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低压微网接地型式选择和中性线环流抑制

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高电压技术 第37卷第9期2011年9月30日High Voltage Engineerin g,Vol.37,No.9,S eptem ber 30,2011低压微网接地型式选择和中性线环流抑制程军照,李澍森,陈江波,卢文华,张海龙(国网电力科学研究院,武汉430074)摘 要:微网是由分布式电源、负荷和储能单元组成的有机体,合适的接地对于保障设备和人身安全具有重要作用。

为此,以低压微网为研究对象,广泛查阅了国内外接地相关标准;归纳了T N 、T T 和IT 各种接地型式的特点,总结了微网接地型式的选取原则,着重分析了电磁兼容,杂散电流问题;针对多个分布式电源通过中性线并联可能造成的谐波环流问题,提出分布式电源只配出相线而由具有低零序阻抗的变压器提供中性线的方案,对该方案的中性点电压偏移进行了理论分析和仿真研究,验证了其可行性。

对国内相关标准中有待商榷的地方并进行了探讨,涉及重复接地和共用接地问题,最后提出了对这些标准的修改建议。

关键词:微网;低压电网;接地;杂散电流;环流;标准中图分类号:T M 08文献标志码:A文章编号:1003-6520(2011)09-2280-08基金资助项目:国家电网公司科技项目(S G1018)。

Project Supported by Science an d Techn ology Project of SGCC (S G1018).Earthing Arrangement and Neutral C onductor Circulating CurrentS uppression for Low -voltage MicrogridCH ENG Jun -zhao,LI Shu -sen,CH EN Jiang -bo,LU Wen -hua,ZH ANG H a-i long(State Grid Electric Pow er Resear ch Institute,Wuhan 430074,China)Abstract:M icr og rid is a cluster o f dist ributed g eneratio ns and loads as well as stor age.T o ensur e safet y o f equip -ment and human,micro gr id should be pro per ly ear thed.Fo cussing on low voltag e micr og rid,w e investigated do -mestic and inter nat ional standards o n ear thing,analyzed the character istics of T N ,T T and IT earthing system,and summar ied the pr inciple o f employ ing earthing system for micr og rid.M or eo ver ,we analy zed the elect romag net icco mpat ibility(EM C)and the stray cur rent pro blem .With reg ardto the circulat ing curr ent aro used by par allel dis -tr ibuted g ener ations,w e proposed a r emedy t hat distr ibuted generatio n pr ovides phase wires while a t ransfo rmer wit h low zer o sequence impedance prov ides the neutr al w ir es.With respect to the neutral voltag e displacement ,w e ado pted theo retical analy sies and simulations to confirm the feasibility.Furt her mor e,we presented and discussed so me do ubtful pro blems o f the involved domestic standar ds including addit ional earthing and ea rthing shar ing ,and pr ov ided the revised sug gestio ns.Key words:m icrog r id;lo w -v oltage netwo rk;ear thing ;st ray cur rent ;cir culating curr ent;standard0 引言分布式发电(distr ibuted g eneration,DG)直接并网会给电网带来诸多不利影响,国外有学者提出了微网的概念,将若干DG 、负荷和储能单元组成一个有机体 微网。

微网对外表现为一个单一可控单元,既可并网运行也可独立运行,目前,国外对微网进行了广泛而深入的研究[1]。

电力系统接地按其目的来说分为:工作接地(系统接地)、保护接地和防雷接地[2]。

接地对于保障微网正常运行以及设备和人身安全具有重要作用,目前,国内外对该领域的研究甚少。

欧盟在科研项目MICROGRIDS 中对微网接地进行了初步研究[3-4];文[4]对分布式发电并网变压器的选择及接地方式进行了研究。

若干小容量接入380V 低压电网的DG(如光伏)组成低压微网,它带有380V 的三相负荷和220V 的单相负荷并通过升压变压器接入配电网。

本文以低压微网为研究对象,在广泛查阅国内外接地相关标准的基础上,总结了T N(包括TN -C 、T N -C -S 、T N -S)、TT 和IT 共3类低压配电系统接地型式的特点;确定了微网升压变压器的联结组形式;明确了微网接地的关键问题和解决措施,包括减小杂散电流和降低电磁干扰等,总结了3类接地型式应用于微网时的要点;针对DG 并联运行时中性线的谐波环流问题提出了一套解决方案,并通过理论分析和仿真证明其有效性。

指出了部分相关标准的不足,对其中错误之处提出了修改意见。

1 低压配电系统的接地型式目前,我国低压配电系统的接地型式源于IEC228060364标准,根据相关标准[5-7]可分为:T N(含T N-S、TN-C、TN-C-S)系统、T T系统、IT系统,本章综合分析了各接地型式的特点。

