中性點電阻接地系統

電網中得到套用，中性點電阻接地系統在國外一些地區的中壓電網也有著較長的時間，它是一種成熟的技術。

當電網中性點不接地運行時，即使系統的電容電流不大，也會因為在單相接地時會產生間歇性的弧光過電壓，使健全相的電位可能升高到足以破壞其絕緣水平的程度，甚至形成相間短路。如果在變壓器的中性點（或借用接地變壓器引出中性點）串接一電阻器後泄放間歇性的弧光過電壓中電磁能量，則中性點電位降低，故障相恢復電壓上升速度也減慢，從而減少電弧重燃的可能性，抑制了電網過電壓的幅值，並使有選擇性的接地保護得以實現。

基本介紹

• 中文名：中性點電阻接地系統
• 外文名：Neutral resistance grounding system

中性點接地

三相交流電力系統中性點與大地之間的電氣連線方式，稱為電網中性點接地方式。中性點接地方式涉及電網的安全可靠性、經濟性；同時直接影響系統設備絕緣水平的選擇、過電壓水平及繼電保護方式、通訊干擾等。一般來說，電網中性點接地方式也就是變電所中變壓器的各級電壓中性點接地方式。

接地方式

中性點有效接地

我國110kV及以上電網一般採用大電流接地方式，即中性點有效接地方式（在實際運行中，為降低單相接地電流，可使部分變壓器採用不接地方式），這樣中性點電位固定為地電位，發生單相接地故障時，非故障相電壓升高不會超過1.4倍運行相電壓；暫態過電壓水平也較低；故障電流很大，漏電保護能迅速動作於跳閘，切除故障，系統設備承受過電壓時間較短。因此，大電流接地系統可使整個系統設備絕緣要求水平降低，從而大幅降低造價。

中性點非有效接地

6～35kV配電網一般採用小電流接地方式，即中性點非有效接地方式。近幾年來兩網改造，使中、小城市6～35kV配電網電容電流有很大的增加，如不採取有效措施，將危及配電網的安全運行。

中性點非有效接地方式主要可分為以下三種：不接地、經消弧線圈接地及經電阻接地。

背景

中壓電網以35KV、10KV、6KV三個電壓套用較為普遍，其均為中性點非接地系統，但是隨著供電網路的發展，特別是採用電纜線路的用戶日益增加，使得系統單相接地電容電流不斷增加，導致電網內單相接地故障擴展為事故。我國電氣設備設計規範中規定35KV電網如果單相接地電容電流大於10A，3KV—10KV電網如果接地電容電流大於30A，發電機單相接地電流超過5A,都需要採用中性點經消弧線圈接地方式，而《城市電網規劃設計導則》（施行）第59條中規定“35KV、10KV城網，當電纜線路較長、系統電容電流較大時，也可以採用電阻方式”。因對中壓電網中性點接地方式，世界各國也有不同的觀點及運行經驗，就我國而言，對此在理論界、工程界也是討論的熱點問題，在中壓電網改造中，其中性點的接地方式問題，現已引起多方面的關注，面臨著發展方向的決策問題。

可靠性

我國中壓電網的供電系統中，大部分為小電流接地系統（即中性點不接地或經消弧線圈或電阻接地系統）。我國採用經消弧線圈接地方式已運行多年，但近幾年有部分區域採用中性點經小電阻接地方式，為此對這兩種接地方式作以分析，對於中性點不接地系統，因其是一種過度形式，其隨著電網的發展最終將發展到上述兩種方式。

中性點經小電阻接地方式世界上以美國為主的部分國家採用中性點經小電阻接地方式，原因是美國在歷史上過高的估計了弧光接地過電壓的危害性，而採用此種方式，用以泄放線路上的過剩電荷，來限制此種過電壓。中性點經小電阻接地方式中，一般選擇電阻的值較小。在系統單相接地時，控制流過接地點的電流在500A左右，也有的控制在100A左右，通過流過接地點的電流來啟動零序保護動作，切除故障線路。

