第2章 电力系统中性点的运行方式

第2章 电力系统中性点的运行方式

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。

2．1 中性点不接地系统

假设W 相发生金属性接地，W 相接地故障，非故障相U 、V 相对地电压值升高√3，变为线电压。系统设备的相绝缘，按照线电压考虑。

系统单相接地时的接地电容电流为正常运行时每相对地电容电流的3倍。

不完全接地：系统某一相发生故障，而故障相通过一定的阻抗接地。

中性点不接地系统的最大优点：中性点不接地的电力系统发生单相接地时，系统的三个线电压，其相位和大小均无改变，因此系统中所有设备仍可正常运行。

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，即使在正常运行状态下，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。

2．2 中性点经消弧线圈接地系统

中性点不接地系统的主要优点是发生单相接地时扔可继续向用户供电，可能使线路发生谐振过电压现象。消弧线圈是带有铁芯的电感线圈，其电阻很小，感抗很大。

根据消弧线圈的电感电流对接地电容电流的补偿程度的不同，有以下三种补偿方式：

1. 全补偿：接地点电流为零；

2. 欠补偿：接地点尚有未补偿的电容性电流；

3. 过补偿：接地点尚有多余的电感性电流；

消弧线圈设有分接头，用于调整线圈的匝数，改变电感值得大小，调节消弧线圈的补偿电流，以适应系统运行方式的变化，达到消弧的目的。

中性点经消弧线圈接地的三相系统

上面所讲的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。为了克服这个缺陷，便出现了经消弧线圈接地的方式。目前在35kV 电网系统中，就广泛采用了这种中性点经消弧线圈接地的方式。 消弧线圈是一个具有铁芯的可调电感线圈，装设在变压器或发电机的中性点。当发生单相接地故障时，可形成一个与接地电容电流大小接近相等而方向相反的电感电流，这个滞后电压90°的电感电流与超前电压90°的电容电流相互补偿，最后使流经接地处的电流变得很小以至等于零，从而消除了接地处的电弧以及由它可能产生的危害。消弧线圈的名称也是这么得来的。当电容电流等于电感电流的时候称为全补偿；当电容电流大于电感电流的时候称为欠补偿；当电容电流小于电感的电流的时候称为过补偿。一般都采用过补偿，这样消弧线圈有一定的裕度，不至于发生谐振而产生过电压。

随着电力系统的发展，配电网采用的电缆线路越来越多，电缆线路的增加导致系统电容电流急剧增加，在中性点不接地的运行方式下电容电流的不断增加对设备绝缘的安全和保护设备的配备带来了严重影响。因此我国在1997年颁布的DL/T620-1997标准规定当系统电容电流超过10A 时，中性点需经消弧线圈接地线电压保持不变，允许继续运行2h ，对提高供电可靠性、电气设备和线路的绝缘水平、减轻对通信系统的干扰等方面具有很好的保护作用，但其单相接地故障线路的选择也是困扰电力工作者的一个难题。正确选择中性点接地方式对确保配电网的安全运行十分必要

1提高电力系统的供电可靠性

首先系统发生瞬间单相接地故障时不断电。消弧线圈是一个具有铁心的可调电感线圈，当由于电气设备绝缘不良、外力破坏、运行人员误操作、内部过电压等任何原因引起的电网瞬间单相接地故障时，接地电流通过消弧线圈呈电感电流，与电容电流的方向相反，可以使接地处的电流变得很小或等于零，从而消除了接地处的电弧以及由此引起的各种危害，自动消除故障，不会引起继电保护和断路器动作，大大提高了电力系统的供电可靠性。

2发生永久性接地故障时不被动

由于消弧线圈能够有力地限制单相接地故障电流，虽然非故障相对地电压升高

倍，三相导线之间线电压仍然平衡，发电机可以免供不对称负荷，电力系统可以继续运行。特别是在电源紧张或停电后果严重时，有足够的时间启动备用电源或转移负荷，避免突然中断对用户的供电而陷入被动局面。

