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對電阻接地的幾點認識

文檔作者：盧子暹文檔來源：南昌有色冶金設計研究院		點擊數(shù)：	更新時間： 2024年11月24日
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上一篇：對泄漏電阻和接地電阻幾種計算方法的討論

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． 爭鄉(xiāng) ， · 電 H舔地，，，
精密科技，徽就哭地一佛山精 公‘|B
對電阻接地的幾點認識
6～10kV配電系統(tǒng)遍布城鄉(xiāng)與工礦，電氣
安全和供電可靠愈來愈引起人們的重視。電氣
安全包括有兩方面的內容：其一是電氣設備的
安全．其次是保證人員的安全。在6～1okV配
電網(wǎng)絡中采用中性點電阻接地正是我國近年來
結合我國國情和從國外引進先進技術的基礎
上，為進一步提高電氣安全和可靠供電的措施
之一，目前正逐漸被廣大工程技術人員所認識
并采用。
一
、幾種不同的中性點接地方式
以往，我國在10kV配電網(wǎng)中-為了消除系
統(tǒng)單相接地故障后產生的不良影響，提高系統(tǒng)
的安全性和可靠性．一般采用中性點不接地或
經(jīng)消弧線圈接地兩種方式，視網(wǎng)絡電容電流大
小而定。規(guī)程規(guī)定，在下列情況下，當系統(tǒng)單相
接地故障電容電流不超過規(guī)定值，且系統(tǒng)需要
在接地故障后繼續(xù)短時運行時，應采用中性點
不接地方式，其規(guī)定值為
(1)對由鋼筋混凝土或金屬桿塔架空線路
構成的系統(tǒng)1OA
(2)對非鋼筋混凝土或金屬桿塔架空線路
構成的系統(tǒng)
6kV 時30A
1OkV時20A
(3)對電纜線路構成的系統(tǒng)30A
若超過以上數(shù)值則應采用中性點消弧線圈
接地方式。
上述兩種接地方式共同的特點是故障時接
地電流較小，這是因為不接地方式僅允許在電
容電流較小時采用，而消弧線圈接地是按“補
償”原則進行的，即當單相接她時故障電容電流
超前于零序電壓，而經(jīng)消弧線圈流到故障點的
電流滯后于零序電壓，只要消弧線圈參數(shù)臺適，
理論上可以將電容電流完全補償?shù)?，也就是說
殘余電流為零(實際上由于電網(wǎng)參數(shù)不可能穩(wěn)
定，消弧線圈是按過補償來設置)-因為電流小
就允許電網(wǎng)在單相接地故障后短時運行，其時
問以前規(guī)定為2h，但新標準按故障檢出和將負
荷切換到其它線路所需時間分成小于10s，小
于100s-小于2h和大于2h四檔，在此其問找
到故障點并排除故障或切斷故障回路而使其它
正常線路繼續(xù)運行，因此也就提高了供電連續(xù)
性，這個優(yōu)點對于地處偏遠，電網(wǎng)容量不大且僅
有單電源的中小有色礦山顯得更為寶貴。
但是，這兩種接地方式各有各的問題t對中
性點不接地方式，一旦發(fā)生單相接地故障，特別
是接地故障電流較大時，系統(tǒng)將出現(xiàn)嚴重的過
電壓威協(xié)電氣設備的安壘，有時還可能擴大事
故；而對消弧線圈接地方式，在故障時由于我國
老的繼保裝置還不十分完善，新的保護裝置又
缺乏足夠的運行經(jīng)驗，因此增加了運行的困難，
當操作不當時還可能造成類似中性點不接地系
統(tǒng)的過電壓現(xiàn)象。
隨著電網(wǎng)的擴大、電纜線路的增多，系統(tǒng)電
容電流變得越來越大，城網(wǎng)中一個變電站電容
電流超過幾百安培的屢見不鮮，工礦中稍微大