1.1 TN系统电源有一点与地直接连接,用电设备的外露可导电部分(通常为金属外壳)通过保护线与电源接地点连接。

TN系统发生绝缘故障时短路电流较大,可迅速切断故障,目前我国城市和一般的工业企业普遍采用这种系统。

按中性线与保护线组合情况,又可分为以下3种型式:1)T N-C系统(该系统旧称保护接零)。

如图1所示,中性线(N)与保护线(PE)共用,构成PEN 线,PEN线应在多处作重复接地。

TN-C系统具有以下特点:若PEN断开,负荷不对称会导致中性点电压偏移,断点之后和PEN相连的设备上可能会带有危险电压,而且可能烧毁用电设备,因此PEN线上禁止设有可开断点[8-9];PEN 线中会流过不平衡或谐波电流,在PEN线阻抗上产生压降,可能使设备外壳带有危险电压,且其电磁兼容性较差。

2)T N-S系统。

整个系统的中性线(N)与保护线(PE)分开,如图2所示,其中,N线不允许重复接地,PE线需重复接地,N线不能断开。

当N线断开,如三相负荷不平衡,中性点电位会偏移,但PE 线无电位,外壳也无电位,这是TN-S区别于T N-C 的重要特点。

正常情况下,PE线只有极小的泄漏电流,电磁干扰极小,这对电子信息设备尤为重要。

其缺点是耗费材料多,投资大。

3)T N-C-S系统:PE线与N线从某点(一般为进户处)分开,此后就不允许再合并,如图3所示。

TN-C-S系统中的PEN和PE应重复接地,N 线不允许重复接地。

TN-C-S系统适用于工业企业,也可用于住宅小区和高层建筑。

TN缺点是:短路电流较大,易引发火灾,损坏设备;不论是T N-C-S还是T N-S、TN-C系统,在同一电源供电的范围内,所有PE线(或PEN线)都是连通的,故障电压可在各用电设备间传递,需采取防范措施。

在T N系统中,当发生绝缘故障时,故障电流I d 由故障回路导线的阻抗决定,以TN-S系统为例,有I d=U oR ph+R d+R PE。

式中,U o是额定相电压;R ph、R PE是相线和PE线电阻;R d是故障电阻。

当R d=0时,假设R p h=R PE,对地电压。

对于220V/380V低压配电网,超过了安图1 TN-C接地系统Fig.1 TN-C earthing system图2 TN-S系统Fig.2 TN-S earthing system图3 TN-C-S系统Fig.3 TN-C-S earthing system全电压U L(干燥情况下是50V),十分危险,必须在规定时间内迅速切断故障[8-9]。

T N系统一般用过流保护作为接地故障保护;对于TN-C-S系统和T N-S系统,还可使用剩余电流保护器(residual current dev ice,RCD)(也称漏电保护器),此时,PE线和PEN线的联结应在电源侧进行。

1.2 T T系统电源端有一点直接接地,用电设备的外露可导电部分接至与电源端接地点无直接电气联系的接地极(该系统旧称保护接地),见图4。

T T系统中,各电气装置的PE线互不相通,正常运行时各个电气装置的外露可导电部分均为地电2281程军照,李澍森,陈江波,等.低压微网接地型式选择和中性线环流抑制位,故障电压不会在各用电设备间传递。

N线断开后,若负荷不平衡,会出现中性点电位偏移,部分相电压升高,可能烧毁用电设备,所以N线不能断开。

在TT系统中,当出现绝缘故障时,故障电流主要受接地电阻的限制,假设故障电阻R d=0,则故障电流为U0R A+R B,R A,R B分别为电源和用电设备接地电阻,后者一般大于前者,则故障电压为R B U0 R A+R B,超过安全电压U L。

