不接地和消弧线圈接地系统矢量图

电力系统中性点不接地、经电阻接地、经消弧线圈接地、直接接地大全！电力系统中性点运行方式有不接地、经电阻接地、经消弧线圈接地或直接接地等多种。

我国电力系统目前所采用的中性点接地方式主要有三种：即不接地、经消弧线圈接地和直接接地。

小电阻接地系统在国外应用较为广泛，我国开始部分应用。

1、中性点不接地（绝缘）的三相系统各相对地电容电流的数值相等而相位相差120°，其向量和等于零，地中没有电容电流通过，中性点对地电位为零，即中性点与地电位一致。

这时中性点接地与否对各相对地电压没有任何影响。

可是，当中性点不接地系统的各相对地电容不相等时，及时在正常运行状态下，中性点的对地电位便不再是零，通常此情况称为中性点位移即中性点不再是地电位了。

这种现象的产生，多是由于架空线路排列不对称而又换位不完全的缘故造成的。

在中性点不接地的三相系统中，当一相发生接地时：一是未接地两相的对地电压升高到√3倍，即等于线电压，所以，这种系统中，相对地的绝缘水平应根据线电压来设计。

二是各相间的电压大小和相位仍然不变，三相系统的平衡没有遭到破坏，因此可继续运行一段时间，这是这种系统的最大优点。

但不许长期接地运行，尤其是发电机直接供电的电力系统，因为未接地相对地电压升高到线电压，一相接地运行时间过长可能会造成两相短路。

所以在这种系统中，一般应装设绝缘监视或接地保护装置。

当发生单相接地时能发出信号，使值班人员迅速采取措施，尽快消除故障。

一相接地系统允许继续运行的时间，最长不得超过2h。

三是接地点通过的电流为电容性的，其大小为原来相对地电容电流的3倍，这种电容电流不容易熄灭，可能会在接地点引起弧光解析，周期性的熄灭和重新发生电弧。

弧光接地的持续间歇性电弧较危险，可能会引起线路的谐振现场而产生过电压，损坏电气设备或发展成相间短路。

故在这种系统中，若接地电流大于5A时，发电机、变压器和电动机都应装设动作于跳闸的接地保护装置。

2、中性点经消弧线圈接地的三相系统中性点不接地三相系统，在发生单相接地故障时虽还可以继续供电，但在单相接地故障电流较大，如35kV系统大于10A，10kV系统大于30A时，就无法继续供电。

小电流接地系统单相接地故障分析与检测为了提高供电可靠性，配电网中一般采取变压器中性点不接地或经消弧线圈和高阻抗接地方式，这样当某一相发生接地故障时，由于不能构成短路回路，接地故障电流往往比负荷电流小得多，因而这种系统被称为小电流接地系统。

小电流接地系统中单相接地故障是一种常见的临时性故障，当该故障发生时，由于故障点的电流很小，且三相之间的线电压仍保持对称，对负荷设备的供电没有影响，所以允许系统内的设备短时运行，一般情况下可运行1-2个小时而不必跳闸，从而提高了供电的可靠性。

但一相发生接地，导致其他两相的对地电压升高为相电压的倍，这样会对设备的绝缘造成威胁，若不及时处理可能会发展为绝缘破坏、两相短路，弧光放电，引起去系统过压。

然而当系统发生单相接地故障时，由于构不成回路，接地电流是分布电容电流，数值比负荷电流小得多，故障特征不明显，因此接地故障检测仍是一项世界难题，很多技术有待克服。

单相接地故障分析当任意两个导体之间隔着绝缘介质时会形成电容，因此在简单电网中，中性，在相电压作用下，点不接地系统正常运行时，各相线路对地有相同的对地电容C每相都有一个超前于相电压900的对地电容电流流入地中，然而由于电容的大小与电容极板面积成正比而与极板距离成反比，所以线路的对地电容，特别是架空线路对地电容很小，容抗很大，对地电容电流很小。

系统正常运行时，如图1，由于三相相电压U A、U B、U C是对称的，三相对地电容电流I co.A、I co.B、I co.C也是平衡的，因此，三相的对地电容电流矢量和为0，没有电流流向大地，每相对地电压就等于相电压。

