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1、第八章第八章 电力系统中性点接地方式电力系统中性点接地方式 8 8-1 1 概概 述述 电力系统三相交流发电机、变压器接成星形绕组的公共点，称为电力电力系统三相交流发电机、变压器接成星形绕组的公共点，称为电力系统中性点。电力系统中性点与大地间的电气连接方式，称为电力系统中系统中性点。电力系统中性点与大地间的电气连接方式，称为电力系统中性点接地方式。我国电力系统广泛采用的中性点接地方式主要有三种，即：性点接地方式。我国电力系统广泛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。不接地，经消弧线圈接地和直接接地。根据主要运行特征，可将电力系统按中性点接地方式归纳为两大类：根据
2、主要运行特征，可将电力系统按中性点接地方式归纳为两大类：（1 1）非有效接地系统或小接地电流系统。）非有效接地系统或小接地电流系统。含含中性点不接地中性点不接地、经消弧线经消弧线圈接地及经高阻抗接地的系统。圈接地及经高阻抗接地的系统。通常这类系统有通常这类系统有 3 3，1 1。当发生。当发生单单相接地故障时，接相接地故障时，接地电流被限制到较小数值，非故障相的对地稳态电压可能达到线电压。地电流被限制到较小数值，非故障相的对地稳态电压可能达到线电压。（2 2）有效接地系统或大接地电流系统。）有效接地系统或大接地电流系统。含含中性点直接接地及经低阻抗中性点直接接地及经低阻抗接地的系统。接地的系统
3、。通常这类系统有通常这类系统有 3 3，1 1。当发生。当发生单单相接地故障时，接相接地故障时，接地电流有较大数值，非故障相的对地稳态电压不超过线电压的地电流有较大数值，非故障相的对地稳态电压不超过线电压的 8080。电力系统的中性点接地方式是一个涉及到多方面的综合性技术问题。电力系统的中性点接地方式是一个涉及到多方面的综合性技术问题。包括：短路电流大小、供电可靠性、过电压大小及绝缘配合、继电保护合包括：短路电流大小、供电可靠性、过电压大小及绝缘配合、继电保护合自动装置的配置及动作状态、自动装置的配置及动作状态、系统稳定、通信干扰等等。系统稳定、通信干扰等等。8 8-2 2 中性点非有效接地系
4、统中性点非有效接地系统 一、中性点不接地系统一、中性点不接地系统 中性点不接地又叫做中性点绝缘。在这种系统中，中性点对地的电位中性点不接地又叫做中性点绝缘。在这种系统中，中性点对地的电位是不固定的，在不同的情况下，它可能具有不同的数值。中性点对地的电是不固定的，在不同的情况下，它可能具有不同的数值。中性点对地的电位偏移称为中性点位移。中性点位移的程度，对系统绝缘的运行条件来说位偏移称为中性点位移。中性点位移的程度，对系统绝缘的运行条件来说是至为重要的。是至为重要的。1 1中性点不接地系统的正常运行中性点不接地系统的正常运行 中性点不接地系统正常运行时，中性点的对地电位，称为不对称电压，中性点不
5、接地系统正常运行时，中性点的对地电位，称为不对称电压，用用 表示。表示。=+()取取 为参考量，即为参考量，即 =，=，=()其中：其中：=+，=,+=考虑到三相泄漏电导考虑到三相泄漏电导、大致相同，以大致相同，以表示表示:=()=+()=+()近似地代表中性点不接地系统正常运行时不对称电压近似地代表中性点不接地系统正常运行时不对称电压 与相电压与相电压的比值（因的比值（因 ），称为系统的不对称度。），称为系统的不对称度。=+()代表系统的泄漏电导与电容电纳的比值，称为系统的阻尼率。代表系统的泄漏电导与电容电纳的比值，称为系统的阻尼率。可见：不对称电压可见：不对称电压 的产生，主要是由于导线的
6、不对称排列而使各的产生，主要是由于导线的不对称排列而使各相对地电容不相等的故缘。相对地电容不相等的故缘。中性点接地与否，对输电无任何影响。中性点接地与否，对输电无任何影响。1 1）当架空线路经过完全换位时，各相导线的对地电容是相等，这时）当架空线路经过完全换位时，各相导线的对地电容是相等，这时中性点中性点对地没有电位偏移，或说中性点与地电位相同，各相对地对地没有电位偏移，或说中性点与地电位相同，各相对地电压等电压等于该相电源电压，电压相量图如图中的虚线所示。于该相电源电压，电压相量图如图中的虚线所示。电缆线路与上下述情况相同，即其不对称度为零。电缆线路与上下述情况相同，即其不对称度为零。无论三
