中压电网中性点接地方式选择综述

ric司中压电网中性点接地方式选择综述弋东方（西安盟创电器有限公司，西安，710032）摘要：本文对中压电网各种中性点接地方式的选择原则、适用范围、主要设备选型进行了综述，征求意见。

关键词：中压电网中性点接地方式选择中图分类号：前言近二十年来，随着我国经济持续迅猛发展，6～35KV中压电网的中性点接地方式亦发生了很大变化，这是非常可喜的现象。

不断地实践，不断地深化，不断地创新，必将促进电力技术有更大的进步。

《全国电气工程标准技术委员会导体和电气设备选择分委员会》正在编制一套《导体和电气设备选型指南》，本文是在该套中《中压电网中性点设备》篇讨论稿的基础上，摘要改写以征求意见。

一.接地方式选择的原则1.在中压电网可采用的接地方式有以下几种：单相接地时接地方式不跳闸跳闸中性点接地√中性点经消弧线圈接地（可含自动跟踪的消弧线圈接地）√√中性点经电阻接地（含高电阻.中电阻.小电阻接地）√√中性点经阻抗接地√2.接地方式的选择与电网发生单相接地故障时流经故障点的电容电流有关。

该电容电流超前电压90°，当故障点的电容电流在第一个半波过零熄弧时，加在故障点上的电压正好为峰值，极易把故障点重新击穿。

若电容电流过大，空气游离严重，这种重燃有时不可避免。

多次重燃导致电网电压振荡，发生间歇性弧光过电压。

这种过电压时间长，幅值高，能量大，缺乏有效手段加以防护。

避雷器在这种过电压的长时间作用下，会加速老化，甚至损坏。

因此，首先应采取措施避免这种过电压的发生。

电网中性点采用消弧线圈接地方式的目的，是给故障点注入电感电流，部分抵消电容电流（欠补偿）或大于电容电流（过补偿），把接地故障电流降低到危险数值以下，维持运行2h。

电网中性点采用电阻接地方式的目的是给故障点注入阻性电流，使接地故障电流呈阻容性质。

减小与电压的相位差角。

降低故障点电流过零熄弧后的重燃率。

当阻性电流足够大时，重燃将不再发生。

并且，阻容电流大于容性电流尚可提高零序保护灵敏度，以作用于跳闸。

不同接地方式下发生单相间歇性电弧接地故障时，最大过电压一般不超过下列数值：不接地 3.5up⋅消弧线圈接地 3.2up⋅电阻接地 2.5up⋅3.电网中性点接地方式的性质主要取决于：在电网中出现单相接地故障时，故障线路是否立即跳闸，还是要等待2h以后再跳闸。

“跳闸”与“不跳闸”大大影响了以下诸多因素：供电连续性以及工频过电压、操作过电压、谐振过电压、电气设备和电缆的绝缘水平、避雷器的工况及参数、异相接地开断、继电保护设置等等。