图1中性点不接地电力系统电路图与矢量图当系统中某一相出现接地故障后，假设C相接地，如图2所示，相当于在C 相的对地电容中并联了一个大电阻，由于故障电流I C没有返回电源的通路，只能通过另外两项非故障A、B相线路的对地电容返回电源。

此时C相线路的对地电压为U C’ = U CD = 0，而A相对地线电压即U A’ = U AD = U AC = -U CA = -U C∠-300 = U B∠-900，而B相对地线电压即U B’ = U BC = U B∠-300，则U A’和U B’相差600。

22第44卷 第4期2021年4月Vol.44 No.4Apr.2021水 电 站 机 电 技 术Mechanical & Electrical Technique of Hydropower Station1 引言发电机定子接地故障是最常见的发电机故障，大型发电机组在发生接地故障时会产生较大的对地电容电流，为将接地故障电流限制在允许范围内，中性点常采用消弧线圈接地方式运行，而测试发电机定子单相接地故障电流是为了检验发电机在发生单相接地时消弧线圈是否能够有效地补偿故障电流，保证接地电弧瞬间熄灭，以消除弧光间歇接地过电压，防止事故进一步扩大为匝间或相间短路。

需要知道发电机单相接地故障电流的大小，究其原因，主要有3点。

（1）发电机的定子一点接地保护动作出口方式的整定和这个电流大小有关。

根据DLT 684-2012《大型发电机变压器继电保护整定计算导则》的规定，当发电机定子单相接地故障电流大小超过规定值，发电机定子一点接地保护动作后就必须出口跳闸停机，而小于这个值，则允许保护仅动作于告警，由运行值班人员确认后，采取转移负荷解列停机的方式进行处置。

（2）知道中性点不接地时发电机单相接地故障电容电流的大小后，与消弧线圈标注的补偿电流比较，可以定性地判断消弧线圈是否工作在欠补偿状态。

（3）消弧线圈投入后发电机单相接地故障电流必须小于制造厂的规定，制造厂无明确规定时，这个电流应小于15 A，否则在运行中发生定子绕组内部单相接地故障，有可能对定子铁心造成不可修复的损伤。

本文以万安水力发电厂1号发电机为例，通过简单估算和现场实测这两种方法对发电机定子单相接地故障电流进行讨论，所得结论不一定适合其它发电厂，仅供同行参考。

2 发电机定子单相接地故障电流的计算发电机定子单相接地故障点可能在定子绕组从机端到中性点的任意位置，但因为机端对地电压最高，所以在机端发生单相接地故障时故障电流最大，因此，我们只计算机端单相接地时的故障电流。

接地保护
电网在正常运行以及发生相间短路时，三相电流之和为零，即系统中无零序电流。

只有当系统发生单相接地短路时，才会出现零序电流。

HL-9661可以为采用中性点或经消弧线圈接地的35kV以下电压等级的小电流接地系统提供接地保护。

零序电流大于整定值时。

保护可作用于信号或跳闸（由控制字选择）。

其动作方程为：
I0（采样零序电流）>I0（零序电流定值）
t≥t_I0
t为采样零序电流大于接地保护定值的时间；
t_I0为接地保护的整定延时。

接地保护原理逻辑图如下：
复归后
接地控制字
保护动作出口
保护信号出口
保护信号出口
出口信号
图5-8 接地保护原理逻辑图。

井下低压供电系统常见故障分析及其保护原理摘要：本文对煤矿井下低压电网中常见的的短路、漏电、过载、过电压、欠电压、断相等故障进行了深入的分析，讨论了相应的故障处理原理，针对各种保护确定一套可行的方案。

关键词：故障短路漏电保护一、井下低压供电系统特点我国矿井通常采用变电站加放射式供电的形式，以动力变压器为中心，引出主电缆，各个用电设备分别挂接在母线上，各个供电回路彼此独立，互不干扰。