一點的系統(tǒng)、電纜線路稍多幾條，特別是由于
《過電壓保護規(guī)程》規(guī)定高壓電動機過電壓保護
的避雷器必須并聯(lián)足夠容量電容器，只要一組
電容器，電容電流就可能達到5A，如果電動機
分散在50m范圍外，許多設計者在每臺電機旁
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除裝一組避雷器外又都裝一組電容器，這就使
得系統(tǒng)電容電流很容易超過上面講到過的規(guī)定
值 這時就需要作出是采用消弧線圈補償接地
呢，還是采用電阻接地的決策
中性點電阻接地并不是什么。新鮮事物 ，
早在2O世紀初便有人提出來了，解放前我國的
中壓系統(tǒng)也曾采用過，在美國，日本等國家一直
得到廣泛的應用，只是由于解放后我國沿用原
蘇聯(lián)的習慣幾乎毫無例外的采用不接地(電容
電流小時)或經(jīng)消弧線圈接地(電容電流大時)，
對電阻接地顯得陌生起來。改革開放以來首先
是在一些引進工程中如寶山鋼鐵廠、貴陽鋁廠、
貴溪冶煉廠、平塑煤礦、德興銅礦、大連水泥廠
等開始應用電阻接地系統(tǒng)，由于這種系統(tǒng)有一
定的優(yōu)越性，這才引起廣大工程人員的重視，目
前國內工程在有條件的地方都在考慮采用或已
經(jīng)采用。
二、電阻接地的幾個概念
配電網(wǎng)絡中電力變壓器中性點(當電力變
壓器中性點不能引出時可以用接地變壓器“造
一個系統(tǒng)中性點)，經(jīng)電阻器后再接至大地的系
統(tǒng)叫中性點電阻接地系統(tǒng) 見圖1。有人稱當發(fā)
生單相接地故障時必須及時切斷故障的電阻接
地系統(tǒng)叫低電阻接地系統(tǒng)，相應將不中斷供電
的系統(tǒng)叫高電阻接地系統(tǒng)，本文主要討論的對
象是低電阻接地系統(tǒng)。
圖1
為了說明問愿，我們對資料中的某些結論
作些介紹。
1、等值電路
當系統(tǒng)A相接地且故障為非金屬性短路，
其故障點過渡電阻為R ，A相各亭網(wǎng)絡可連成
一3O 一
一復合序網(wǎng)圖，見圖2，圖中z 為正序阻抗，zz
為負序阻抗，Co為網(wǎng)絡對地電容，Rw為中性點
接地電阻器電阻，圖中可以看出這種接地方式
就相當于電網(wǎng)單相接地時在電網(wǎng)集中對地容抗
回路并聯(lián)一個等值零序電阻3 。
zI
E — E卜—廣—一
．0 n如 — —
I廣 — Hk
．亂
L4 l
玉 嗇
圖2
因為 、z 相對于零序阻抗小得多，可以
忽略，于是上圖便可倚化為圖3，這就是單相接
地時的等值電路圖。
— ÷ I棵
二
圖3
2．零序電壓與單相接地電流
根據(jù)等值電路可以得出，當單相接地時，中
性點經(jīng)電阻接地網(wǎng)絡的零序電壓為
， 1 、
。一E·／1+R，【赤+ 3 c。J ‘1)
據(jù)此可畫出零序電壓向量圖，見圖4。
圖4
而流過網(wǎng)絡單相接地點的故障電流為
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— p ／f志+j3~c。)
一ptIR4-j1 = p·I| t2
式中p為 接地系數(shù)”，它反映了接地點過
渡電阻R 大小對接地電流電壓的影響，圖5表
示了當完全金屬性單相接地時的電流向量圖
圖5
應當指出，在電壓向量圖中，由(1)式當R。
=0(即A相直接接地)Vo—E。，其它兩相對地
為線電壓即,／-3 E．；當R 一oo(即系統(tǒng)正常，未
發(fā)生單相接地)Vo=0．因此根據(jù)R。的不同值，
Vo的變化軌跡在以E．為直徑的半園上。由(2)