7、芯或单无论三芯或单芯，芯线对接地的电缆金属外层都处于对称位置。芯，芯线对接地的电缆金属外层都处于对称位置。2 2）当架空线路不换位或换位不完全时，各相导线的对地电容不等，）当架空线路不换位或换位不完全时，各相导线的对地电容不等，这时中性点这时中性点对地存在电位偏移，或说中性点与地电位不同，电源电压三对地存在电位偏移，或说中性点与地电位不同，电源电压三角形由图中的虚线位置移到了实线位置，各相对地电压（点划线）不再对角形由图中的虚线位置移到了实线位置，各相对地电压（点划线）不再对称。称。一般情况下，架空线路的不对称程度为一般情况下，架空线路的不对称程度为 0.50.51.51.5，个别可达，个别可
8、达2.52.5，即，即 较小可忽略不计，近似认为中性点电位为零。对于水平布置较小可忽略不计，近似认为中性点电位为零。对于水平布置的三相架空的三相架空导线，即使不进行三相换位，其不对称程度也只有导线，即使不进行三相换位，其不对称程度也只有 3.53.5左右，左右，在近似计算中也在近似计算中也可以忽略不计。可以忽略不计。2 2中性点不接地系统的单相接地故障中性点不接地系统的单相接地故障 （1 1）金属性接地（接地电阻为零）。）金属性接地（接地电阻为零）。上上图表示系统在图表示系统在相相点发生金属点发生金属性接地时的情况，并忽略泄漏电导。设中性点的位移电压为性接地时的情况，并忽略泄漏电导。设中性点的
9、位移电压为，这时，这时 =+=()、相的对地电压相应为相的对地电压相应为 =+=+=()故障点的零序电压故障点的零序电压()为为 =+=（）、相相的电容电流分别为的电容电流分别为 =（）=（）=+=（）式中式中，为三相对地电容的为三相对地电容的算术算术平均值。电压、电流相量关系如图平均值。电压、电流相量关系如图所所示。示。由以上分析可知，当中性点不接地系统发生单相金属性接地时：由以上分析可知，当中性点不接地系统发生单相金属性接地时：1 1）中性点对地电压）中性点对地电压 与接地相的相电压大小相等、方向相反，并与接地相的相电压大小相等、方向相反，并等于电网中出现的零序电压。等于电网中出现的零序电
10、压。2 2）故障相的对地电压降为零；两健全相的对地电压升高为相电压）故障相的对地电压降为零；两健全相的对地电压升高为相电压的的 倍，即升高到线电压，其相位差不再是倍，即升高到线电压，其相位差不再是 120120，而是，而是 6060。三个。三个线电线电压仍保持对称和大小不变，故对电力用户的继续工作没有影响，这是这种压仍保持对称和大小不变，故对电力用户的继续工作没有影响，这是这种系统的系统的主要优点主要优点。但各种设备的绝缘水平应按线电压来设计。但各种设备的绝缘水平应按线电压来设计。3 3）两）两个个健全相的电容电流相应地增大为正常时相对地电容电流的健全相的电容电流相应地增大为正常时相对地电容电
11、流的 倍，分别超前相应的相对地电压倍，分别超前相应的相对地电压 9090；而流过接地点的单相接地电流；而流过接地点的单相接地电流 为正常时相对地电容电流的为正常时相对地电容电流的 3 3 倍，并超前倍，并超前 9090。（2 2）经过渡电阻）经过渡电阻接地。仍忽略绝缘泄漏电导，并设三相对地电容接地。仍忽略绝缘泄漏电导，并设三相对地电容相等为相等为。当。当相接地时，线路各相对地导纳为：相接地时，线路各相对地导纳为：=+，=+=()=+()表示系统单相接地时中性点位移电压表示系统单相接地时中性点位移电压 与与相电压相电压的比值，称为的比值，称为接地系数。当接地系数。当0 0 时，时，=，即上述金属
