中性点经小电阻接地方式专题.doc

中性点经小电阻接地方式专题中电阻和小电阻之间没有通一的界限，一般认为单相接地故障时通过中性点电阻的电流10A100A时为小电阻接地方式。中性点经中阻和小电阻接地方式适用于以电缆线路为主、不容易发生瞬时性单相接地故障的、系统电容电流比较大的城市配网、发电厂厂用电系统及大型工矿企业。1、 以电缆线路为主的配电网的特点：(1) 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，以电缆为主的城市电网对地电容电流很大。(2) 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。(3) 电缆线路发生接地故障时，接地电弧为封闭性电弧，电弧不易自行熄灭，如不及时跳闸，很容易造成相间短路，扩大事故。(4) 电缆为弱绝缘设备。例如，10kV交联聚乙稀电缆的一分钟工频耐压为28KV ，而一般10kV 配电设备的绝缘水平为35kV 。在消弧线圈接地系统中，由于查找故障点时间较长，电缆长时间承受工频或暂态过电压作用，易发展成相间故障，造成一线或多线跳闸。上海7984的统计结果表明，有30%单相接地故障在查找故障点过程中，引起跳闸或闪络。据湘潭钢厂同志介绍，该厂的变配电系统原采用消弧线圈接地，由于厂区基本上都是电缆线路，且使用年限较长、绝缘老化，在单相接地时，经常发生来不及找出故障线路，非故障线路就发生电缆爆炸的情况。(5) 接地故障时由保护及时跳开故障线路。(6) 随着城市电网改造工作的进展，配电网的结构得到加强，采用环网或双电源供电，许多地方已开始配网自动化的实施，以提高供电可靠性，而不是靠带接地故障运行来提高供电可靠性。2、 中性点经电阻接地方式的特点：(1) 中性点电阻是耗能元件，也是阻尼元件（而消弧线圈是谐振元件）。(2) 可以降低工频过电压，单相接地故障时非故障相电压 3 相电压，且持续时间很短。中性点不接地或中性点经消弧线圈接地系统，非故障相电压升高到3 相电压，持续时间长。(3) 有效地限制弧光接地过电压，在中性点经电阻接地的配网中，当接地电弧熄弧后，系统对地电容中的残荷将通过中性点电阻泄放掉，所以当发生下一 次燃弧时其过电压幅值和从正常运行情况发生单相接地故障的情况相同，不会产生很高的过电压。中性点电阻阻值越小，泄放残荷越快。适当选择中性点电阻值，可以将过电压倍数限制在满意的范围内。（补充：弧光接地过电压又称间隙性弧光接地过电压，当中性点非直接接地系统发生单相间隙性弧光接地故障时，由于不稳定的间歇性电弧多次不断的熄灭和重燃，在故障相和非故障相的电感电容回路上会引起高频振荡过电压，非故障相的过电压幅值一般可达3.153.5倍相电压，这种过电压是由于系统对地电容上电荷多次不断的积累和重新再分配形成的，是断续的瞬间发生的且幅值较高的过电压，对电力系统的设备危害极大。）(4) 是消除系统各种谐振过电压的最有效措施，中性点电阻相当于在谐振回路中的系统对地电容两端并接的阻尼电阻，由于电阻的阻尼作用，基本上可以消除系统的各种谐振过电压。试验表明，只要中性点电阻不是太大(不大于1500),均可以消除各种谐振过电压，电阻值越小，消除谐振的效果越好。(5) 降低操作过电压，中性点经电阻接地的配网发生点相接地故障时,零序保护动作,可准确判断并快速切除故障线路，如果故障线路是电缆线路，考虑到接地故障一般是永久性故障，对故障线路不进行重合闸，不会引起操作过电压。如果是架空线路,由于架空线路发生瞬时故障的可能性较大，在故障线路跳闸后，还将重合一次。实测表明，不论重合成功与否，在重合闸过程中均无明显的谐振过程和过电压。