3对全网电力设备有保护作用

中性点经消弧线圈接地系统发生单相接地故障时，接地电流与故障点的位置无关。由于残流很小，接地电弧可瞬间熄灭，有力地限制了电弧过电压的危害作用。继电保护和自动装置、避雷器、避雷针等，只能保护具体的设备、厂所和线路，而消弧线圈却能使绝大多数的单相接地故障不发展为相间短路，发电机可免供短路电流，变压器等设备可免受短路电流的冲击，继电保护和自动装置不必动作，断路器不必动作，从而对所在系统中的全部电力设备均有保护作用。

4电磁兼容性好

当今社会，多种信息处理系统广泛应用于国防、社会生产、生活的各个方面，但其抗干扰能力却很差，电磁兼容问题成为一个崭新的研究领域。强电干扰弱电，电力系统是矛盾的主要方面。目前最好地解决方法是引入光纤，却存在着投资增加。实际上，由于中性点经消弧线圈接地系统有效地限制单相接地故障电流，所以不失为一种经济有效的办法，补偿系统能够向通信系统提供良好的电磁兼容环境。

【问】小电流接地系统中, 为什么采用中性点经消弧线圈接地?

小电流接地系统中发生单相接地故障时, 接地点将通过接地故障线路对应电压等级电网的全部对地电容电流。如果此电容电流相当大, 就会在接地点产生间歇性电弧, 引起过电压, 使非故障相对地电压有较大增加。在电弧接地过电压的作用下, 可能导致绝缘损坏, 造成两点或多点的接地短路, 使事故扩大。 为此, 我国采取的措施是:当小电流接地系统电网发生单相接地故障时, 如果接地电容电流超过一定数值(35kV电网为10A,10kV 电网为 10A,3～6kV 电网为30A), 就在中性点装设消弧线圈, 其目的是利用消弧线圈的感性电流补偿接地故障时的容性电流, 使接地故障点电流减少, 提高自动熄弧能力并能自动熄弧, 保证继续供电。 中性点经销弧线圈接地的作用

中性点非直接接地系统发生单相接地故障时，接地点将通过接地线路对应电压等级电网的全部对地电容电流。如果此电容电流相当大，就会在接地点产生间歇性电弧，引起过电压，从而使非故障相对地电压极大增加。在电弧接地过电压的作用下，可能导致绝缘损坏，造成两点或多点的接地短路，使事故扩大。 中性点装设消弧线圈的目的是利用消弧线圈的感性电流补偿接地故障时的容性电流，使接地故障电流减少，以致自动熄弧，保证继续供电。

2．3 中性点直接接地系统

中性点直接接地系统中的供电设备的相绝缘只需按相电压来考虑。这对110KV 及以上的高压系统来说，具有显著地经济技术价值，因为高压电器，特别是超高压电器，其绝缘问题是影响电器设计制造的关

键问题。

中性点直接接地的系统属于较大电流接地系统，一般通过接地点的电流较大，可能会烧坏电气设备。发生故障后，继电保护会立即动作，使开关跳闸，消除故障。目前我国110kV 以上系统大都采用中性点直接接地。

对于不同等级的电力系统中性点接地方式也不一样，一般按下述原则选择：220kV 以上电力网，采用中性点直接接地方式；110kV 接地网，大都采用中性点直接接地方式，少部分采用消弧线圈接地方式；20～60kV 的电力网，从供电可靠性出发，采用经消弧线圈接地或不接地的方式。但当单相接地电流大于10A 时，可采用经消弧线圈接地的方式；3～10kV 电力网，供电可靠性与故障后果是其最主要的考虑因素，多采用中性点不接地方式。但当电网电容电流大于30A 时，可采用经消弧线圈接地或经电阻接地的方式；1kV 以下，即220/380V三相四线制低压电力网，从安全观点出发，均采用中性点直接接地的方式，这样可以防止一相接地时换线超过250V 的危险（对地）电压。特殊场所，如爆炸危险场所或矿下，也有采用中性点不接地的。这时一相或中性点应有击穿熔断器，以防止高压窜入低压所引起的危险。

根据现行的国家标准《低压配电设计规范》(GB50054)的定义，将低压配电系统分为三种，即TN 、TT 、IT 三种形式。

其中，第一个大写字母T 表示电源变压器中性点直接接地；I 则表示电源变压器中性点不接地(或通过高阻抗接地) 。第二个大写字母T 表示电气设备的外壳直接接地，但和电网的接地系统没有联系；N 表示电气设备的外壳与系统的接地中性线相连。