12、性接地情况；当，即上述金属性接地情况；当为有限数为有限数值时，值时，1。经过经过相接地点的接地电流为：相接地点的接地电流为：=（8 81818）可见，当发生经过一定的过渡电阻可见，当发生经过一定的过渡电阻单相接地时，中性点对地电压单相接地时，中性点对地电压 较故障相的相电压小，两者相位差小于较故障相的相电压小，两者相位差小于 180180，所以，故障相的对地电压，所以，故障相的对地电压将大于零而小于相电压，而健全相的对地电压则大于相电压而小于线电压，将大于零而小于相电压，而健全相的对地电压则大于相电压而小于线电压，这时接地电流将较金属性接地时要小。这时接地电流将较金属性接地时要小。单相接地时，
13、接地电流单相接地时，接地电流 的大小与网络的电压、频率和相对地电容的大小与网络的电压、频率和相对地电容 C C的大小有关，而电容的大小有关，而电容 C C 的大小则与电力网的结构、布置方式、相间距离、的大小则与电力网的结构、布置方式、相间距离、导线对地高度、杆塔型式、导线长度等因素有关。总的来说，接地电流较导线对地高度、杆塔型式、导线长度等因素有关。总的来说，接地电流较之负荷电流要小得多，不会引起线路继电保护动作跳闸。之负荷电流要小得多，不会引起线路继电保护动作跳闸。电网单相接地的电容电流可用下式近似估算电网单相接地的电容电流可用下式近似估算 =+（）式中式中，、分别为架空线路和电缆线路长度（
14、分别为架空线路和电缆线路长度（kmkm）；）；为电网额定线电压为电网额定线电压（kVkV）。）。变电所中的电气设备所引起的电容电流增值，可变电所中的电气设备所引起的电容电流增值，可按表估算按表估算 表表 8 81 1 变电所引起的电容电流增值变电所引起的电容电流增值 额定低压（额定低压（kVkV）6 10 35 63 110 电容电流增值（）电容电流增值（）18 16 13 12 10 单相接地时所产生的接地电流将在故障处形成电弧。电弧的大小与接单相接地时所产生的接地电流将在故障处形成电弧。电弧的大小与接地电流成正比。当接地电流不大时，则电流过零值时电弧将自行熄灭；当地电流成正比。当接地电流不
15、大时，则电流过零值时电弧将自行熄灭；当接地电流较大（接地电流较大（30A30A 以上）时，将形成稳定的电弧；当接地电流大于以上）时，将形成稳定的电弧；当接地电流大于 5 510A10A 而小于而小于 30A30A 时，有可能时，有可能形成一种不稳定的间歇性电弧，将会引起较严形成一种不稳定的间歇性电弧，将会引起较严重的过电压。重的过电压。由于中性点不接地系统的前述特点及上述原因，在发生单相地时，一由于中性点不接地系统的前述特点及上述原因，在发生单相地时，一般只动作于信号（利用中性点位移电压）而不动作于跳闸，系统可继续运般只动作于信号（利用中性点位移电压）而不动作于跳闸，系统可继续运行行 2h2h
16、。3 3适用范围适用范围 有利的方面：有利的方面：电力网中的故障以单相接地为最多，而电力网中的故障以单相接地为最多，而 63kV63kV 及以下的及以下的电力网，由于单相接地电流不大，一般接地电弧均能自行熄灭，所以，这电力网，由于单相接地电流不大，一般接地电弧均能自行熄灭，所以，这种电力网采用中性点不接地方式最为适宜。种电力网采用中性点不接地方式最为适宜。不利的方面：不利的方面：随电压等级的提高随电压等级的提高 ，将导致绝缘投资的增加，同时接地，将导致绝缘投资的增加，同时接地电流也将增大；接地电流相对于大接地电流系统而言，接地电流较小，继电流也将增大；接地电流相对于大接地电流系统而言，接地电流
17、较小，继电保护配置和整定困电保护配置和整定困难。难。根据上述情况，在我国，中性点不接地方式的适用范围为：根据上述情况，在我国，中性点不接地方式的适用范围为：1 1）电压小于）电压小于 500V500V 的装置（的装置（380/220V380/220V 的照明装置除外）；的照明装置除外）；2 2）3 310kV10kV 电力网，当单相接地电流小于电力网，当单相接地电流小于 30A30A 时；如要求发电机能时；如要求发电机能带单相接地故障运行，则当与发电机有电气连接的带单相接地故障运行，则当与发电机有电气连接的 3 310kV10kV 电力网的单相电力网的单相接地电流小于接地电流小于 5A5A 时