優缺點：

1.系統單相接地時，健全相電壓不升高或升幅較小，對設備絕緣等級要求較低，其耐壓水平可以按相電壓來選擇。

2.接地時，由於流過故障線路的電流較大，零序過流保護有較好的靈敏度，可以比較容易檢除接地線路。

3.由於接地點的電流較大，當零序保護動作不及時或拒動時，將使接地點及附近的絕緣受到更大的危害，導致相間故障發生。

4.當發生單相接地故障時，無論是永久性的還是非永久性的，均作用與跳閘，使線路的跳閘次數大大增加，嚴重影響了用戶的正常供電，使其供電的可靠性下降。

中性點經消弧線圈接地方式

1916年發明了消弧線圈，並於1917年首台在德國Pleidelshein電廠投運至今，已有100年的歷史，運行經驗表明，其廣泛適用於中壓電網，在世界範圍有德國、中國、前蘇聯和瑞典等國的中壓電網均長期採用此種方式，顯著提高了中壓電網的安全經濟運行水平。

採用中性點經消弧線圈接地方式，在系統發生單相接地時，流過接地點的電流較小，其特點是線路發生單相接地時，可不立即跳閘，按規程規定電網可帶單相接地故障運行2小時。從實際運行經驗和資料表明，當接地電流小於10A時，電弧能自滅，因消弧線圈的電感的電流可抵消接地點流過的電容電流，若調節得很好時，電弧能自滅。對於中壓電網中日益增加的電纜饋電迴路，雖接地故障的機率有上升的趨勢，但因接地電流得到補償，單相接地故障並不發展為相間故障。因此中性點經消弧線圈接地方式的供電可靠性，大大的高於中性點經小電阻接地方式。

存在問題：

1.當系統發生接地時，由於接地點殘流很小，且根據規程要求消弧線圈必須處於過補償狀態，接地線路和非接地線路流過的零序電流方向相同，故零序過流、零序方向保護無法檢測出已接地的故障線路。

2.因運行在中壓電網的消弧線圈大多為手動調匝的結構，必須在退出運行才能調整，也沒有線上實時檢測電網單相接地電容電流的設備，故在運行中不能根據電網電容電流的變化及時進行調節，所以不能很好的起到補償作用，仍出現弧光不能自滅及過電壓問題。

中性點經消弧線圈接地方式存在的兩大缺點，也是兩大技術難題，多年來電力學者致力於解決這一技術難題，隨著微電子技術、檢測技術的發展和套用，我國已研製生產出自動跟蹤消弧線圈及單相接地選線裝置，並已投入實際運行取得良好效果，正處在推廣套用階段。（2013）

展望

中壓電網的中性點接地方式在國內也有不同的觀點，並已成為電網改造中的一個熱點問題，根據我國多年的運行經驗及科學技術的進步，解決了中壓電網中性點經消弧線圈接地系統長期難以解決的技術難題。自動跟蹤消弧線圈及接地選線裝置的不斷完善和推廣套用，為中壓電網中性點經消弧線圈接地提供了技術保障。為此，在我國採用中性點經消弧線圈接地方式是我國中壓電網的發展方向。

簡介

電力系統中性電阻接地方式近幾年在我國某些城市電網和工礦企業的配

電阻接地的目的

在6~66KV電網中，傳統的分類把電阻分為高電阻、中電阻和小電阻三種形式（也有隻分高電阻和低電阻兩種）。對應的電阻值如下。
高電阻>500Ω，接地故障電流<10~10A；
中電阻10~500Ω，15A<接地故障電流<600A；
小電阻<10Ω，接地故障電流>600A。

電阻器的選擇

（1）電阻器的電壓一般按電網最高運行電壓選取。
（2）從降低過電壓和電網的發展，電阻器阻值要保證接地電阻的阻性電流大於容性電流的1~1.5倍。
（3）電阻器的冷卻方式宜採用自然冷卻。
（4）在發電廠中，發電機的電阻器可裝在發電機中性點上，廠用電的電阻器可裝在廠用變壓器的中性點上。
在城區、農網和工礦企業、公共設施的變電站中，電阻器一般裝在變壓器的中性點上。如無變壓器中性點或中性點未能引出，應另外裝設專用接地變壓器。
（5）裝設專用接地變壓器的電阻器，可以通過斷路器連線在母線上，也可以不通過斷路器直接連在主變壓器的出線側。但不能採用熔斷器連線，以避免一相熔斷器熔斷後，電阻器長期運行燒壞電阻器。
（6）電阻器的安裝位置應統籌規劃，分散布置。在任何運行方式情況下，電網不應失去電阻器的保護，不應將多台電阻器安裝在一處。
（7）電阻器的材質可選用電阻率高、溫度係數小、熱容量大、耐高溫、通流容量強、允許通流時間長、耐腐蝕、性能穩定不易氧化的金屬電阻或非金屬電阻。
一般要求：
電阻率>10μΩ*m;
溫度係數≤-0.045%/℃;
通流能力10~1000A；
通流時間用於跳閘≤10s,可不跳閘≤2h;
熱容量≥600J/cm
一般使用溫度<700℃；最高使用溫度<1500℃.
（8）電阻器外殼防護等級。室外可取IP54,室內可取IP34.