式畫出的電流向量貝q清楚地表明，單相接地故
障電流由電阻分量和電容分量合成，只要參數(shù)
適當，這個電流在相位上超前于相電壓E。更超
前于零序電壓Vo。
3．工頻諧振過電壓
由等值電路．經(jīng)過推導可以得出在工頻下
串聯(lián)諧振時，對電阻接地系統(tǒng)其健全相電壓和
系統(tǒng)相電壓的關系為
一 一導√ +{a一去)
一號√-+ 去)
式中 —B相過電壓倍數(shù)
K —c相過電壓倍數(shù)
a=≠ 一單相接地故障時中性點電阻上
無功(電容)電流和有功(電阻)
電流之比
過電壓倍數(shù)和a值有直接關系，我們計算
出一組數(shù)字如表1。
當a=0即相當于中性點直接接地，此時健
全相電壓升至線電壓為相電壓的√了倍。而取
值a=1是個極限值，大于此值故障電壓升高很
快。而采用電阻接地的重要目的是限制系統(tǒng)過
電壓，換句話說，我們就是要采用電阻接地方式
將系統(tǒng)過電壓限制在2．8倍以下，其條件就是
要使得電容電流小于電阻電流(I I ，I 為系統(tǒng)的對地電容電流(而
且必須考慮系統(tǒng)發(fā)展時此電流可能增至的最大
值)。即
R ； ≤
-R I‘
例如貴溪冶煉廠，系統(tǒng)電容電流計算值為
28A，考慮一些因素后取I_=4oA(>28A)．則
，
RN 一 36 40
= 91n
(貴冶廠區(qū)配電電壓為6kV)
電阻器長期使用容量按系統(tǒng)中性點電位偏
移允許l5 考慮．貝 有
，。： —3640 X
— 15％ ； 6A
‘， o1
電阻器短期使用容量按故障切除動作時間
考慮t實際留有很大的余量(經(jīng)濟上并不多花費
多少)．貴冶選取的是當IR一4oA時，可連續(xù)運
行時間為30s。
電阻器的材質以往多用鑄鐵電阻，性能較
差，目前以不銹錒電阻居多。它具有高抗拉性、
高抗氧化能力、較小的溫度系統(tǒng)和運行溫度較
高等優(yōu)點。
貴冶的電阻曾燒毀過，究其原因是由于貴
冶總降為分段單母線，在工廠試運行期同，曾出
現(xiàn)過母聯(lián)開關臺上的運行方式，使兩段母線上
的接地電阻并聯(lián)運行，一旦單相接地，故障電流
分流t達不到保護裝置動作值，使電阻長期運行
而燒毀。這也是使用電阻接地必須注意的一個
問題。
Vo、 為零序電壓、電流表，裝設在接地電
阻器柜上，指示和紀錄發(fā)生單相接地故障時的
零序電壓、電流值，供事故分析用。
五、中性點經(jīng)高電阻安全接地系統(tǒng)
這種接地系統(tǒng)采用的目的主要是保證露天
礦生產人員的安全．露天采場具有大量的移動
用電設備如電鏟、鉆孔機。而露天礦的特點是條
件惡劣．爆炸的飛石、汽車及移動用電設備的輾
壓都是造成露天礦中電纜或架空線路經(jīng)常發(fā)生
單相接地原因．當例如電鏟發(fā)生單相碰殼時，設
備外殼為電網(wǎng)相電壓，在電鏟司機從電鏟上下
來時同時接觸設備外殼和大地．他承受的接觸
電壓即外殼和大地電位差，它等于單相接地故
障電流流過電鏟與大地同過渡電阻所產生的電
壓降，其數(shù)值較高，可能危及人身安全。
德興銅礦按照美國、加拿大礦山的做法，采
用了高電阻接地系統(tǒng)，接線示意見圖7．其做法
是在露天礦環(huán)形線路弓【下的35／6kV移動變電
站低壓側中性點接上一個高電阻，高電阻另一
端和安全接地網(wǎng)相連，并從此處引出接地干線。
當從移動變電站引出電力電纜至用電設備的同
時也從接地干線引接地線至用電設備并和設備
外殼相連，電力線和接地線是同一電纜的不同
纜芯。這時若發(fā)生單相接地且人員正從電鏟下
來，人腳處于大地電位．而大地電位就是安全接
地干線的接地裝置處電位，因此人體實際上是