18、；时；3 3）202063kV63kV 电力网，当单相接地电流小于电力网，当单相接地电流小于 10A10A 时。时。如不满足上述条件，通常将中性点经消弧线圈接地、经低电阻接地或如不满足上述条件，通常将中性点经消弧线圈接地、经低电阻接地或直接接地。直接接地。二、中性点经消弧线圈接地系统二、中性点经消弧线圈接地系统 在在 3 363kV63kV 系统中，当单相接地电流超过上述规定数值时，为防止单系统中，当单相接地电流超过上述规定数值时，为防止单相接地电相接地电流时产生稳定或间隙性电弧，应采取减小接地电流的措施。通常流时产生稳定或间隙性电弧，应采取减小接地电流的措施。通常的做法是在中性点于地之间接入
19、消弧线圈。的做法是在中性点于地之间接入消弧线圈。消弧线圈是一个具有铁芯的可调电感线圈，它的导线电阻很小，电抗消弧线圈是一个具有铁芯的可调电感线圈，它的导线电阻很小，电抗很大。当很大。当发生单相接地故障时，可产生一个与接地电容电流发生单相接地故障时，可产生一个与接地电容电流 的大小相近、的大小相近、方向相反的电感电流方向相反的电感电流，从而对电容电流进行补偿。通常把，从而对电容电流进行补偿。通常把=称为称为补偿度或调谐度。中性点经消弧线圈接地的电网又称为补偿电网。补偿度或调谐度。中性点经消弧线圈接地的电网又称为补偿电网。1 1消弧线圈结构简介消弧线圈结构简介 消弧线圈有多种类型，包括离线分级调匝
20、式、在线分级调匝式、气隙消弧线圈有多种类型，包括离线分级调匝式、在线分级调匝式、气隙可调铁芯式、气隙可调可调铁芯式、气隙可调柱塞式、直流偏磁式、直流磁阀式、调容式、五柱柱塞式、直流偏磁式、直流磁阀式、调容式、五柱式等。式等。离线分级调匝式消弧线圈离线分级调匝式消弧线圈，其外形和小容量单相变压器相似，有油箱、其外形和小容量单相变压器相似，有油箱、油枕、玻璃管油表及信号温度计，而内部实际上是一只具有分段（即带气油枕、玻璃管油表及信号温度计，而内部实际上是一只具有分段（即带气隙）铁芯的电感线圈。隙）铁芯的电感线圈。在铁芯柱上设有主线圈，在铁轭上设有电压测量线圈（即信号线圈）。在铁芯柱上设有主线圈，在
21、铁轭上设有电压测量线圈（即信号线圈）。在主线圈的接地端装有次级额定电流为在主线圈的接地端装有次级额定电流为 5A5A 的电流互感器。的电流互感器。消弧线圈均装有改变线圈的串联连接匝数（从而调节补偿电流）的分消弧线圈均装有改变线圈的串联连接匝数（从而调节补偿电流）的分接头。电压测量线圈也有分接头，以便得到合适的变比。当补偿网络的线接头。电压测量线圈也有分接头，以便得到合适的变比。当补偿网络的线路长度增减或某一台消弧线圈退出运行时，都应考虑对消弧线圈切换分接路长度增减或某一台消弧线圈退出运行时，都应考虑对消弧线圈切换分接头，使其头，使其补偿值适应改变后的情况。这种消弧线圈不允许带负荷调整补偿补偿值
22、适应改变后的情况。这种消弧线圈不允许带负荷调整补偿电流，切换分接头时需先将消弧线圈断开，所以称为电流，切换分接头时需先将消弧线圈断开，所以称为“离线分级调匝式离线分级调匝式”。2 2中性点经消弧线圈接地系统的正常运行中性点经消弧线圈接地系统的正常运行 图中，图中，、分别为消弧线圈的电感及有功损耗（或称铁内损失）等分别为消弧线圈的电感及有功损耗（或称铁内损失）等值电阻，值电阻，很大。其导纳为很大。其导纳为 =（）与中性点不接地系统类似，仍取与中性点不接地系统类似，仍取 为参考量，并为参考量，并认为三相泄漏电导均认为三相泄漏电导均等于等于 g g，可推导得，可推导得 =（）=+（）=+（）式中式中
23、=+，为对地全电导；，为对地全电导；的表达式同式（的表达式同式（8 8-5 5）；）；为电网为电网的阻尼率，一般约为的阻尼率，一般约为 5 5；称为电网的脱谐度，增大称为电网的脱谐度，增大可降低正常运行时可降低正常运行时中性点位移电压中性点位移电压，但，但也不能选得过大，否则将影响单相接地时的消弧也不能选得过大，否则将影响单相接地时的消弧效果。效果。一般选在一般选在 1010左右。左右。3 3中性点经消弧线圈接地系统的单相接地中性点经消弧线圈接地系统的单相接地 与前述中性点不接地系统一样，忽略对地泄漏电导及消弧线圈损耗电与前述中性点不接地系统一样，忽略对地泄漏电导及消弧线圈损耗电导，并认为三相