中性点直接接地系统

基本信息：电源变压器中性点接地，设备外露部分与中性线相连。根据电气设备外露导电部分与系统连接的不同方式又可分三类：即TN-C 系统、TN-S 系统、TN-C-S 系统。

TN-C 系统 其特点是：电源变压器中性点接地，保护零线(PE)与工作零线(N)共用。

(1)它是利用中性点接地系统的中性线(零线) 作为故障电流的回流导线，当电气设备相线碰壳，故障电流经零线回到中点，由于短路电流大，因此可采用过电流保护器切断电源。TN-C 系统一般采用零序电流保护；

(2)TN-C系统适用于三相负荷基本平衡场合，如果三相负荷不平衡，则PEN 线中有不平衡电流，再加一些负荷设备引起的谐波电流也会注入PEN ，从而中性线N 带电，且极有可能高于50V ，它不但使设备机壳带电，对人身造成不安全，而且还无法取得稳定基准电位；

(3)TN-C系统应将PEN 线重复接地，其作用是当接零的设备发生相与外壳接触时，可以有效地降低零线对地电压。

缺陷信息

(1)当三相负载不平衡时，在零线上出现不平衡电流，零线对地呈现电压。当三相负载严重不平衡时，触及零线可能导致触电事故。

(2)通过漏电保护开关的零线，只能作为工作零线，不能作为电气设备的保护零线，这是由于漏电开关的工作原理所决定的。

(3)对接有二极漏电保护开关的单相用电设备，如用于TN-C 系统中其金属外壳的保护零线，严禁与该电路的工作零线相连接，也不允许接在漏电保护开关前面的PEN 线上，但在使用中极易发生误接。

(4)重复接地装置的连接线，严禁与通过漏电开关的工作零线相连接。

TN-S 供电系统，将工作零线与保护零线完全分开，从而克服了TN-C 供电系统的缺陷，所以现在施工现场已经不再使用TN-C 系统。

系统构造

整个系统的中性线(N)与保护线(PE)是分开的。

(1)当电气设备相线碰壳，直接短路，可采用过电流保护器切断电源；

(2)当N 线断开，如三相负荷不平衡，中性点电位升高，但外壳无电位，PE 线也无电位；

(3)TN-S系统PE 线首末端应做重复接地，以减少PE 线断线造成的危险。

(4)TN-S系统适用于工业企业、大型民用建筑。

目前单独使用独一变压器供电的或变配电所距施工现场较近的工地基本上都采用了TN-S 系统，与逐级漏电保护相配合，确实起到了保障施工用电安全的作用，但TN-S 系统必须注意几个问题：

(1)保护零线绝对不允许断开。否则在接零设备发生带电部分碰壳或是漏电时，就构不成单相回路，电源就不会自动切断，就会产生两个后果：一是使接零设备失去安全保护；二是使后面的其他完好的接零设备外壳带电，引起大范围的电气设备外壳带电，造成可怕的触电威胁。因此在《JGJ46-88施工现场临时用电安全技术规范》规定专用保护线必须在首末端做重复接地。

(2)同一用电系统中的电器设备绝对不允许部分接地部分接零。否则当保护接地的设备发生漏电时，会使中性点接地线电位升高，造成所有采用保护接零的设备外壳带电。

(3)保护接零PE 线的材料及连接要求：保护零线的截面应不小于工作零线的截面，并使用黄/绿双色线。与电气设备连接的保护零线应为截面不少于2.5mm2的绝缘多股铜线。保护零线与电气设备连接应采用铜鼻子等可靠连接，不得采用铰接；电气设备接线柱应镀锌或涂防腐油脂，保护零线在配电箱中应通过端子板连接，在其他地方不得有接头出现。

故障信息

它由两个接地系统组成，第一部分是TN-C 系统，第二部分是TN-S 系统，其分界面在N 线与PE 线的连接点。

(1)当电气设备发生单相碰壳，同TN-S 系统；

(2)当N 线断开，故障同TN-S 系统；

(3)TN-C-S系统中PEN 应重复接地，而N 线不宜重复接地。

PE 线连接的设备外壳在正常运行时始终不会带电，所以TN-C-S 系统提高了操作人员及设备的安全性。施工现场一般当变台距现场较远或没有施工专用变压器时采取TN-C-S 系统。