采用“直接接地或非直接接地”、“有效接地或非有效接地”、“大电流接地或小电流接地”等等分类方法，分界模糊，难以定量，没有充分反映出接地方式的本质。

4. 中压电网中性点接地方式宜根据电网的结构和特点，因地制宜、因时制宜地选择，并考虑电网的发展和变化。

接地方式并不是一成不变的。

同电压等级不同结构的电网可以有不同的接地方式；同一电网，在各个时期的发展阶段，接地方式亦可能会有变化。

工程建成的初期，规模较小，特别是城市和农村电网，电容电流较小，而随着地区经济建设发展，电容电流增大，必然会影响接地方式和接地设备的选择。

接地方式应能适应这种发展，接地设备也要能方便的扩容。

在运行中，由于供配线路运行方式的改变，电网的电容电流也会随机地发展变化。

所选择的任一种接地方式和接地设备都要满足这种变化的需求。

5. 不同形式的电网结构对接地方式选择影响很大以架空线为主的电网，90%以上的单相接地都与大气条件和外部条件有关，而且故障时间短暂，大多可自行消除。

这种情况适宜采用单相接地不立即跳闸的接地方式。

尽管这种接地方式有很多弊端，但其供电连续性很高。

这一突出优势使得其许多缺点处于次要地位而受到供电部门的欢迎。

以电缆为主的电网，其电容电流数值大而且变化大，特别是单相接地很少发生，一旦发生又很难自行消除，必须迅速切除检修，供电连续性必须依靠提高冗余度和快速切换来维持。

这种情形就适宜采用单相接地快速跳闸的接地方式，同时也避免了“不跳闸”方式的许多弊端。

6. 在电气设备的绝缘水平较低或较弱的场合，宜采用单相接地故障瞬时跳闸的接地方式，如中、低电阻接地或阻抗接地。

中国近五十年来，中压电网绝大部分地区一直采用不接地或经消弧线圈的接地方式，国产中压输变电设备的绝缘水平相应的较高。

当电网采用单相接地故障瞬时跳闸的接地方式时，工频过电压、内过电压水平都会下降。

输变电设备的绝缘水平应可选择低1～2个档次。

目前电力电缆的耐压水平已有两种系列可分别用于不同的接地方式。

反之，当电气设备的绝缘水平较低或较弱时，也可以选择单相接地故障瞬时跳闸的接地方式，以解决绝缘配合出现的困难。

例如，发电机、电动机等旋转电机，其耐压水平较弱。

保护内过电压，避雷器不能完全胜任。

就仅保护大气过电压而言，避雷器技术参数配合也始终不够理想。

如改变了电网接地方式，便有条件降低避雷器的额定电压（有串联间隙者可降低其灭弧电压），从而大大改善绝缘配合效果。

又例如，在高海拔地区电气设备外绝缘耐压会有降低，当采用“加强保护”措施，仍不能满足要求时，改变电网中性点接地方式是另一个可考虑的措施。

再例如，西方国家大多采用电阻接地，其电气设备耐压相对较低。

在选用这些设备时，需注意所设计电网的中性点接地方式应与其相适应。

二.单相接地不跳闸的接地方式1.线路发生单相接地故障时，不瞬间跳闸，一般允许2h持续运行，以便寻找和处理故障。

这种接地方式存在以下缺点，选择时宜综合考虑：1)工频过电压高。

3kV～10kV可达1.13up⋅。

常发生在单相p⋅，35kV～66kV可达3u接地故障时的非故障相上。

2)操作过电压水平高。

高的工频过电压的存在，使得断路器去切空线、切电容、切变压器、p⋅，高于单相接地跳闸系统的过电压，加速了切电动机等产生的操作过电压高达3.5～4.0 u绝缘体的积累老化。

3)易产生谐振过电压。

电网中的铁磁元件（如电磁式电压互感器）因电压波动而过饱和易激发铁磁谐振。

4)要求电气设备绝缘水平高。

因为工频过电压高，避雷器的保护水平（放电电压、残压等）相应提高的关系，绝缘水平也要高。

如10kV电气设备工频1min耐压要求不小于42kV，而单相接地跳闸系统仅要求不小于28～30kV。

电力电缆也要求三芯对外皮的耐压按线电压设计制造。

这些将大大增加投资。

5)氧化锌避雷器事故率高。

无间隙氧化锌避雷器参数选择不当，荷电率较高时，在高的工频过电压作用下，易过热损坏。

6)易发生异相开断。

单相接地短时不跳闸，相邻线路的非故障相若又因过电压而接地，发展成两相接地短路。

断路器跳闸时因前后均有短路点“腹背受敌”，恢复电压很高、开断能力下降、工作条件异常严酷，给断路器的开断造成困难。

2. 采用不接地方式要注意电网的发展规模，并留有扩展为其他接地方式的可能性。

中性点不接地方式适用于下列场合：1)单相接地故障点的电容电流不超过10A的架空和电缆网络。

2)单相接地故障点的电容电流不超过7A的发电厂厂用电系统。

3)发电机内部发生单相接地故障不要求瞬时切机时：电容电流不超过4A的50MW以下发电机；电容电流不超过3A的50～100MW发电机；电容电流不超过2A的125～200MW发电机；电容电流不超过1A的300MW以上发电机。

