高压厂用配电系统接地的危害及对策

高压厂用配电系统接地的危害及对策

吴莉莉 郁章斌

(山东电力建设第三工程有限公司，山东青岛，邮编 266100)

摘要：随着国民经济对电力的需求越来越旺盛，目前国内逐渐建成了许多新的大型火力发电厂、核电发电厂和水力发电厂。发电厂的高压厂用电系统正常运行才能保证机组生产电力，厂用电系统一旦出现问题，就影响到机组的励磁系统供电，使机组停机，严重时发电机组可能遭到破坏。发电厂的厂用电系统接线形式与机组容量密切相关，单机容量越大，发电厂在电力系统中占有的地位就越重要，接线形式要求的可靠性就越高。

关键词：中性点；有效接地；操作过电压；绝缘水平；经济性

随着超临界机组的广泛应用，对大容量机组的厂用电系统的安全稳定性提出了更高的要求。在厂用电系统的设计方面，应注重厂用电电压等级方案优化、供电系统中性点接地方式选择、供电系统的继电保护装置的选择、厂用电电源快切换装置的选择等方面.

1中性点运行方式分类及各自特点

电力系统的中性点是指星型联结的变压器或发电机的中性点。中性点的接地方式主要分两类，即中性点有效接地和中性点非有效接地。接地种类有中性点直接接地、中性点经消弧线圈接地、中性点经电阻器接地、中性点不接地四种。其中，中性点经电阻器接地，按接地电流大小又分为高阻接地和低阻接地。中性点直接接地或经一低值阻抗接地的系统，称为有效接地系统。通常本系统的零序电抗与正序电抗的比值即X0/X1≤3且为正值，零序电阻与正序电抗的比值R0/X1≤1且为正值。有效接地系统的优点是系统的过电压水平和输变电设备所需的绝缘水平低。高压电网中采用这种接地方式降低设备和线路造价，经济效益显著。缺点是供电可靠性低，因这种系统中单相接地时，出现了除中性点外的另一个接地点，构成可短路回路，接地相电流很大，为了防止设备损坏，必须迅速切除接地相甚至三相，降低了供电连续性，因而供电可靠性差。

中性点不接地、中性点经消弧线圈接地和中性点经高阻抗接地称为中性点非有效接地系统。通常本系统的零序电抗与正序电抗的比值大于3，即X0/X1>3，零序电阻与正序电抗的比值大于1，即R0/X1>1。非有效接地系统的优点是发生单相接地故障时，不形成短路回路，通过接地点的电流仅为接地电容电流，当单相接地故障电流很小时，只使三相对地电位发生变化，故障点电弧可以自熄，熄弧后绝缘可自行护肤，能自动地清楚单相接地故障，而无需使线路断开，可以带故障运行一段时间，以便查找故障线路，因而大大提高了供电的可靠性。另外电网的单相接地故障很小，对临近的通信线路影响也小。缺点是发生单相接地故障时，会产生弧光重燃过电压。这种过电压现象会造成电气设备的绝缘损坏或开关柜绝缘子闪络，电缆绝缘击穿，所以要求系统绝缘水平较高。

当线路很长时，接地电容电流就会过大，超过临界值，接地电弧将不能自熄，容易形成间歇性的弧光接地或电弧稳定接地。间歇性的弧光接地能导致危险的过电压。稳定性电弧接地会导致相见短路，使得线路跳闸，造成重大事故。为避免弧光接地造成危及点忘记设备的安全运行，需要其它的接地方式。反之，在电压等级较低的系统中，一般采用中性点不接地方式以提高供电可靠性。在我国110kV及以上的系统中性点直接接地，35kV及以下的系统中性点不接地。

2供配电系统接地方式选择

中性点接地方式的选择是一个涉及电力系统许多方面的综合性技术问题，对于电力系统设计与电力系统运行有着多方面的影响。

在选择中性点接地方式时应考虑的主要因素：

（1）供电可靠性与故障范围。

（2）绝缘水平与绝缘配合。

（3）对电力系统继电保护的影响。

（4）对电力系统通信与信号系统的干扰。

（5）对电力系统稳定的影响。

以下从接地方式中具体要求进行分析概述：

（1）110kV~500kV系统应该采用有效接地方式，即系统在各种条件下应该使零序与正序电抗之比（X0/X1）为正值并且不大于3，而其零序电阻与正序电抗（R0/X1）为正值并且不大于1。110kV及220kV系统变压器中性点直接或经低阻抗接地，部分变压器中性点也可不接地。330kV及500kV系统中不允许变压器中性点不接地运行。