4.4、中性点接地的优越性

在220/380V三相四线制低压配电网络中，配电变压器的中性点大都实行工作接地。这主要是因为这样做具有下述优越性：一是正常供电情况下能维持相线的对地电压不变，从而可向外(对负载) 提供220/380V这两种不同的电压，以满足单相220V （如电灯、电热）及三相380V （如电动机）不同的用电需要。二是若中性点不接地，则当发生单相接地的情况时，另外两相的对地电压便升高为相电压的几倍。中性点接地后，另两相的对地电压便仍为相电压。这样，即能减小人体的接触电压，同时还可适当降低对电气设备的绝缘要求，有利于制造及降低造价。三是可以避免高压电窜到低压侧的危险。实行上述接地后，万一高低压线圈间绝缘损坏而引起严重漏电甚至短路时，高压电便可经该接地装置构成闭合回路，使上一级保护动作跳闸而切断电源，从而可以避免低压侧工作人员遭受高压电的伤害或造成设备损坏。所以，低压电网的配电中性点一般都要实行直接接地。

中性点有电源中性点与负载中性点之分。它是在三相电源或负载按Y 型联接时才出现。对电源而言，凡三相线圈的首端或尾端连接在一起的共同连接点，称电源中性点，简称中点；而由电源中性点引出的导线便称中性线，简称中线，常用N 表示。三相四线制中性点不接地系统和三相四线制中性点接地系统。一般情况下，当中性点接地时，则称为零线；若不接地时，则称为中线。

配电系统的三点共同接地。为防止电网遭受过电压的危害，通常将变压器的中性点，变压器的外壳，以及避雷器的接地引下线共同于一个接地装置相连接，又称三点共同接地。这样可以保障变压器的安全运行。当遭受雷击时，避雷器动作，变压器外壳上只剩下避雷器的残压，减少了接地体上的那部分电压。

评价电力的标准就是“安全性、经济性、灵活性和可靠性”，讨论变压器中性点接地方式，也是用这四性去判别的；

在电力系统中，最容易出现的是单相接地事故，对于中性点不接地系统，当发生单相接地后，接地相的相电压降为零，未接地相的相电压升为线电压，即增加了根号3倍；

1、在低压380/220V系统中，有许多单相用电设备，如果中性点不接地运行，则发生单相接地后，有可能未接地相电压升高，会因过电压烧毁家用电器，从安全性考虑，我们必须采用中性点直接接地系统，将中性点的电位牢牢固定在“0”；

2、对中压系统，如6KV-66KV 系统，大多是三相用电设备，且设备多在室外，出事的几率比较多，设备绝缘强度也比较高，即便出现了单相接地，未接地相电压升高也能承受，三相平衡对称的关系没有改变，也就是说三相系统还能正常运转，这时从可靠性考虑，还是在中压系统采用中性点不接地系统比较好；

3、对于高压系统，如110KV 以上的供电系统，电压高，设备绝缘考虑成本不会作得很大，如果中性点不接地，当单相接地时，未接地的二相就要能够承受根号3倍的过电压，瓷绝缘子体积就要增大近一倍，原来1米长的绝缘子就要增加到1.732米以上，不但制造起来不容易，安装也是问题，会使设备投资大大增加，另外110KV 以上系统由于电压高，杆塔的高度也高，不容易出现单相接地的情况，因而就是出现了接地就跳闸也不会影响多少供电可靠性，因而从投资的经济性考虑，在110KV 以上供电系统，我们多采用中性点直接接地系统。

2．4 中性点不同接地方式的比较及其应用范围

2.4.1中性点不同接地方式的比较

1．供电可靠性

小接地电流系统，因为在单相接地时，并未形成短路；大多数单相接地故障能迅速消除，即使没能自行消除，也不需立即断开线路（一般允许继续运行2H ），保证供电尽可能不间断。