(6) 提高系统安全水平、降低人身伤亡事故，在低电阻接地系统发生接地故障时，零序保护可以在0.2 2.0秒内动作，将电源切除,这就大大降低了接触故障部位的机会，从而减少了人身触电伤亡的机会。深圳市10kV配电网采用70多套中性点电阻接地装置，运行4年多，从未发生过因单相接地引起的人身或牲畜触电伤亡事故。广州市10kV 配电网采用中性点小电阻接地方式后，人身触电伤亡事故也大幅下降。(7) 有利于无间歇金属氧化物避雷器(MOA)推广使用,由于在中性点经小电阻接地系统中单相接地故障时，非故障相的工频过电压可限制在1.7倍以下，暂态过电压倍数可限制在2.6倍以下，而且时间很短。(8) 有利于无间歇金属氧化物避雷器（MOA）的推广使用，在中性点经电阻接地系统中，无间歇金属氧化物避雷器不会长期工作在很高的工频过电压 和暂态过电压作用下，不会因为其通流容量不足和加速老化而发生爆炸，所以中性点经电阻接地系统适宜采用无间隙金属氧化物避雷器（MOA）。(9) 有利于降低系统设备绝缘水平和提高系统安全可靠运行水平，由于系统的工频电压升高和暂态过电压倍数较低，加之无间隙金属氧化物避雷器保护性能优越，可以将雷电过电压和操作过电压限制到较低水平，所以，中性点经小电阻接地系统的电气设备承受的过电压数值低、时间短，可以适当降低设备的绝缘水平，节约设备投资，对采用原标准的设备则安全可靠性和设备使用寿命大大增长，同时也大大提高整个系统的运行可靠水平，具有明显的经济效益。(10) 可及时切除故障线路，中性点经小电阻接地系统可以简单的配置零序过流或限时速断保护，在发生单相接地故障时，故障线路的零序保护动作在0.52.0秒跳开本线路的断路器，深圳市城市电网自1996年开始实施10kV电网小电阻接地方式，至2000年已有城区20多个220kV、110kV 变电站、70多套中性点电阻柜运行，经过四年多运行检验，零序保护动作近500次，统计分析证明，零序保护动作正确率达99%以上，配电设备重大或特大事故大幅降低。(11) 中性点经电阻接地方式对系统电容电流变化的适应范围较大，当确定适当的接地电阻值后，系统的电容电流在较大的范围内变化，接地电阻对降低弧光过电压、消除谐振过电压的效果不会有明显的变化，所以在系统运行方式发生变化及电网发展时，可以不改变接地电阻值。(12) 简单、可靠。中性点接地电阻结构简单、可靠，采用专用的不锈钢合金材料，阻值稳定、抗氧化、耐高温、使用寿命长。2、 中性点接地电阻阻值的选择我国现在还没有规范对中性点电阻的选择作出明确的规定。中性点电阻值的选择必须根据电网的具体条件，要考虑限制间隙弧性光接地过电压的倍数、继电保护的灵敏度、对通讯线路的干扰、接触电压及跨步电压等因素，分析比较，按综合效果最佳的原则进选择。（1） 中性点高电阻接地方式接地电阻的选择控制单相接地故障电流小于10A。一般按IR=（11.5）IC进行选择。（2） 中值电阻和小电阻的选择这里定义：Rn中性点电阻；Uph额定相电压；IR电网单相接地故障是流过Rn的电流；IR=Uph/RnIc电网电容电流；K= IR/ IcA、按限制弧光接地过电压的要求选择中性点接地电阻限制弧光接地过电压的原理是电阻的耗能作用，当发生单相接地故障时，故障点电弧从熄灭到重燃的时间一般为半个周期，在这半个周期内，非故障相对地电容中的电荷将通过中性点接地电阻Rn向大地释放，电容电荷泄放的速度与K值（Rn值）有关，随着K值增加弧光过电压相应降低。但是弧光过电压倍数的降低与K 值的关系并非直线关系，当K值大于4后，再增加K值，降低弧光过电压的效果就不明显了。国内外许多研究机构和科研人员进行大量的试验和计算表明，当IR= Ic时，可将间歇性弧光过电压倍数限制在2.6倍以内。当IR= 4Ic时，可将间歇性弧光过电压倍数限制在1.8倍以内，一般选取IR= （14）Ic即可满足限制间歇性弧光过电压的要求。