但由于接地故障电流较小,通常不能采用过流保护,一般使用RCD作为接地故障保护,在规定时间内迅速切断故障[8-9]。

TT系统一般用于农村等不易做等电位联结的场合。

1.3 IT系统电源端的带电部分与大地绝缘或经足够大的阻抗接地,用电设备的外露可导电部分通过保护线接至接地极,见图5。

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试析低压配电接地方式分析及故障保护防范

试析低压配电接地方式分析及故障保护防范

试析低压配电接地方式分析及故障保护防范低压配电系统是工业和建筑领域中常见的电力配电系统之一，其接地方式的选择和故障保护对于系统的安全稳定运行至关重要。

在本文中，我们将就低压配电系统的接地方式进行分析，以及探讨故障保护的防范措施。

一、低压配电接地方式分析低压配电系统的接地方式主要有单点接地和多点接地两种方式。

1. 单点接地单点接地是指整个低压配电系统只有一个接地点，将所有的电气设备的金属外壳和接地回路都连接到这个接地点上。

单点接地具有接地电阻小、维护方便等优点，但缺点是一旦接地点出现了故障，整个系统都会受到影响。

在选择低压配电系统的接地方式时，需要根据具体的工程特点和要求来进行分析和选择。

一般来说，要求系统安全可靠、容错能力强的情况下，多点接地是更为合适的选择；而对于一些小型建筑或设备，单点接地则可以考虑。

二、故障保护防范在低压配电系统中，故障的发生是不可避免的，因此如何进行故障保护是至关重要的。

1. 过载保护在低压配电系统中，经常会出现过载现象，这会导致电缆和设备的过热甚至烧毁。

为了防止过载造成的损害，可以采取配电设备的额定容量选择、安装熔断器或断路器等方式进行保护。

2. 短路保护3. 接地故障保护接地故障是低压配电系统中的常见故障之一，如果不能及时处理，会对系统和设备造成严重危害。

为了防范接地故障，可以采取巡视、检测等措施来及时发现和处理接地故障，减少损失。

4. 漏电保护低压配电系统中的漏电故障会导致电气设备和人身安全受到威胁，因此需要采取漏电保护措施。

可以通过安装漏电断路器、残压保护器等设备来及时发现和隔离漏电故障。

以上所述仅为低压配电系统接地方式分析及故障保护防范中的一部分内容，根据不同的工程情况和需求，还需要对系统进行全面综合的分析和设计。

无论采用何种接地方式和防护措施，都需要保证系统的安全稳定运行。

希望本文所述内容能够对低压配电系统的设计和运行有所帮助。

农村低压网接地方式及装置

农村低压网接地方式及装置

农村低压网接地方式及装置【摘要】由于全国在地域、气候、温湿度、经济等方面的差异，农村电网尤其是低压电网现状可谓五花八门，且安全性差、损耗高等问题令人堪忧，这也是网改的真正目的。

而正确的接地则是解决安全问题最行之有效的方式。

虽然《农村低压电力技术规程》（以下简称《规程》）对低压电网接地做了理论分类，但是各地在执行中似乎很难按规程完全做到，且不符合现阶段局部地区农村用电实际，因此如何选择一种既安全又便于执行的接地方式，是农网改造首先要解决的问题。

【关键词】农村电网接地建议《农村低压电力技术规程》中，对农村低压电网的接地明确划分为3类系统，即Tr、NT一C和TI系统，文章对3类系统的特点及要求都有较为清楚的叙述。

供电设备的可靠运行是保证农村人们工作生活的重要因素，农村低压网接地方式及装置的安全是我们共同关注的问题。

1 农村常用低压网接地方式及装置在农村低压供电系统中，最常采用的是TT接线、TN接线和IT接线。

TT系统又叫作保护接地系统，在设备金属外壳存在剩余电流时，可以有效的减少触电几率。

要求除了中性点以外的中性线不可以重复接地。

如图1所示，为TT系统供电接线图。

图1 TT系统供电接线图TN系统又叫作接零保护系统，在电流超过安全标准时会令设备自动跳闸，保证电源使用安全。

又分为TN-C和TN-S 两种方式（如图2所示），特点是节省时间和资源，后者被规定在施工现场时必须使用这种接线方式。

图2 TN系统接线图IT系统适用于短途供电，安全性相对较高，被广泛运用在手术室等需要连续供电的地方。

在电源中性点不接地的情况下，仍然能保证电压平衡，漏电时电流不至于危害人身安全。

2 农村低压网接地方式及装置存在的问题很多农村选取用电设备接地方式有误，一些地方企业采用TN接线系统，选取S9-160/10型配电变压器进行供电，但是所用的生产设备却是TT系统，一旦遇到设备绝缘损坏的情况，容易发生单相接地事故。