供电系统结构主要分为五个部分：高压配电装置、降压变压器、总馈电开关、分支馈电开关和磁力启动器。

磁力启动器的末端接负载。

如图1所示。

图1 井下低压供电系统结构井下低压供电系统的特点：（1）我国矿井低压电网采用的电压等级目前，我国矿井供电结构主要采用6kV或10kV，通过双回路下井，在井下变电站通过井下降压变压器，将高压降为3.3kV、1140V、660V和380V等不同电压等级，目前我国井下普遍采用的是660V和1140V的低压电网，再通过不同型号的矿用电缆送到移动变电站、负荷控制中心，馈电开关或者磁力启动器等电气设备，形成了煤矿井下的配电网络，向采煤机、皮带运输机、破碎机、井下通风机等电器设备供电。

（2）井下电网的中性点接地方式井下低压电网的中性点接地方式可以分为大电流接地系统和小电流接地系统（NUGS）。

大电流接地系统包括中性点直接接地系统和中性点经低阻接地系统。

小电流接地系统包括中性点不接地系统（NUS）、中性点经消弧线圈接地系统（NES）和中性点经高阻接地系统（NRS）。

各种中性点接地方式的特点如下表2-1所示。

由于受历史条件和环境的影响，目前不同的国家采用的中性点处理方式也不同，像英国、加拿大国家大都采用的是中性点经小电阻接地和直接接地方式，日本、俄罗斯、德国等国家大多采用中性点不接地或经消弧线圈接地方式。

在我国井下电网中，普遍采用中性点不接地的方式，当井下电网发生单相接地故障时，由于大地与中性点之间绝缘，故障时的接地电流比较小，而三相电网线电压之间保持平衡，从而使生产设备在短时间内可以继续工作。

变电所接地-跨步电压和接触电压计算公式变电所的高压系统的接地与低压系统的接地，可共用接地系统或分立接地系统。

涉及人身与设备的安全。

1 10kV系统中性点接地可分为：中性点非有效接地系统（小电流接地系统）-中性点不接地系统；-经消弧线圈接地系统；-高电阻接地系统。

中性点有效接地系统（大电流接地系统）-中性点直接接地系统；-经低电阻接地系统。

1.1 10kV系统中性点不接地系统(1) 接地故障特点配电系统在正常运行时，三相基本平衡电压作用下，各相对地电容电流I CL1、I CL2、I CL3相等，分别超前相电压90°，I CL1＝I CL2＝I CL3＝UΦωC，其I CL1＋I CL2＋I CL3＝0，系统中性点与地有相同电位。

L1相发生接地故障，忽略接地过渡电阻，视为金属性接地，10kV系统各支路的电容电流的流向如图图1-1所示：图1-1 10kV系统接地故障示意从10kV系统接地故障示意图可以得出结论：a)全系统所有非故障的各支路，故障相的电容电流均为零，非故障相均有电容电流；b)在故障支路，故障相流过所有各支路的电容电流的总和；c)故障支路的电容电流其方向由负载流向电源，非故障各支路的电容电流其方向由电源流向负载；d)故障支路检测的零序电流为各非故障支路电容电流总和；e)接地故障电流大小与接地故障点的位置无关，只与接地故障点的过渡电阻有关。

10kV系统接地故障，电压与电流矢量关系如图1-2所示：图1-2 10kV系统接地故障矢量图L1相发生接地故障，相当于在L1相上加上U0＝－U L1，L2相L3相也加上U0＝－U L1，非故障相对地电压升高3倍，其夹角由120°变成60°，合成的电容电流增大3倍，接地故障电流为单相电容电流的3倍，I d＝3UΦωC。

(2) 优缺点a)接地故障引起系统内部过电压可达3.5倍相电压，易使设备和线路绝缘被击穿。

b)油浸纸绝缘电力电缆达20A，聚乙烯绝缘电力电缆达15A，交联聚乙烯绝缘电力电缆达10A，接地故障电流引燃电弧则不能自熄，引起间歇性电弧，产生过电压易产生相间短路或火灾；c)非故障相对地电压升高3倍。

10kV系统的接地方式10kV系统中性点接地可分为：中性点不接地系统（中性点非有效接地系统）(包括中性点不接地系统、经消弧线圈接地系统、高电阻接地系统)；中性点接地系统（中性点有效接地系统）(中性点直接接地系统或经低电阻接地系统)。