大接地电流系统发生单相接地即形成单相短路，必须立即断开电路，造成的后果是短期停电（重合闸成功），或者长期停电（永久性故障，重合闸不成功）。

从供电可靠性角度考虑，小接地电流系统，特别是中性点经消弧线圈接地系统，具有明显优势。

2. 过电压与绝缘水平

小接地电流系统按线电压考虑。

大接地电流系统比小接地电流系统的绝缘水平可降低20%左右，在选用避雷器时，前者采用80%避雷器，后者用100%避雷器。

小接地电流系统单相接地时，其各种操作过电压与共振过电压的倍数几乎是大接地电流的√3倍。 从过电压与绝缘水平来看，采用大接地电流系统有利。

3. 继电保护

大接地电流：继电保护简单可靠；

小接地电流：很难用普通的方向继电器来判断故障线路。

4. 对通信的干扰

单相接地产生干扰的途径有两种：静电感应和电磁感应。

小接地电流系统中，起主要作用的是静电感应；

大接地电流系统中，对通信线路的干扰大，电力线和通信线间必须保持一定的距离。

中性点直接接地系统对通信干扰影响最大；中性点经消弧线圈接地系统对通信的干扰最小。

5. 系统稳定性

小接地电流系统，流过接地点的电流很小，不存在引起使失步可能。

2.4.2中性点运行方式的应用范围

小接地电流系统的主要优点是：供电可靠性高，无通信干扰问题；缺点是绝缘水平要求高。

大接地电流系统的特点相反。

1. 在3到10KV 系统，着重考虑供电可靠性问题，一般多采用中性点不接地系统；仅在线路长或

有电缆线路且单相接地电流过大时，采用经消弧线圈接地方式；

35到66KV 系统，着重考虑供电可靠性问题，一般多采用经消弧线圈接地方式；

110KV 系统，绝缘费用在总投资中所占比重增大，供电可靠性可通过全线架设避雷线和采用自

动重合闸加以改善；多采用中性点直接接地系统；但雷电活动较强的地区可采用经消弧线圈接

地方式；

4. 220KV 及其以上系统，降低绝缘水平占首要地位，采用中性点直接接地系统。

变压器中性点接地方式及其特点

变压器中性点的接地方式是关系到电力系统安全运行的问题。我国35kV 及以下的系统多采用中性点多采用中性点不接地方式或经消弧线圈接地方式。采用这两种接地方式的电力系统都属于小电流接地系统。中性点不接地系统长期工作电压和过电压均较高，特别是存在电弧接地过电压的危险，整个系统需要较高的绝缘水平。当系统发生单相接地故障时，变压器中性点将出现相电压，因而中性点不接地系统安装的变压器须是全绝缘变压器。中性点经消弧线圈接地方式可以消除单相弧光接地故障，避免电弧接地过电压的危险。以上两种接地方式最大的优点是发生单相故障时断路器不跳闸。

110kV 及以上系统一般采用中性点直接接地方式。中性点接地系统内过电压可降低20%—30%，系统绝缘耐压水平可降低20%，并可使用分级绝缘变压器；缺点是系统发生单相接地故障（概率最多）时也将引起断路器跳闸，增加了停电次数。

中性点接地方式及其影响

1 中性点直接接地

中性点直接接地方式，即是将中性点直接接入大地。该系统运行中若发生一相接地时，就形成单相短路，其接地电流很大，使断路器跳闸切除故障。这种大电流接地系统，不装设绝缘监察装置。

中性点直接接地系统产生的内过电压最低，而过电压是电网绝缘配合的基础，电网选用的绝缘水平高低，反映的是风险率不同，绝缘配合归根到底是个经济问题。

中性点直接接地系统产生的接地电流大，故对通讯系统的干扰影响也大。当电力线路与通讯线路平行走向时，由于耦合产生感应电压，对通讯造成干扰。

中性点直接接地系统在运行中若发生单相接地故障时，其接地点还会产生较大的跨步电压与接触电压。此时，若工作人员误登杆或误碰带电导体，容易发生触电伤害事故。对此只有加强安全教育和正确配置继电保护及严格的安全措施，事故也是可以避免的。其办法是：