而且会经常出现接地方式混用的情况。

试析低压配电接地方式分析及故障保护防范

试析低压配电接地方式分析及故障保护防范

试析低压配电接地方式分析及故障保护防范一、低压配电接地方式分析低压配电系统中，接地方式的选择对系统的安全可靠运行具有重要影响。

根据接地方式的不同，低压配电系统可以分为单点接地和多点接地两种方式。

1. 单点接地单点接地是指将低压配电系统中的中性点通过接地电阻接地，在正常运行状态下中性点与大地绝缘，只有在发生单相接地故障时，才会有电流通过接地回路。

单点接地方式适用于小型建筑或者对电源可靠性要求不高的场所，其优点是接地电流较小，不易造成接地电压升高，且可以减小故障范围，容易定位故障点。

但是单点接地也存在着一些缺点，比如当出现单相接地故障时，由于接地电阻较大，可能会造成接地电压升高，影响设备正常运行。

二、故障保护防范针对低压配电系统中可能存在的故障，在设计和运行中需要采取一系列的防范措施，以保障系统的安全可靠运行。

1. 常规保护装置在低压配电系统中，常规的保护装置主要包括过载保护、短路保护、接地故障保护等。

这些保护装置通过及时断开故障电路，保护设备和系统的安全运行。

其中过载保护主要是通过电流限制装置，当电路中的电流超过额定值时，及时切断电源，保护设备不受过大的电流损害；短路保护主要是通过断路器等装置，当电路中出现短路故障时，及时切断电源，防止电气设备和线路损坏；接地故障保护主要是通过接地故障保护装置，当出现接地故障时，及时切断故障回路，保护系统的安全运行。

2. 绝缘监测对于低压配电系统中的绝缘状态，需要进行定期的监测和检测。

通过使用绝缘监测装置，可以实时监测系统的绝缘状态，及时发现绝缘故障，进行处理和修复，以保障系统的安全运行。

3. 接地系统的维护和检测在低压配电系统中，接地系统对系统的安全运行起着关键的作用，需要定期对接地系统进行维护和检测。

包括对接地电阻的测量、接地系统的检查和维护、接地故障的处理等。

通过定期的接地系统检测和维护，可以保证系统的接地可靠性，降低接地故障对系统的影响。

4. 系统运行监控通过对低压配电系统的运行状态进行实时监控，及时发现系统运行中可能存在的故障和问题，采取相应的措施处理，以保障系统的安全可靠运行。

低压系统接地运行方式

低压系统接地运行方式


TN-C-S
低压配电系统接地形式
TT
IT
低压配电系统接地形式
1．保护接零(PE)：把电气设备的金属外壳、构架与系统中的 零线可靠连接 在一起。 当电气设备发生漏电、 绝缘损坏或 单相电源与设备外壳、 构架短路时． 零 线短路的较大故障 电流．可使线路上的保护装置动作，切断故障线路的供电， 保 护人身安全。保护接零应用在 TN 低压供电系统。
低压系统接地保护 漏电保护
漏电保护分类： 漏电保护器按极数和线数分为单极二线式（1根火线，一根零线）、二极三线式（2 根火线，1根零线）、三极三线式（3根火线）和三极四线式（3根火线，1根零线）。 按动作灵敏度分为高灵敏度型、中灵敏度型、低灵敏度型。按动作时间分为瞬动式、 延时式和反时限式。按结构又分为以下3种：a、漏电保护断路器：带有保护断路器， 可作为线路的短路保护开关。b、漏电保护继电器：带有保护继电器，使用另外的主 电路开关来分断主电路。c、漏电保护插座：带有保护断路器，所接负载可通过插头 插入。
接地保护就是把可能发生漏电的设备外壳使用可靠的接地 线连接到大地。 TT、IT系统采用接地保护 接零保护是把设备外壳连接到中性线后在电力变压器侧集 中接地。 TN系统采用接零保护
低压配电系统，按保护接地形式，分为TN系统、 TT系统、IT系统。系统接线示意图如下。
低压配电系统接地形式
TN-C
TN-S
低压配电系统接地形式
接地保护与接零保护统称保护接地，是为了防止人身触电 事故、保证电气设 备正常运行所采取的一项重要技术措施。 这两种保护的不同点主要表现在三个方面： 一是保护原理 不同。接地保护的基本原理是限制漏电设备对地的泄露电 流， 使其不超过某一安全范围，一旦超过某一整定值保护 器就能自动切断电源；接零 保护的原理是借助接零线路， 使设备在绝缘损坏后碰壳形成单相金属性短路时， 利用短 路电流促使线路上的保护装置迅速动作。 二是适用范围不 同。根据负荷分布、负荷密度和负荷性质等相关因素。TT 系统通常适用于农村公用低压电力网，该系统属于保护接 地中的接地保护方式； TN 系统（TN 系统又可分为 TN-C、 TN-C-S、TN-S 三种）主要适用于城镇公用低压 电力网和厂 矿企业等电力客户的专用低压电力网， 该系统属于保护接 地中的接零 保护方式。当前我国现行的低压公用配电网络， 通常采用的是 TT 或 TN-C 系统， 实行单相、三相混合供电 方式