降低使用寿命，还会使接地型电压互感器产生磁饱和而引起铁磁谐振，以致使熔断器熔丝熔断甚至烧坏电压互感器；还会引起相间接地短路故障，扩大电网的故障范围。

（4）适用范围：中性点不接地系统适用于单相接地电容电流较小的系统。

1.2中性点经低电阻接地系统

当电网发生单相接地故障时，由于人为增加了一个与电网接地电容电流相位相差90度的有功电流，就使流过故障点的电流为两种电流的矢量和，这种系统的特点为：

（1）能抑制单相接地时的异常过电压。当阻性电流为容性电流的两倍以上时，可将接地时的异常过电压抑制在运行相电压的2倍以下，从而有效地防止了异常过电压对电机，电缆绝缘的危害。

（2）继电保护简单。由于单相接地电流较大，可以采用简单的零序保护作用于跳闸，迅速切断故障，有利于电缆防火。

（3）系统运行维护简单，并对企业电网发展适应性强。中性点接地电阻值按照企业最终规模选择，即使在运行过程中电网参数发生改变，也不需要调节电阻值，所以运行维护很简单。

（4）接地故障电流引起的热效应增大。由于人为地增加接地有功电流来保证零序保护的灵敏系数，从而引起电流热效应增大，保护装置应动作于跳闸断开故障线路。

（5）节省电缆投资。中性点经低电阻接地系统在发生单相接地故障时，继电保护动作，迅速切断故障，因而对电缆的对地绝缘水平要求降低，6kV和10kV系统分别可选用对地额定电压为3.6kV和6kV的电缆，从而节省了电缆的投资。

（6）适用范围：当电网接有较多的高压电动机或者较多的电缆线路时，由于它们的绝缘水平较低，瞬时性的接地故障相对较少，为了保证绝缘和减少单相接地发展为多重接地故障，宜采用中性点经低电阻接地系统。

2.中性点经低电阻接地系统在烧结厂的工程应用

2.1单相接地电容电流的计算

烧结厂中一般使用电缆配电，而中性点不接地系统的单相接地电容电流主要由电缆对地电容决定，发生单相接地故障时故障点流过单相接地电容电流，10kV系统电缆线路电容电流可按下式计算：IC=[95+1.44S]*Ur*l/[2200+0.23S]A，式中 S为电缆芯线的标称截面，mm2；Ur为线路额定线电压，kV；l为线路长度，km；IC为接地电容电流，A。简单估算时还可以采用下式：IC=0.1 Ur*lA， 即10kV系统根据电缆长度估算为1A/km。

本烧结工程中10kV电缆长度约为15km，算得单相接地电容电流约为15A。根据国外业主的使用习惯和运行经验，并综合考虑供电可靠性要求后，最终决定10kV系统采用中性点经低电阻接地方式，在35/10.5kV（D，yn1）主变压器二次侧使用的200A，10S的中性点接地电阻。

2.2接地电阻器的选择

目前常用的接地电阻器，从材质方面区分主要有铸铁、不锈钢、合金及非金属材料等几种类型。本工程采用的是不锈钢材料，具有耐腐蚀性好，温度系数小而阻值比较稳定，在温度剧烈变化时不易破裂等优点。

接地电阻器的阻值可按下式计算：R=Un/（√3*IR）*103，R为中性点接地电阻器的阻值，欧姆；Un为系统标称电压，Kv； IR为电阻电流，A。

本工程采用200A的电阻电流，带入上式可得R=10/（√3*200） *103=28.87A。

2.3零序电流互感器的选择

零序电流互感器的应用一般都选用较小变比，常用的如：50/5、75/5、100/5、150/5、 200/5、20/1、50/1、100/1、150/1、200/1，因为只有发生一次接地故障时，零序电流互感器才有输出。人们不会让接地电流很大时才使保护动作（不用考虑躲过负荷电流）。可是由于一次绕组是电力电缆，仅有一匝，这样，50/5的零序电流互感器的二次额定匝数，仅10匝，所以50/5的零序电流互感器负荷特性较差，实际负载阻抗和零序电流互感器的容量不一致时将会出现较大的误差，而且在低于额定电流时误差也会加大，所以在允许的情况下尽量选用大一些的变比。 在工程中互感器一次侧电流可按接地电阻电流的一半选择，本工程中采用200A的接地电阻器，零序电流互感器变比选择为100/5A。

2.4避雷器的选择

中性点不接地系统采用无间隙氧化锌避雷器时，发生故障较多，影响系统安全运行，因此多采用有间隙氧化锌避雷器。采用中性点经低电阻接地系统后，为无间隙氧化锌避雷器提供了良好的运行条件，由于它对浪涌过电压响应迅速，进一步降低了过电压，有利于系统安全运行。

一种配电网中性点接地方式浅析 第11篇

关键词：配电网,中性点接地方式,探讨

1 我国10k V配电网运行情况分析

我国10k V配电网数目庞大, 分布范围广, 设备绝缘水平低, 易受电网内部过电压和外界自然环境的影响造成绝缘事故, 供电可靠性亟待提高。目前主要存在以下几个方面的问题:

(1) 配电网中经常出现幅值较高、持续时间较长的暂时过电压, 容易引发绝缘薄弱的设备故障, 导致变电所开关柜火烧联营以及电磁式电压互感器、线路避雷器、高压保险等其它设备损坏的事故时有报道。运行经验表明配电网的过电压事故约占整个电力系统过电压事故的70%~80%, 其中内过电压事故占有相当的比例。

