中性点经电阻接地方式
——适宜于以电缆线路为主配电网的中性点接地方式
刘同钦
一、 前 言
三相交流电系统中性点与大地之间电气连接的方式，称为电网中性点接地方式。 中性点接地方式是一个综合性的、系统性的问题，既涉及到电网的安全可靠性、也涉及电网的经济性。中性点接地方式直接影响到系统设备绝缘水平的选择、系统过电压水平及过电压保护元件的选择、继电保护方式、系统的运行可靠性、通讯干扰等。在选择电网中性点接地方式时必须进行具体分析、全面考虑。
我国110kV及以上电压等级的电网一般都采用中性点直接接地方式，在中性点直接接地系统中，由于中性点电位固定为地电位，发生单相接地故障时，非故障相的工频电压升高不会超过1.4倍运行相电压；暂态过电压水平也相对较低；故障电流很大继电保护装置能迅速断开故障线路，系统设备承受过电压的时间很短，这样就可以使电网中设备的绝缘水平降低，从而使电网的造价降低。这里对中性点直接接地系统不做过多的讨论，下面主要 讨论6~35kV配电网的接地方式。
配电网中性点的接地方式主要可分为以下三种： ? 不接地 ? 经消弧线圈接地 ? 经电阻接地
自1949年至80年代我国基本上沿用前苏联的规定，6~35KV电网均采用中性点不接地或经消弧线圈 （谐振）接地方式。近10多年来沿海一些大城市经济飞速发展，电网的容量和规模急剧扩大，配电线路逐步实现电缆化，系统电容电急剧增加、特别是近几年大规模城市电网改造，电缆线路逐步代替架空线路，电网结构大大加强。在电缆线路为主的城市电网中 采用不接地或经消弧线圈接地方式，因单相接地过电压烧坏设备的事故概率大大增加，为了解决这一矛盾，许多城市电力部门广泛考察了国
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外配电网的中性点接地方式，结合本地电网的具体情况，经过充分的分析、研究，发现采用中性点经低电阻接地方式是解决这一矛盾的有效措施，20世纪80年代后期开始在广州、深圳试用、推广，并很快推广到其他城市（如广州、深圳、珠海、上海、北京、天津、厦门、南京、苏州工业园区、无锡、讪头、惠州、顺德、东莞等），同时，也在发电厂，机场、港口、地铁、钢厂、有色金属冶炼厂等行业被广泛采用。通过多年的运行经验证明，中性点经电阻接地方式对降低系统过电压水平、抑制谐振过电压、提高系统运行可靠性具有良好的效果。
现在，中性点经电阻接地方式已被写入电力行业规程，电力行标DL/T620—1997《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》第3.1.4条规定：“6—35KV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、故障时瞬态电压、瞬态电流对电气设备的影响、对通信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．条规定：“6KV和10KV配电系统以及发电厂厂用电系统，单相接地故障电容电流较小时，为防止谐振，间隙性电弧接地过电压等对设备的危害，可用高电阻接地方式。”
二、 各中性点接地接地方式优、缺点比较
(一) 中性点不接地方式 1、适用范围
? 适用于单相接地故障电容电流IC<10A、 以架空线路为主的配电网。此类型电网瞬时性单相接地故障占故障总数的60%～70%，希望瞬时性单相接地故障时不马上跳闸。
2、中性点不接地系统的特点：
? 单相接地故障电流小于10A，故障点电弧可以自熄；熄弧后故障点绝缘可以自行
恢复；
? 单相接地时不破坏系统对称性，可以带故障运行一段时间，以便查找故障线路； ? 通讯干扰小： ? 简单、经济。
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? 单相接地故障时，非故障相对地工频电压升高3 倍，在中性点不接地电网中，
各种设备的绝缘要按线电压的要求来设计。
? 当Ic>10A时，可能产生过电压倍数相当高的间歇性电弧接地过电压，这种过电
压持续时间长，过电压遍及全网，对网内绝缘较差的设备、有绝缘弱点的设备、绝缘强度较低的旋转电机等都存在较大的威胁，在一定程度上影响电网的安全运行。因间歇电弧过电压引起的不同相的两点或多点接地、烧毁主设备、造成严重停电的事故在许多电网都有多次发生。
? 系统发生谐振过电压引起电压互感器容断器熔断、烧毁PT、甚至烧毁主设备的事
故常有发生。
（二） 中性点经消弧线圈接地方式; 1、适用范围：
? 适用于单相接地故障电容电流IC>10A、瞬时性单相接地故障多的以架空线路为主 的电网。
2、中性点经消弧线圈接地方式的特点；
? 利用消弧线圈的感性电流对电网的对地电容电流进行补偿，使单相接地故障电流<10A，从而使故障点电弧可以自熄； ? 故障点绝缘可以自行恢；
? 可以减少间隙性弧光接地过电压的概率；
? 单相接地时不破坏系统对称性，可以带故障运行一段时间，以便查找故障线路； 3、对以电缆线路为主的城市配网，消弧线圈接地方式存在的一些问题：
? 单相接地故障时，非故障相对地电压升高到3 相电压以上，持续时间长、波及全系统设备，可能引起第二点绝缘击穿，引起事故扩大。