①尽量使电杆接地电阻降至最小；

②对电杆的拉线或附装在电杆上的接地引下线的裸露部分加护套；

③倒闸操作人员应严格执行电业安全工作规程。

2 中性点不接地

中性点不接地方式，即是中性点对地绝缘，结构简单，运行方便，不需任何附加设备，投资省。适用于农村10kV 架空线路为主的辐射形或树状形的供电网络。该接地方式在运行中，若发生单相接地故障，其流过故障点电流仅为电网对地的电容电流，其值很小称为小电流接地系统，需装设绝缘监察装置，以便及时发现单相接地故障，迅速处理，以免故障发展为两相短路，而造成停电事故。

中性点不接地系统发生单相接地故障时，其接地电流很小，若是瞬时故障，一般能自动熄弧，非故障相电压升高不大，不会破坏系统的对称性，故可带故障连续供电2h ，从而获得排除故障时间，相对地提高了供电的可靠性。

中性点不接地方式因其中性点是绝缘的，电网对地电容中储存的能量没有释放通路。在发生弧光接地时，电弧的反复熄灭与重燃，也是向电容反复充电过程。由于对地电容中的能量不能释放，造成电压升高，从而产生弧光接地过电压或谐振过电压，其值可达很高的倍数，对设备绝缘造成威胁。

此外，由于电网存在电容和电感元件，在一定条件下，因倒闸操作或故障，容易引发线性谐振或铁磁谐振，这时馈线较短的电网会激发高频谐振，产生较高谐振过电压，导致电压互感器击穿。对馈线较长的电网却易激发起分频铁磁谐振，在分频谐振时，电压互感器呈较小阻抗，其通过电流将成倍增加，引起熔丝熔断或电压互感器过热而损坏。

3 中性点经消弧线圈接地

中性点经消弧线圈接地方式，即是在中性点和大地之间接入一个电感消弧线圈。当电网发生单相接地2. 3.

故障时，其接地电流大于30A ，产生的电弧往往不能自熄，造成弧光接地过电压概率增大，不利于电网安全运行。为此，利用消弧线圈的电感电流对接地电容电流进行补偿，使通过故障点的电流减小到能自行熄弧范围。通过对消弧线圈无载分接开关的操作，使之能在一定范围内达到过补偿运行，从而达到减小接地电流。这可使电网持续运行一段时间，相对地提高了供电可靠性。

该接地方式因电网发生单相接地的故障是随机的，造成单相接地保护装置动作情况复杂，寻找发现故障点比较难。消弧线圈采用无载分接开关，靠人工凭经验操作比较难实现过补偿。消弧线圈本身是感性元件，与对地电容构成谐振回路，在一定条件下能发生谐振过电压。消弧线圈能使单相接地电流得到补偿而变小，这对实现继电保护比较困难。

4 中性点经电阻接地

中性点经电阻接地方式，即是中性点与大地之间接入一定电阻值的电阻。该电阻与系统对地电容构成并联回路，由于电阻是耗能元件，也是电容电荷释放元件和谐振的阻压元件，对防止谐振过电压和间歇性电弧接地过电压，有一定优越性。中性点经电阻接地的方式有高电阻接地、中电阻接地、低电阻接地等三种方式。这三种电阻接地方式各有优缺点，要根据具体情况选定。

5 结束语

随着社会经济的发展和科学技术现代化对电力依赖和消费程度越来越高，对用户供电的可靠性，也不再是靠带单相接地故障运行2h 来保证，而是靠电网结构和电力调度控制来保证。

随着电网规模扩大，单相接地电流也随之增大，而威胁到设备的安全。为此，10kV 单电源辐射形或树状形供电，必须向环网双电源供电改造。

此外，由于现代化城镇建设对市容的要求，10kV 架空线路应改造为以电缆供电为主，架空线路为辅，这也成必然趋势。所以10kV 电网中性点不接地或经消弧线圈接地方式，将随用电负荷逐年递增与电网结构的变化而变化。

为满足今后电力发展的需要，必须根据电力负荷、电网结构、电缆回数、过电压保护、跳闸方式，以及继电保护构成和电力系统稳定性等因素，对10kV 电网中性点接地方式进行选择确定，从而达到中性点接地方式的优化。

配电网中性点经高阻接地的安全性能分析

1 前言

随着国民经济的发展，某些城市及部分企业的供配电网已改变了过去以架空线路为主的局面，而是以电缆线路为主。同时，一些结构紧凑的封闭式设备(如SF6开关柜) 、聚乙烯电缆及氧化锌避雷器的广泛应用，使原有的非有效接地方式，已不能适应当前电力系统的发展需要。