(2) 10k V线路以架空裸导线配置方式居多, 单相接地故障率较高, 由此引发设备故障频繁发生;尤其是国产变压器抗短路冲击的能力弱, 已经发生多起近区短路引起变压器绕组变形损坏的事故, 需尽量缩短由单相接地在系统的存在时间, 较小单相接地引发的相间短路故障的机率;但其依赖的技术单相接地故障线路选择及故障区间指示的启动灵敏度及动作可靠性一直是中性点非有效接地电网中的难题, 虽经国内外众多科技工作者攻关研究, 但至今仍未取得切实有效的成果。

(3) 主干线改良后支线故障率大幅上升, 根据相关资料的统计, 配电网中80%以上的故障发生在支线用户侧, 在输电线路主干线上发生故障的几率较小。

(4) 因支线上单一用户的故障, 其保护配合不当而波及整条馈线停电而引起的责任纠纷逐年增多。由于用户电气设备的事故而波及到配电线路, 造成全线路停电时, 使用同一线路的其他用户也不得不停电, 从而大大降低了配网的供电可靠性。

(5) 现有的一些故障隔离设备, 虽然在相间短路时基本能够满足要求, 但对单相接地故障缺乏足够的动作灵敏度, 难以满足应用要求。

(6) 随着现代技术的迅速发展, 各种配网自动化设备的不断推出, 品种繁多, 功能也千差万别。

我国配电网的基本情况是设备可靠性水平普遍不高, 备用容量不足, 自动化水平较差, 在这样条件下进行配网改造或新建时, 最具潜力的技术措施之一, 就是对中性点接地方式进行选择和优化。

电网中性点与大地之间的电气连接方式通常称之为中性点接地方式。中性点接地方式的选择是一个综合性的技术问题, 直接关系到电力设备的绝缘水平、过电压水平、供电可靠性、通信干扰、接地保护方式以及人身设备安全等很多方面, 是电网实现安全与经济运行的技术基础。考虑到上述 (1) (2) 问题的特点, 需要研究提出一种适用于10k V配电网的中性点经消弧线圈并联电阻接地方式并研制出了相应的调谐接地选线装置。该种接地方式, 就是在中性点经消弧线圈接地方式的基础上在电网中性点与大地之间再接入一个阻值合适的电阻, 它与电网对地电容构成并联回路。该种接地方式充分利用了中性点经电阻接地方式和中性点经消弧线圈接地方式的优点并摒弃其缺点, 兼具配电网电容电流补偿、内部过电压抑制、单相接地故障线路选检等方面的优势, 并提出该方式下提高单相接地故障区间指示方法, 理论分析计算证明了该种接地方式在过渡电阻小于1000欧姆的情况下可准确实现单相接地故障选线以及故障指示等功能, 因此该接地方式是一种可综合治理10k V配电网单相接地故障危害的新型接地方式。

2 新型接地方式总体技术方案

2.1 方案概述

支撑技术实现的设备研制是配电网过电压抑制及故障定位隔离成套装置。该成套装置主要由接地变压器、消弧线圈、中性点电阻器、带无线传输功能的线路故障指示装置、智能化负荷开关、控制器以及相应的附属设备 (如真空开关、出线电流互感器等) 等组成, 其中线路故障指示装置由线路故障指示装置信号源 (集成在电阻器中) 和带无线通讯功能的故障指示单元组成, 每个故障指示单元由三个故障指示节点和一个中继器组成。

接地变压器用来为没有中性点的电网提供一个人为的、可带负载的中性点, 供电网接地;消弧线圈为电网提供感性无功电流, 以补偿电网的对地电容电流;中性点电阻器主要用来抑制电网多种过电压并且为单相接地故障选线提供可靠判据;线路故障指示装置中的故障指示单元安装于线路干线以及非重要用户支线处 (该分支一般不安装负荷开关) , 用来指示定位发生单相接地故障或者相间短路故障的故障区间, 为寻找和排除故障提供依据, 主要针对干线或非重要用户分支故障;智能化负荷开关安装于重要用户支线处, 当用户侧发生相间短路故障或单相接地故障时有针对性的实现准确快速跳闸或延时跳闸, 以最少的跳闸次数和最短的时间实现准确的故障隔离, 以减小用户支线事故影响范围, 责任分界点之内的用户故障并不波及主干线及相邻用户, 杜绝由此造成的波及事故, 主要针对重要用户分支故障。

该种新型的基于配电网中性点经消弧线圈并联电阻接地方式的单相接地故障选线、故障点指示定位以及故障点自动隔离技术具有鲜明的技术特点:既可实现自动调谐、单相接地故障选线、干线故障区段指示定位等功能, 又可实现用户分支线短路与接地故障的隔离, 将故障的影响和危害降低到最小的程度, 并且可以将故障指示结果无线远传, 从而从根本上提高了配电网供电的可靠性、安全性和经济性, 降低了电网运行维护的要求, 具有显著的经济效益以及社会效益。

2.2 新型接地方式的基本工作原理

中性点经消弧线圈并联电阻接地方式下单相接地故障选线、故障点指示定位以及故障点自动隔离技术实现的物理载体是配电网过电压抑制及故障定位隔离成套装置, 它以自动调谐的消弧线圈为基础, 配以中性点电阻器、线路故障指示装置以及智能化负荷开关, 以达到补偿电容电流、降低过电压水平、实现单相接地故障线路检测、接地故障点定位指示以及接地和短路故障区段隔离的目的。按电网正常运行、电网发生瞬时性单相接地故障或扰动、电网发生永久性单相接地故障以及电网发生相间短路故障这四种状态分别进行故障隔离。

3 结束语