24、对地电容均为导，并认为三相对地电容均为，当，当相发生单相金属性接地时有式（相发生单相金属性接地时有式（8 8-8 8）（8 8-1414）关系。）关系。这时消弧线圈处于中性点电压这时消弧线圈处于中性点电压 下，则有一感性电流下，则有一感性电流 流过线圈流过线圈 =（）其绝对值为其绝对值为 =总的接地电流为总的接地电流为 +=+=其绝对值为其绝对值为 +=+=（）补偿度和脱谐度可表达为补偿度和脱谐度可表达为 =（）=（）适当选择消弧线圈的电抗值，亦即适当选择脱谐度适当选择消弧线圈的电抗值，亦即适当选择脱谐度，可使得，可使得与与的的数值相近或相等。数值相近或相等。对对补偿的结果，使接地处的电流变得
25、很小或等于零，补偿的结果，使接地处的电流变得很小或等于零，电弧将自行熄灭。此外，当电流经过零值而电弧熄灭之后，消弧线圈的存电弧将自行熄灭。此外，当电流经过零值而电弧熄灭之后，消弧线圈的存在还可以显著减小故障相电压的恢复速度，从而减小电弧重燃的可能性。在还可以显著减小故障相电压的恢复速度，从而减小电弧重燃的可能性。4 4中性点经消弧线圈接地系统的运行方式中性点经消弧线圈接地系统的运行方式 根据消弧线圈的根据消弧线圈的对对电网电网的补偿的补偿程度，补偿电网有三种运行方式。程度，补偿电网有三种运行方式。（1 1）全补偿方式）全补偿方式：=，即，即=、=，亦即，亦即 =（或（或=）。接地电容电流将全部
26、被补偿，接地处的电流为零。）。接地电容电流将全部被补偿，接地处的电流为零。=（）采用全补偿使接地电流为零似乎是一件理想的事，但这种情况下，电采用全补偿使接地电流为零似乎是一件理想的事，但这种情况下，电网处于串联谐振的状态，使正常运行时的中性点位移电压大为升高，造成网处于串联谐振的状态，使正常运行时的中性点位移电压大为升高，造成三相对地长期严重偏移三相对地长期严重偏移，对设备绝缘不利，因而是不允许的。经消弧线圈，对设备绝缘不利，因而是不允许的。经消弧线圈接地系统，在正常运行情况下，中性点的长时间位移电压不应超过额定相接地系统，在正常运行情况下，中性点的长时间位移电压不应超过额定相电压的电压的 1
27、515。所以，电力系统一般都不采用全补偿方式（安装自动跟踪消。所以，电力系统一般都不采用全补偿方式（安装自动跟踪消弧装置除外）。弧装置除外）。（2 2）欠补偿方式）欠补偿方式：，即，即 ，亦即，亦即 ）。）。接地处有电容性欠补偿电流接地处有电容性欠补偿电流 。这时有。这时有 （）（3 3）过补偿方式）过补偿方式：，即，即 、（或（或 ）。）。接地处有电容性过补偿电流接地处有电容性过补偿电流 。这时有。这时有 1时，时，相位与相位与 相反，使相反，使、相的对地电压相的对地电压、高于正常时的相电压高于正常时的相电压。当当 3 3 时，则时，则=.，=.，而，而()=.()（2 2）当）当 1 1
28、时，时，0 0，=，=，健全相电压保，健全相电压保持不变。而持不变。而()=()。（3 3）当）当 1 1 时，时，相位与相位与 相同，使相同，使、相的对地电压相的对地电压、低于正常时的相电压。当低于正常时的相电压。当相对相对很小，可忽略不计时，很小，可忽略不计时，=.，这时健全相的这时健全相的=.；而；而()=.()。单相接地短路电流将引起继电保护装置动作，迅速将故障部分切除因单相接地短路电流将引起继电保护装置动作，迅速将故障部分切除因而，这种系统的最大长期工作电压为运行相电压。而，这种系统的最大长期工作电压为运行相电压。但是，由于发生单相接地时要切断供电，这将影响供电的可靠性，为但是，由于
29、发生单相接地时要切断供电，这将影响供电的可靠性，为了弥补这个缺点，在线路上广泛地采用自动重合闸装置。了弥补这个缺点，在线路上广泛地采用自动重合闸装置。此外，较此外，较大的单相接地电流将加重断路器的工作条件，并可能使设备大的单相接地电流将加重断路器的工作条件，并可能使设备遭到严重损坏；同时，单相接地电流将产生单相磁场，从而对附近的通信遭到严重损坏；同时，单相接地电流将产生单相磁场，从而对附近的通信线路和信号装置产生电磁干扰。线路和信号装置产生电磁干扰。为了限制单相接地电流（但应保证继电保护装置能可靠动作），减少接为了限制单相接地电流（但应保证继电保护装置能可靠动作），减少接地装置的投资，通常只将