基于以上情况，我国个别地区的配电网络中性点已采用经低电阻接地的运行方式。这种接地方式可以降低单相接地时的暂态过电压，消除弧光接地过电压，使用简单的保护装置就能迅速选择故障支路，消除故障。但是，随着带来线路跳闸频繁、断路器维护工作量的增大及人身触电电流的增大，直接影响到供电系统的可靠性与安全性。

从国外电网的发展来看，美、日等国家采用低电阻接地方式居多，并认为低电阻接地是今后的发展趋势。我国从西方国家引进的成套工厂设备，高压配电系统都采用低电阻的接地方式。从国内来说，目前电力系统正在制定电阻接地的有关措施，并将逐步实施。我们通过试验研究后认为，采用中性点经低电阻接地的方式，并不一定是适合我国城市或企业配电网发展的最佳方式；目前，电力系统尚有不同的观点和做法。因此，我们将通过下面的模拟试验，对中性点接地方式的有关问题作进一步的研究与探讨。

影响中性点接地方式的因素很多，本文不可能对各种因素逐一全面研究，只能针对电缆供电的特点，着重对一些影响中性点接地方式的安全问题进行研究；主要对高阻接地情况下的参数选择进行分析比较，以寻求更为合理的中性点接地方式。

2 电网中性点经高阻接地时的过电压试验

高电阻接地是这样定义的：电力系统中性点通过一电阻接地，其单相接地故障时的电阻电流被限制到等于或略大于系统总电容电流，即IRN ≥3IC0。RN ≤XC0／3，RN 为接地电阻，XC0为系统每相对地容抗，3IC0为总电容电流，IRN 为流过电阻器的电流。

当发生电弧接地时，接地电流为

Ijd=(1/RN+j3ωC0)UA=IRN+jIC

单相接地将使非故障相对地电压升高3倍，变成线电压；此时，电网的线电压仍维持对称状态，对负荷没有影响。如果发生的是间歇性电弧接地故障，非故障相对地电压将大大超过3倍，而且波及整个电网，使那些绝缘薄弱环节相继发生绝缘击穿，使事故扩大。

试验时，在高压模拟电网(3.3kV)上用低阻尼电容分压器、磁带记录仪记录过电压信息，由计算机采集分析系统采集记录在磁带仪上的过电压信息并加以分析，计

中性点波形 间歇性重燃时V0为衰减的梯形波叠加高频振荡，即中性点积累的电荷经电阻RN 泄放较快；试验中最大过电压在1.5～3.5Vxg 之间。

从试验中可以看出，基本上是每半个工频周期发生一次燃弧，每相及中性点电压都有明显的振荡；当发生间歇性燃弧时，随着中性点电阻值的减小，中性点电位在半个工频周期内衰减加快，即系统能量泄放较快，从而有效地降低了各相及中性点的过电压幅值。

试验表明，中性点电阻对串联谐振过电压与间歇性电弧接地过电压起到了很好的抑制作用。当RN=1／3ωC0时，中性点位移电压在半个周期内降到原来的4.32%，这就降低了故障相上的最大恢复电压数值，使电弧重燃不致引起高幅值的过电压，但接地点的电流增加较大。取RN=2／3ωC0，将大大减小接地点的电流，此时中性点电位在半个工频周期内衰减较小，降到原来的20.8%。电阻的存在，大大降低了故障相恢复电压的上升速度，减少了电弧重燃的可能。

试验中，每次燃弧基本上都是在故障相电压的最大值处发生，及恢复电压达到最大且大于介质恢复强度时，发生击穿而使电弧重燃。

从试验结果分析看，RN 的值越大，电弧重燃越易，且电弧能量也较大；随着RN 值的减小，燃弧变得较难，电弧能量也逐渐减小，这与理论分析相符。电网中性点经高阻接地后，对电弧接地过电压和串联谐振过电压有较大的抑制作用，从而有效地防止了异常过电压对电机、电缆绝缘的危害，保证了用电设备的安全运行。当接地故障电流较大时，持续的故障电流所引起的热效应，会使电缆在接地故障处的相间绝缘因过热燃毁而发展为相间短路。所以，当电网的电容电流较小时，应采用中性点经高阻接地的方式；尤其是对高压电动机的电缆线路较多且运行多年的老电网，由于电动机和电缆绝缘都已降低和老化，容易受异常过电压的破坏，将这类电网的中性点改为经高阻接地时非常适合的。只要中性点电阻选择合适，即使电网参数发生变化，也不需要再调节电阻值，且运行简单，效益显着。