1.10kV系统中性点不接地系统(1) 接地故障特点配电系统在正常运行时，三相基本平衡电压作用下，各相对地电容电流I CL1、I CL2、I CL3相等，分别超前相电压90°，I CL1＝I CL2＝I CL3＝UΦωC，其I CL1＋I CL2＋I CL3＝0，系统中性点与地有相同电位。

如L1相发生接地故障，忽略接地过渡电阻，视为金属性接地，10kV系统各支路的电容电流的流向如下图所示：图14.2-1 10kV系统接地故障示意从10kV系统接地故障示意图可以得出结论：a)全系统所有非故障的各支路，故障相的电容电流均为零，非故障相均有电容电流；b)在故障支路，故障相流过所有各支路的电容电流的总和；c)故障支路的电容电流其方向由负载流向电源，非故障各支路的电容电流其方向由电源流向负载；d)故障支路检测的零序电流为各非故障支路电容电流总和；e)接地故障电流大小与接地故障点的位置无关，只与接地故障点的过渡电阻有关。

10kV系统接地故障，电压与电流矢量关系如下图所示：图14.2-210kV系统接地故障矢量图L1相发生接地故障，相当于在L1相上加上U0＝－U L1，L2相L3相也加上U0＝－U L1，非故障相对地电压升高3倍，其夹角由120°变成60°，合成的电容电流增大3倍，接地故障电流为单相电容电流的3倍，I d＝3UΦωC。

(2) 优缺点a)接地故障引起系统内部过电压可达3.5倍相电压，易使设备和线路绝缘被击穿。

b)油浸纸绝缘电力电缆达20A，聚乙烯绝缘电力电缆达15A，交联聚乙烯绝缘电力电缆达10A，接地故障电流引燃电弧则不能自熄，引起间歇性电弧，产生过电压易产生相间短路或火灾；c)非故障相对地电压升高3倍。

煤矿井下三级漏电技术一、概述矿井6～10kV高压电网过去一直是沿用中性点不接地方式。

随着井下供电线路的加长，电容电流增大，近年来消弧线圈在矿井电网中得到了推广应用，并主要采用中性点经消弧线圈并（串）电阻的接地方式。

小电流接地系统的优点是单相接地电流较小，单相接地不形成短路回路，电力系统安全运行规程规定可继续运行1～2小时。

但是，长时间的接地运行，极易形成两相接地短路，弧光接地还会引起全系统过电压。

特别是矿井电网，因其大部分为电缆供电，环境恶劣，故障多，高压电缆经常发生单相漏电或单相接地故障，这种故障如不及时发现和处理，就会造成多相短路而迫使供电中断，影响正常生产，并给矿井和人身安全带来严重威胁。

在矿井电网中，一般用漏电来泛指电网中的各种接地故障，这与供配电网中通常所说的单相接地故障实际上是同一概念。

所谓漏电，是指三相电网中的任一相导线经电阻与地或与地线相接；而单相接地是指一相导线直接与地或地线相接，又称金属性接地。

据统计，矿井电网中金属性接地故障只占5％，而漏电故障却高达95％，也就是说，绝大部分故障都是漏电故障。

另外，在矿井电网中，单相漏电和接地故障占整个电气短路故障的80％以上。

选择性接地（漏电）保护是指：当电网的某一线路发生接地或漏电故障时，接地（漏电）保护装置仅使开关切除或发出信号指示接地（漏电）故障所在线路，保证非接地（漏电）线路的正常供电。

选择性接地（漏电）保护的优点是明显的：由于它能迅速找到接地故障线路和电气设备，从而能保证非故障线路和设备继续运行，便于迅速处理并缩小停电范围，对保证电网安全、可靠运行和提高劳动生产率极为有利。

国内从20世纪50年代就开始了对接地（漏电）保护原理和装置的研究，但在20世纪70年代前，我国基本上采用“拉闸试停”的原始方法。

70年代后，先后推出了几代产品，如许昌继电器厂的ZD系列产品；北京自动化设备厂的XJD系列；沈阳继电器厂的BLD系列；山东科技大学（原山东矿业学院）研制的GJWJ—1型高压漏电微机监护装置；山东工业大学研制的BF型接地选线装置及TY型接地选线与定位保护装置；华北电力大学研制的ML系列微机选线装置；中国矿业大学研制的VP—1型和WLX系列微机选线检漏装置等。