30、电网中一部分变压器的中性点直接接地。地装置的投资，通常只将电网中一部分变压器的中性点直接接地。总的来说，中性点直接接地系统的主要优点是，在单相接地时非故障总的来说，中性点直接接地系统的主要优点是，在单相接地时非故障相的对地电压接近于相电压，从而使电网的绝缘水平和造价降低。目前，相的对地电压接近于相电压，从而使电网的绝缘水平和造价降低。目前，我国我国 110kV110kV 及以上的电网基本上都采用中性点直接接地。及以上的电网基本上都采用中性点直接接地。二、中性点经低值电阻接地二、中性点经低值电阻接地 由于城市建设的需要，城市电网和工业企由于城市建设的需要，城市电网和工业企业配电网中，电缆线路所占
31、业配电网中，电缆线路所占的比例愈来愈大，而它的电容电流是同样长度架空线路的的比例愈来愈大，而它的电容电流是同样长度架空线路的 25255050 倍，使倍，使某些电网出现消弧线圈容量不足的情况。所以，中性点经低值电阻接地在某些电网出现消弧线圈容量不足的情况。所以，中性点经低值电阻接地在这些电网中得到应用。这些电网中得到应用。1 1单相接地的简要分析单相接地的简要分析 设中性点经低值电阻设中性点经低值电阻接地，电网每相对地电容为接地，电网每相对地电容为。发生单相（仍。发生单相（仍设设相）金属性接地时，其故障点的零序网络为相）金属性接地时，其故障点的零序网络为与与（一相对地容抗）（一相对地容抗）的并
32、联电路，则的并联电路，则 =+=()设故障时通过设故障时通过、的零序电流分别为的零序电流分别为、，=，则，则也即是故障时通过也即是故障时通过的电流的电流与三相对地电容电流与三相对地电容电流之比。由于之比。由于=，即，即=，于是得，于是得 +，+，()设设=，当，当+=时，将产生串联谐振。此时，时，将产生串联谐振。此时，=+，代入式（代入式（8 8-3636）可得两个健全相对地电）可得两个健全相对地电压压、与与的关系式。取不同的的关系式。取不同的值（如值（如 1.01.0、1.51.5、2.02.0、3.03.0）可求）可求得相应的得相应的、值。并可看出，这种电网一相（本例为值。并可看出，这种电
33、网一相（本例为相）接地时，超相）接地时，超前于故障相的那一相（本例为前于故障相的那一相（本例为相）的对地电压，总是大于滞后相（相）的对地电压，总是大于滞后相（相）相）的对地电压，且超前相的对地电压随的对地电压，且超前相的对地电压随增大而减小。增大而减小。2 2接地电阻的选择接地电阻的选择 （1 1）中性点经低电阻接地系统应设置有选择性的、立即切除接地故障）中性点经低电阻接地系统应设置有选择性的、立即切除接地故障的保护装置，其电阻值选取应为该保护装置提供足够大的电流，使保护装的保护装置，其电阻值选取应为该保护装置提供足够大的电流，使保护装置可靠动作；限制暂态过电压在置可靠动作；限制暂态过电压在.
34、以下是第二项指标。系统供电可靠以下是第二项指标。系统供电可靠性问题，可按负荷的重要性采取相应的措施。性问题，可按负荷的重要性采取相应的措施。（2 2）由于这种系统发生单相接地时要求接地故障立即断开，所以）由于这种系统发生单相接地时要求接地故障立即断开，所以值值允许大些，例如允许大些，例如 2 2 以上。但当以上。但当3 3 时，从限制过电压效果来看，已变化时，从限制过电压效果来看，已变化不大。为此，不大。为此，取取 2 23 3，即，即由下式计算由下式计算 =()（3 3）以电缆为主的配电网，其）以电缆为主的配电网，其较大，采用较大的较大，采用较大的值；以架空线为值；以架空线为主的配电网，其主
35、的配电网，其较小，采用较小的较小，采用较小的值。值。（4 4）选择）选择时，可按照配电网远景规划可能达到的时，可按照配电网远景规划可能达到的值来考虑。值来考虑。（5 5）中性点经低电阻接地系统中，单相接地短路电流较大，从数百安）中性点经低电阻接地系统中，单相接地短路电流较大，从数百安至数千安不等，其对电信系统的影响与中性点直接接地系统相似，需慎重至数千安不等，其对电信系统的影响与中性点直接接地系统相似，需慎重考虑。考虑。（6 6）单相接地故障电）单相接地故障电流通过接地装置的接地电阻时，将产生电位升高，流通过接地装置的接地电阻时，将产生电位升高，此高电位将直接传递到低压侧的中性导体（此高电位将