? 消弧线圈不能补偿谐波电流，有些城市电网谐波电流占的比例达5%-15%，仅谐 波电流就可能远大于10A，此时无法避免发生弧光接地过电压。
? 对于电容电流很大的配电网，如果通过补偿要使单相接地故障电流Ijd <10A，就 必须使系统保持较小的脱谐度，系统的脱谐度过小，对由于三相电容不对称引起的中性点位移电压会产生较强的放大作用，使中性点电压偏移超过规程允许值(<15%Un)，保护将发出接地故障信号。另外脱谐度太小，系统运行在接近谐振补
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偿状态，将给系统运行带来极大的潜在危险（谐振过电压）；要保证中性点位移电压不超过规程允许值，就要增大脱谐度，然而，脱谐度过大，将导致残余接地电流太大(Ijd >10A)，又可能引起间歇性弧光接地过电压。很难保证既使残余接地电流Ijd <10A，又保证中性点位移电压不超过规程允许值这两个相互制约的条件。 ? 消弧线圈的调节范围受到调节容量限制，其调节容量与额定容量之比一般为 1/2，如按终期要求选择，工程初期系统电容电流小，消弧线圈的最小补偿电流偏大，可能投不上；如按工程初期的要求选择，工程终期时系统电容电流大，消弧线圈的最大补偿电流又偏小，也不能满足合理补偿的要求。
? 在运行中，消弧线圈各分接头的标称电流和实际电流会出现较大误差，运行中就 发生过由于实际电流与名牌电流误差较大而导致谐振的现象。
? 由于系统的运行方式及系统电压经常变化，系统的电容电流经常变化，跟踪补偿 困难。目前的自动跟踪补偿装置呈百花齐放的景象，实际运行考验时间较短，运行情况还不理想。而且价格高、结构复杂、维护量大，不适应无人值班变电站的要求。
? 由于上述原因，中性点经消弧线圈接地仅能降低弧光接地过电压的概率，不能消 除弧光接地过电压，也不能降低弧光接地过电压的幅值，弧光过电压倍数也很高，对设备绝缘威胁很大。特别是对紧凑型配电装置及电缆线路，更易造成绝缘击穿或相间短路，造成设备烧毁的大事故。根据近年统计记录分析，随着城市电网电容电流的迅速增大，发生高倍数弧光过电压的概率增加，深圳市中性点电网在1995年前采用中性点不接地及经消弧线圈接地方式，据统计，1992—1995四年时间发生24次因过电压造成变电站出口短路，烧坏主变5台，10KV开关柜烧坏事故娄有发生。
? 寻找单相接地故障线路困难，目前许多针对消弧线圈接地系统的小电流接地选线 装置的选线正确率还不理想，往往还要采用试拉法 。
? 采用试拉法时，既造成非故障线路短时停电，又会引起操作过电压。湖南省电力 试验研究所试验：对35KV系统，在一相接地情况下，在非电阻接地系统中共进行了551相0—0.5—C操作循环，实测最大过电压倍数超过4.9PU。 超过4.1 PU的概率达到16.5%，1984—1985年上海供电局和华东电力试验所在江宁变电站进行了切合35KV 空载电缆试验，也测得4.5PU 的过电压值。
? 系统谐振过电压高，谐振过电压持续时间长并波及全系统设备，常造成PT烧坏、
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或PT熔断器熔断。武高所和广州供电局在区庄变电站试验中测得1/2分频谐振过电压达2PU ，测得由合闸操作激发的3次高频谐振过电压达4PU，测得A相导线断线并接地于负荷侧时，谐振过电压值为3.8PU。。
? 电缆排管或电缆隧道内的电缆发生单相接地时，不能及时断开故障线路，可能引 起火灾，上海某35KV系统电缆就发生过单相接地一小时后引起火灾，烧毁电缆隧道中40多条电缆的重大事故。
? 寻找故障线路时间较长，在带接地故障运行期间，容易引起人身触电事故。 ? 单相接地时，非故障相电压升高至线电压或更高，在不能及时检出故障点的情况 下，无间隙金属氧化物（MOA）避雷器长时间在线电压下运行，容易损坏甚至爆炸。弧光接地过电压、谐振过电压幅值高、持续时间长，MOA由于动作负载问题，一般不要求WGMOA保护系统内过电压，不能有效利用MOA的优良特性，不利于MOA在配电网的推广使用。
（三） 中性点经电阻接地方式
中性点经电阻接地方式可分为三种：经高阻接地、经中电阻接地和经小电阻接地。 1、 中性点经高电阻接地方式
中性点经高阻接地方式适用于对地电容电流Ic<10A的配电网，单相接地电流大于允许值的大型发电机，单相接地故障电流Ijd<10A，中性点接地电阻值一般为数百欧姆至上千欧姆。中性点经高阻接地可以消除大部分谐振过电压，对单相间歇弧光接地过电压具有一定的限制作用。 2、 中性点经中电阻和小电阻接地方式
中电阻和小电阻之间没有统一的界限，一般认为单相接地故障时通过中性点电阻的电流10A
? 单位长度的电缆线路的电容电流比架空线路电容电流大10几倍，以电缆为主的 配电网对地电容电流都比较大。
? 电缆线路受外界环境条件（雷电、外力、树木、大风等）影响小，瞬时接地故障很少，接地故障一般都是永久性故障。
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