B、按保证继电保护灵敏度的要求选择从满足继电保护灵敏度的角度考虑，K值越大越好（即Rn越小越好），但是，现在的微机保护一般都有零序保护功能，且电流起动值相当小。不论是经中值电阻或者是经小电阻接地的配电系统，单相接地故障电流远大于每条线路的对地电容电流，一般都能保证零序保护的灵敏度要求。C、按降低对通信线路的干扰影响考虑对于35kV和10kV配电系统来说，在中性点由原来的不接地或经消弧线圈接地方式改为经小电阻接地方式的情况下，当发生单相接地短路故障时，由于接地电流较原来接地方式有所增大，所以配电线路对通信线路的影响也会增大，但增大的程度取决于配电网与通信线路的实际情况，须作具体计算分析和实测。配电网对通信线路的干扰按干扰性质分为干扰影响和危险影响。我国四部协议规定，如通信电缆与大地间未装放电器时，危险影响电压不得大于试验介质电气强度电压和60%，一般规定不超过430V；对高可靠线路，即故障后能在0.2s内切断者，规定不超过650V。上海供电局曾因建设人民广场地下220KV变电站，进行了电磁感应电压计算，计算条件为：10kV接地短路电流1000A；35kV接地短路电流分别取1000A和2000A；变电站和故障点接地电阻均按0.5；10kV电力电缆和通信电缆平行长度1km，35kV为2km，平行间距50cm，综合屏蔽系数0.6，计算结果为：10kV：225V；35kV：245V和461，均低于规程DL 5033-94的规定值。北京市和广州市10kV配电网均采用IR为600A的小电阻接地方式，深圳配电网采用IR为400A的小电阻接地方式，通过计算分析，配电网单相接地短路时对通信线路的影响均低于DL 5033-94的规定值。为了降低中性点经小电阻接地配电网单相接地时对通信线路的影响应选择阻值较小的中性点接地电阻，同时尽量减小馈电线路的平行长度并增大两种线路之间的距离。中性点经小电阻接地配电网在发生单相接地故障时，通过故障点的接地短路电流比较大，引起故障点地电位升高，有可能造成跨步电压、接触电压超过允许值。如果此时人员接近故障点或者是接触故障电器有可能会造成人员伤亡。所以从降低故障点的跨步电压和接触电压角度考虑，中性点接地电阻阻值越大越越好。深圳供电局通过以中性点小电阻配电网单相接地故障时的跨步电压和接触电压的实测试验证明，采用15的中性点接地电阻可以满足故障接地点的人身安全要求。中性点经小电阻接地系统在发生金属性单相接地故障时，由于保护能正确及时的动作在短时间内切断电源使触电人员立即脱离电源，给人身造成的伤害相对而言会比较小。同时，人员在保护动作的时限内接触故障点的概率是非常小的，所以可以大大的减少单相接地故障时造成人身伤害的事故。电缆线路在发生单相接地时由于外皮的分流作用，入地电流仅有一小部分，所以引起的地电位升高也比较小，一般不会造成危险的跨步电压和接触电压。北京供电局、广州供电局、深圳供电局经过事故统计分析证明：采用小电阻接地方式后人身安全事故都有大幅度的下降。E 、从减小故障点接地短路电流考虑故障点的单相接地短路电流越大，故障时对故障设备的损害越大，从减小单相接地故障电流对设备的损伤考虑，中性点接地电阻的阻值越大越好。综上所述，中性点接地电阻阻值的选择是一个综合性的技术经济问题。中性点电阻值的选择若取得太低时，则单相接地电流较大，对通信线路干扰大；若阻值取得太大，则继电保护动作不可靠。一般来说,中性点电阻中的电流在100200A时对通信线路的干扰不成问题，在此条件下，10kV架空线路，中性点电阻值为28.8057.74。对于电缆为主的配电网，根据日本的经验,中性点电阻中的电流在400800A时，对通信线的干扰问题不大，据此，10kV电缆