（2）3kV~10kV不直接连接发电机的系统和35kV、66kV系统，当单相接地故障电容电流不超过下

列数值时，应采用不接地方式；当超过下列数值又需在接地故障条件下运行时，应采用消弧线圈接地方式。

①3kV~10kV钢筋混凝土或金属杆塔的架空线路构成的系统和所有35kV，66kV系统，10A。

②3kV~10kV非钢筋混凝土或非金属杆塔的架空线路构成的系统，当电压为：·3kV和6kV时，30A。·10kV时，20A。

③3kV~10kV电缆线路构成的系统，30A。

（3）3kV~20kV具有发电机的系统，发电机内部发生单相接地故障不要求瞬时切机时，如单相接地故障电容电流不大于下表所示允许值时，应采用不接地方式；大于该允许值时，应采用消弧线圈接地方式，且故障点残余电流也不得大于该允许值。消弧线圈可装在厂用变压器中性点上，也可在发电机中性点上。发电机内部发生单相接地故障要求瞬时切机时，宜采用高电阻接地方式。电阻器一般接在发电机中性点变压器的二次绕组上。

（4）6kV和10kV配电系统以及发电厂用电系统，单相接地故障电容电流较小，为防止谐振、间歇性电弧接地过电压等对设备的损害，可采用高电阻接地方式。高电阻接地方式以限制单相接地接地故障为目的，电阻阻值一般在数百~数千欧姆。采用高电阻接地的系统可以消除大部分谐振过电压，对单相间歇弧光接地过电压具有一定的限制作用。单相接地故障电流小于10A，系统可在接地故障条件下持续运行不中断供电。缺点系统绝缘水平要求高。

（5）6kV~35kV主要由电缆线路构成的送、配电网络，单相接地故障电容电流较大时，可采用低电阻接地方式，电阻阻值一般在10Ω~20Ω，单相接地故障电流为100A~1000A。低电阻接地的优点是快速切除故障，过电压水平低，可采用绝缘水平较低的电缆和设备。但应考虑供电可靠性要求，故障时瞬态电压、瞬态电流对电气设备的影响，对通信的影响和继电保护技术要求。该接地系统适用于电缆为主、不容易发生瞬时性单相接地故障且系统电容电流比较大的城市配电网、发电厂厂用电系统及工矿企业配电系统。

3接地电阻及消弧线圈的应用及选择

（1）接地电阻应按下列技术条件选择和校验：①电压；②正常运行电流；③短时耐受电流及耐受时间；④电阻值；⑤频率；⑥中性点位移电压。按下列环境条件校验：①环境温度；②日温差；③相对湿度；④污秽；⑤海拔高度；⑥地震烈度。注：当在屋内使用时，可不校验2、4款；在屋外使用时，则不校验3款。中性点电阻材质可选择金属、非金属或金属氧化物线性电阻。系统中性点经电阻接地方式，可根据系统单相对地电容电流值来确定。当接地电容电流小于规定值时，可采用高电阻接地方式，当接地电容电流值大于规定值时，可采用低电阻接地方式。

（2）消弧线圈的应用

①消弧线圈接地系统，在正常运行情况下，中性点的长时间电压位移不应超过系统标称相电压的15%。②消弧线圈接地系统故障点的残余电流不宜超过10A,必要时可将系统分区运行。消弧线圈宜采用过补偿运行方式。

4结语

高压供配电系统要选择最佳的接地方式要考虑电力变压器的绝缘等级和中性点有关设备制造问题，结合系统要求和电压等级综合考虑，还需考虑系统的绝缘水平及经济性，继电保护的灵敏性及可靠性，供电系统的可靠性以及未来系统发展的可能性。中性点接地方式直接影响到系统设备绝缘水平的选择、系统过电压水平及过电压保护元件的选择、继电保护方式、系统的运行可靠性、通讯干扰等，在选择中性点接地方式时必须进行具体分析且全面考虑。

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【作者简介】

姓名：吴莉莉 工作单位：山东电力建设第三工程有限公司 职务：电气专业工程师

姓名：郁章斌 工作单位：山东电力建设第三工程有限公司 职务：调试专业主管

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