3.消弧线圈接地方式适用于以架空线为主构成的电网。

架空线接地电容电流大于10A时，特别适合用消弧线圈接地方式。

单相接地时，线路供电连续不中断，供电可靠性较高。

消弧线圈接地方式还适用于电容电流超过第2条第3）款的规定值，且不要求瞬时切机的发电机回路。

带有直配线（含厂用电）的50MW以下的发电机一般情况下电容电流都会超过4A，往往需要采用消弧线圈方式。

消弧线圈接地方式不便于扩容与跟踪。

当电网接地电容电流日渐增大时，调谐时脱谐度的严格要求，消弧线圈也随之需要逐步扩容，给实际工程的设计、订货、安装带来不便。

当运行中接地电容电流发生变化时，消弧线圈的自动跟踪来了设备复杂性和维护工作量增加。

4．电阻接地方式在“单相接地不跳闸的电网”中使用较少，仅在个别发电厂和冶金企业偶尔遇到。

一般采用阻值为数百欧姆的高电阻，其目的是在于接地故障时获得较高的保护灵敏度，较易检测故障电路。

在不跳闸的电网中，不宜采用中电阻或小电阻接地，较大的接地电流和较长的时间，易使故障范围扩大，设备损坏。

5．关于灭弧过电压保护装置该装置虽然不是接地方式的一种，但意在扩大中性点不接地电网的使用范围。

不论接地电容电流大小，试图避免在单相接地故障时发生间歇性弧光接地过电压。

其原理是，首先利用检测装置确定出线的那一相发生单相接地，然后指令母线侧的同相接地开关迅速合闸。

强迫线路接地点灭弧，把不稳定的接地转化为稳定接地。

这时，只有工频电压升高，而不会有高频振荡过电压。

据了解，这套装置在一些变电所选用。

出发点虽好，但有以下疑问值得进一步讨论：1)时间能不能赶得上？弧光接地过电压在单相接地之后2~3个工频半波（大约20~30ms）便发展起来了，而开关合闸时间需要经过保护监测判断发出指令再机构动作等多个环节。

在100ms左右完成已算是很快了。

这期间过电压应是已发生多次冲击。

希望能见到试验的录波图。

2)据介绍，这期间的过电压可用避雷器来保护。

但避雷器操作过电压下的通流容量是用2ms 来考核的。

那么在几十倍额定作用时间下。

避雷器能不能承受，也需要通过试验验证。

3)这种装置的推广，最好有现场试验的结果、挂网运行的结论和权威部门的鉴定。

三.单相接地跳闸的接地方式1.单相接地跳闸接地方式的种类采用单相接地跳闸接地方式的电网，能够避免不跳闸接地方式存在的弊端，并有条件选用绝缘水平低的电气设备，节省工程投资。

但正是因其在单相接地故障时瞬间跳闸，破坏了供电的连续性。

为此，重要的负荷或线路，宜采用备用线路自动投入的自动装置，增加冗余度来弥补这一缺陷。

实现单相接地跳闸的接地方式有：高电阻接地，中电阻接地，低电阻接地和阻抗接地。

或者采用高灵敏保护的消弧线圈接地，也能实现。

传统的分类把电阻接地区分为高电阻接地和低电阻接地两种。

高电阻接地一般采用接地故障电流小于10A。

低电阻接地一般采用接地故障电流为100～1000A。

其中没有给出10～100A区间的电阻定义。

为了便于选择，本文将电阻细划为三个区段，对应的阻值如下：高阻：﹥500Ω接地故障电流<10-15A中阻：10～500Ω15A<接地故障电流<600A低阻：﹤10Ω接地故障电流>600A2.高电阻接地高电阻接地一般用于单相接地故障要求瞬时切机的125MW及以上的发电机回路中。

高阻接地的目的主要是发电机定子绕组在单相接地故障时，避免产生间歇性弧光接地过电压，同时还要尽量降低接地故障电流对铁芯的灼伤程度。

常用的做法是在发电机的中性点连接一台单相接地变压器，电阻接在变压器的二次侧，如图1。