與接地干線并聯(lián)，他承受的是故障電流流過接
地干線阻抗上所產生的壓降-設計時可以將這
個電壓限制在安全電壓50V之內，因此對于人
員便是安全的了。
這時選擇中性點接地電阻應考慮：
(1)限制設備外殼對地電壓不得超過
50V ；
(2)限制當系統(tǒng)單相接地時系統(tǒng)的過電壓
水平；
(3)單相接地故障電流應足夠大t使保護
能有足夠的靈敏度。
顯然這個電阻和系統(tǒng)的電容電流有密切關
系．表2列出在不同電容電流時考慮上述三個
因素計算出的電阻值。
中性點電阻器宜按長期制工作選用，以保
證在保護失靈時仍能安全運行從而保證了操作
一33 —
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· —
圖7
表2
人員的安全。
和貴冶電阻接地系統(tǒng)一樣，這里也從電阻
接地回路引出電壓電流信號供保護裝置用。
值得提到的是對接地線的斷線檢測已引起
人們的嚴重關注，因為接地線是否可靠關系到
這套接地系統(tǒng)是否完整，能否保證操作人員的
絕對完全的關鍵。因而在IEEE的有關條文和
我國《嚴酷條件下戶外場所電氣設施》中都規(guī)定
必須對露天礦的接地線是否斷線進行監(jiān)測。德
興銅礦露天采場由移動變電站向移動用電設備
的供電電纜采用了六芯，除了三芯為電力線外
其余三芯分別為兩芯并聯(lián)作接地線用并和接地
干線相連，另一茁便是監(jiān)測接地線是否斷線的
專用芯線。其中兩芯接地芯線并聯(lián)的目的仍然
是確保接地線完整可靠，可見人們對它的重視
程度。與此同時我們也可以講采用三芯加一蒼
給礦山移動設備供電將會變得不合法了。
還應提到的是這種接地方式習慣上叫高電
阻接地，但實際應用時已經(jīng)做到能在單相接地
故障時快速切除故障甸路，因此筆者認為按新
的分類法，這也屬于低電阻接地范躊。
任何一種接地方式都不是完美無缺的，電
阻接地方式也一樣，由于它迅速切斷故障造成
中斷供電，就有 可靠性差”之嫌；故障電流較大
則易擴大事故，加上人們從習慣上接觸較少、運
行經(jīng)驗不多，這都是這類方式的不利之處。正如
文中提到的，在某些場合消弧線圈接地有不少
優(yōu)越性。因此在設計中應實事求是．不能刮
風”，只有在那些電纜線路較多、高壓電動機也
較多、希望快速切除故障等的場合下采用電阻
接地系統(tǒng)。
單相接地是配電網(wǎng)絡最常見的故障之一，
三種中性點接地方式各有優(yōu)缺點，正引起一場
討論。本文理論分析不多，著重于闡明觀點，希
望能有點幫助，文中不當之處望能指正。
參考文獻
1 劉志呂．6~10kV中性點非直接接地樂觀的單
相接地和系統(tǒng)中性點的接地方式．
2 王雨吝貴溪墻煉廠高壓配電樂觀的電阻接地
七七七七七七七七七七七七七七七七七七七七七七七七七七七七七七七七七七七七七七七’ ’ ’ ’ ’ ’
征稿啟事
本刊系國家科委批準、機械部主管曲國家緞專業(yè)刊物，國內外公開發(fā)行，雙月刊。稿件內客為低
壓電囂、防爆電器和電氣傳動控制裝置方面的科研成果和設計制造經(jīng)驗；老產品改造、設備維護和
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寫，作到語言通順簡練，段落，層次分明，字跡工整；文中所用單位必須使用法定計量單位；插圖頹用
白紙或硫酸紙工整繪制}稿件應按論文格式撰寫，要有內容“摘要 ，論文一般以5000字左右為宜，
重要的科研論文不超過10000字為佳。來稿采用與否，均于一月左右告之作者，但一律不退稿。
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