36、直接传递到低压侧的中性导体（）和保护导体（）和保护导体（）上，可）上，可能引起低压侧过电压，给低压用户带来威胁。能引起低压侧过电压，给低压用户带来威胁。8 84 4 各种接地方式的比较与适用范围各种接地方式的比较与适用范围 一、各种接地方式的比一、各种接地方式的比较较 1 1电气设备和线路的绝缘水平电气设备和线路的绝缘水平 中性点接地方式不同的系统，其电气设备和线路的绝缘的工作条件有中性点接地方式不同的系统，其电气设备和线路的绝缘的工作条件有很大差别。很大差别。主要表现在：主要表现在：（1 1）系统的最大长期工作电压不同；）系统的最大长期工作电压不同；（2 2）作用在绝缘上的各种内部过电压不同
37、；）作用在绝缘上的各种内部过电压不同；（3 3）作用在绝缘上的大气过电压不同。）作用在绝缘上的大气过电压不同。电气设备和线路的绝缘水平，实际上取决于上述三种电压中要求电气设备和线路的绝缘水平，实际上取决于上述三种电压中要求最高最高的一种，一般是由后两种过电压决定。的一种，一般是由后两种过电压决定。由前面论述已知，中性点有效接地系统的最大长期工作电压为运行相由前面论述已知，中性点有效接地系统的最大长期工作电压为运行相电压，而中性点非有效接地系统为运行线电压（因可带单相接地运行电压，而中性点非有效接地系统为运行线电压（因可带单相接地运行 2 2）；）；内部过电压是在最大长期工作电压的基础上产生和发
38、展，因而前者数值也内部过电压是在最大长期工作电压的基础上产生和发展，因而前者数值也必然较小；有关研究表明，对后两种过电压，前者较后者低必然较小；有关研究表明，对后两种过电压，前者较后者低 2020左右，所左右，所以其绝缘水平可比后者降低以其绝缘水平可比后者降低 2020左右。总之，从过电压和绝缘水平的观点左右。总之，从过电压和绝缘水平的观点来看，采用接地程度愈高的中性点接地方式就愈有利。来看，采用接地程度愈高的中性点接地方式就愈有利。降低绝缘水平的经济意义随额定电压的不同而异。在降低绝缘水平的经济意义随额定电压的不同而异。在 110kV110kV 及以上的及以上的高压系统中，变压器等电气设备的
39、造高压系统中，变压器等电气设备的造价几乎与其绝缘水平成比例地增加，价几乎与其绝缘水平成比例地增加，因此，在采用中性点有效接地时，设备造价将大约可降低因此，在采用中性点有效接地时，设备造价将大约可降低 2020左右；在左右；在 3 335kV35kV 的系统中，绝缘费用占总成本费用的比例较小，采用中性点有效接地的系统中，绝缘费用占总成本费用的比例较小，采用中性点有效接地方式来降低绝缘水平，意义不大。方式来降低绝缘水平，意义不大。2 2继电保护工作的可靠性继电保护工作的可靠性 在中性点不接地或经消弧线圈接地的系统中，单相接地电流往往比正在中性点不接地或经消弧线圈接地的系统中，单相接地电流往往比正常
40、负荷电流常负荷电流小得多，因而要实现有选择性的接地保护就比较困难，一般仅小得多，因而要实现有选择性的接地保护就比较困难，一般仅作用于信号（无选择性）。而在大接地电流系统中，由于接地电流较大，继作用于信号（无选择性）。而在大接地电流系统中，由于接地电流较大，继电保护一般都能够迅速而准确地切除故障线路，实现有选择性、高灵敏度电保护一般都能够迅速而准确地切除故障线路，实现有选择性、高灵敏度的接地保护比较容易，且保护装置结的接地保护比较容易，且保护装置结构简单，工作可靠。因此，从继电保构简单，工作可靠。因此，从继电保护的观点出发，显然以采用大接地电流的中性点接地方式较为有利。护的观点出发，显然以采用大
41、接地电流的中性点接地方式较为有利。3 3供电的可靠性与故障范围供电的可靠性与故障范围 这方面，大接地电流系统相对小接地电流系统而言，存在着下列缺点：这方面，大接地电流系统相对小接地电流系统而言，存在着下列缺点：（1 1）任何部分发生单相接地时都必须将其切除，在发生永久性故障时，）任何部分发生单相接地时都必须将其切除，在发生永久性故障时，自动重合闸装置动作不会成功，供电将较长时间中断。要使重要用户供电自动重合闸装置动作不会成功，供电将较长时间中断。要使重要用户供电不中断，必须有其他供电途径，例如采用双回路、环网等。不中断，必须有其他供电途径，例如采用双回路、环网等。（2 2）巨大的接地短路电流，