對電阻接地方式的評估

小電阻接地

10~35KV配電網中性點採用小電阻接地方式曾在上海、北京、廣州、深圳等地的城區的配電網中使用。20世紀80年代初，美國為我國首批300MW機組設計的火力發電廠廠用系統中性點採用小電阻接地方式。
小電阻接地方式的優點：
（1）自動清除故障，運行維護方便；
（2）可快速切斷接地故障點，過電壓水平低，能消除諧振過電壓，可採用絕緣水平較低的電纜和電氣設備；
（3）減少絕緣老化，延長設備使用壽命，提高設備可靠性；
（4）因接地電流高達幾百安以上，繼電保護有足夠的靈敏度和選取行，不存在選線上的問題；
（5）可降低火災事故的機率；
（6）可採用通流容量大、殘壓低的無間隙氧化鋅避雷器作為電網的過電壓保護；
（7）能消除弧光接地過電壓中的5次諧波，避免事故擴大為相間短路。
小電阻接地方式的接地故障電流高達600~1000A或以上，會在電力系統中帶來幾個問題：
1）過大故障電流容易擴大事故，即當電纜發生單相接地時，強烈的電弧會危及鄰相電纜或同一電纜溝里的相鄰電纜釀成火災，擴大事故。
2）數百安以上的接地電流會引起地電位升高達數千伏，大大地超過了安全的允許值，會對低壓設備、通信線路、電子設備和人身保全都有危險。如低壓電器要求不大於（2U+1000）*0.75=1000（V）；通信線路要求不大於430~650V地電位差；電子設備接地裝置不能超過升高600V的電位，人身保全要求的跨步電壓和接觸電壓在0.2s切斷電源條件下不大於650V，延長切斷電源時間會有更大危害。
3）小電阻流過的電流過大，電阻器產生的熱容量因與接地電流的平分成正比，會給電阻器的製造帶來困難，給運行也帶來不便。
4）為了保證繼電保護正確動作，線路出現的零序保護不應採用三相電流互感器組成的二次零序接線方式，防止三相電流互感器有不同程度的飽和，或因特性不平衡，使零序保護誤動作，應採用零序電流互感器來解決之。

中電阻接地

為了克服小電阻的不足之處，而保留其優點，可以採用中電阻接地方式。其要求是：
1）選擇接地電阻值時，應保證電阻的接地電流Ir=(1~1.5)Ic,以限制過電壓值不超過2.6倍（此數值是高壓電動機、發電機可以承受的最大過電壓倍數）。研究表明，進一步減少電阻值，提高電阻接地電流對降低內過電壓收效不大。
2）從保證人身及設備安全出發，在對接地電阻為4Ω的用戶變電站，接地故障電流不宜超過150A。即系統的Ic和Ir控制在100A左右為宜。當Ic超過100A時，可採取的措施：增加變電站的母線段數，減少一段母線上連線的出線數量，即降低該段母線的電容電流；給中性點接地電阻串聯一隻乾式小電抗，把Ic補償到100A以下。從以上分析可知，中電阻接地方式有著較大的生命力，較小電阻接地方式有較大的優勢，是值得進一步研討完善的接地方式之一。

高電阻接地

高電阻接地方式是以限制單相接地故障電流，並可防止諧振過電壓和間歇性弧光接地過電壓，主要套用於大型發電機組、發電廠廠用電和某些6~10KV變電站。它最大的特點是當系統發生單相接地時可以繼續運行2h，這與中、小電阻運行方式有著根本不同。
在6~10KV配電系統以及發電廠廠用電系統，當單相接地電流電容電流較小時，故障接地可不跳閘，這樣可以減少故障點的電位梯度，阻尼諧振過電壓。按DL/T 620-1997《交流電氣裝置的過電壓保護和絕緣配合》標準規定:“高電壓接地系統設計應符合Ro≤Xco的原則，以限制由於電弧接地故障產生的瞬態過電壓。一般採用接地故障電流小於10A”。單從上述高電阻定義來看，高電阻的使用有局限性。