中性点经电阻接地系统的另一个突出优点是易于实现选择性的继电保护。

3 中性点电阻值的选取原则

根据电网的实际情况。安全电阻值的选取一般应考虑以下几个问题。

3.1 过电压的限制水平及降低人身触电的危险

只要RN ≤1／3ωC0，弧光接地过电压被限制在2.2Uxg 以下，对不同的系统，C0不同，RN 取值不同，一般在100Ω以上。它属于高阻范围，对RN 无论是低阻(RN=10Ω) 还是高阻(RN=100～400Ω) 都能达到抑制电压互感器(PT)谐振过电压和断线谐振过电压的目的，当然，RN 越小，过电压水平越低。但同时应兼顾对通过人体的接地电流不造成明显的增加。

运用戴维南定理，电网情况转化成为下边的等效电路图；此时的等效开路电压等于人身未触电以前A 相的对地电压(UA)，而等效阻抗Z 等于三相电网对地的绝缘电阻r 和电容C 与中性点接地电阻RN 并联后的数值，人身电阻为RR ，

可以看出，由于RN 的接入，r 和3RN 是并联关系，相当于把电网对地的绝缘电阻值减小了。因此，人身触电电流将随RN 的变化而变化；当C0一定时，也有某一个电阻r 使人身触电电流值为最小。也就是说，当r 和C0一定时，改变RN 的值，将会在某一个RN 的条件下，人身触电电流值为最小。实测曲线，说明了人身触电电流随RN 的变化规律。由此可见，在r 和C0一定的条件下，接入RN 总会使人身触电电流值减小，而不是增大，对安全是有好处的。但是，也应该看到，RN 的变化，实际上对人身触电电流的影响很小；因为在电容值较大的情况下，起决定作用的仍然是电容电流。

随着RN 的增大，IR 趋于稳定，在合适的范围内选取RN 值，IR 增加不明显。图5进一步说明了人身触电电流随绝缘电阻r 和电容C 的变化规律。表1说明了电网3300V 电压下，随着中性点电阻RN 的增加，人身触电电流减小的趋势。

3.2 单相接地电流的限制水平

当单相接地时相当于RR=0的情况，此时的单相接地电流值

其有效值

显然，RN 越小，则Ijd 越大。

按单相接地电流选取RN ，应保证最大的接地电流满足开断容量的要求，且留有一定的裕度。一般应控制单相接地电流小于三相短路电流，最小单相接地电流应满足接地继电器灵敏度的要求。

在电网中性点经低阻接地时，发生单相接地，保护装置动作并立即跳闸；而高阻接地则允许带接地运行1～2h 。所以采用高阻接地方式，通常并不要求发生接地故障时立即切除故障，因为接地电流被限制到很小，保护装置只是检测故障并发出信号，这对“连续生产”的企业是很重要的。

4 结论

(1)从过电压情况来看，中性点不接地方式最高，对于电气设备的绝缘有较大的威胁；采用消弧线圈的接地方式，仍不能减小电弧接地过电压，因而最好采用中性点经高电阻接地方式。

(2)从实现继电保护的难易程度看，中性点不接地方式比较难，若采用消弧线圈接地方式则更难；因此最好采用中性点经高电阻接地方式。

(3)从人身安全的角度看RN=1／3ωC0，人身触电电流将要大大增加，对安全不利；不仅如此，单相接地电流增大，对安全也没有好处，将会增加煤矿瓦斯煤尘爆炸的可能性。因此，对于煤矿井下来讲，最好是RN 取较大数值。

(4)电网中性点接地方式是一个涉及到电力系统许多因素的综合问题，在选择中性点接地方式时，应充分考虑国情、本地区特点、电网结构、供电可靠性、设备与线路的绝缘水平、人身安全及对通信线路的干扰等因素，通过技术经济比较，选择合理的中性点接地方式。