42、将产重很大的电动力和热效应，可能导致）巨大的接地短路电流，将产重很大的电动力和热效应，可能导致设备损坏和故障范围扩大。设备损坏和故障范围扩大。(3 3）由于断路器的跳、合闸机会增多，从而增加了断路器的维）由于断路器的跳、合闸机会增多，从而增加了断路器的维修工作修工作量。量。（4 4）巨大的接地短路电流将引起电压急剧降低，可能）巨大的接地短路电流将引起电压急剧降低，可能破坏破坏系统动态稳系统动态稳定。定。相反，小接地电流系统不仅可避免上述缺点，而且发生单相接地故障相反，小接地电流系统不仅可避免上述缺点，而且发生单相接地故障后，还容许后，还容许继续运行一段时间，运行人员有较充裕的时间来处理故障。继
43、续运行一段时间，运行人员有较充裕的时间来处理故障。因此，从供电可靠性和故障范围的观点来看，小接地电流系统，特别因此，从供电可靠性和故障范围的观点来看，小接地电流系统，特别是经消弧线是经消弧线圈接地的系统，具有明显的优点。圈接地的系统，具有明显的优点。4 4对通信和信号系统的干扰对通信和信号系统的干扰 当电网正常运行时，如果三相对称，则不论中性点接地方式如何，中当电网正常运行时，如果三相对称，则不论中性点接地方式如何，中性点的位性点的位移电压都等于零，各相电流及对地电压数值相等，相位相差移电压都等于零，各相电流及对地电压数值相等，相位相差 120120，因而它们在线路周围空间各点所形成的电场和磁
44、场均彼此因而它们在线路周围空间各点所形成的电场和磁场均彼此抵消，不会对邻抵消，不会对邻近通信和信号系统产生干扰。如果三相有些不对称，干扰也并不严重。近通信和信号系统产生干扰。如果三相有些不对称，干扰也并不严重。当电网发生单相接地故障时，出现三相零序电压、电流，它们所建立当电网发生单相接地故障时，出现三相零序电压、电流，它们所建立的电磁场的电磁场不能彼此抵消，从而在邻近通信线路或信号系统感应出电压来，不能彼此抵消，从而在邻近通信线路或信号系统感应出电压来，形成强大的干扰源，电流愈大，干扰越严重。因而，从干扰的角度来看，形成强大的干扰源，电流愈大，干扰越严重。因而，从干扰的角度来看，中性点直接接地
45、的方式最为不利，但其延续时间最短；而小接地电流电网，中性点直接接地的方式最为不利，但其延续时间最短；而小接地电流电网，特别是经消弧线圈接地的电网，一般不会产生严重的干扰问题，但其延续特别是经消弧线圈接地的电网，一般不会产生严重的干扰问题，但其延续时间较长。时间较长。当干扰严重时，虽然可以依靠增大通信线路与电力线路之间的距离来当干扰严重时，虽然可以依靠增大通信线路与电力线路之间的距离来减低干扰减低干扰的程度或采取其它防护措施，但有时受环的程度或采取其它防护措施，但有时受环境，地理位置等条件的境，地理位置等条件的限制，将难以实现或使投资大量增加，甚至成为选择中性点接地方式的决限制，将难以实现或使投
46、资大量增加，甚至成为选择中性点接地方式的决定因素。定因素。二、中性点接地方式的选择二、中性点接地方式的选择 1 1220kV220kV 及以上电网及以上电网 在这类电网中，降低过电压与绝缘水平的考虑占首要地位，因为它对在这类电网中，降低过电压与绝缘水平的考虑占首要地位，因为它对设备价设备价格和整个系统建设投资的影响甚大，而且这类电网的单相接地电流格和整个系统建设投资的影响甚大，而且这类电网的单相接地电流具有很大的有功分量，恶化了消弧线圈的消弧效果。所以，目前世界各国具有很大的有功分量，恶化了消弧线圈的消弧效果。所以，目前世界各国在这类电网中都无例外地采用中性点直接接地或经低阻抗接地方式。在这类
47、电网中都无例外地采用中性点直接接地或经低阻抗接地方式。2 2110110154kV154kV 电网电网 对这类电网，上述几个因素都对选择中性点接地方式有影响。各国、对这类电网，上述几个因素都对选择中性点接地方式有影响。各国、各地区因各地区因具体条件和对上述具体条件和对上述几个因素考虑的侧重点不同，所采用的接地方几个因素考虑的侧重点不同，所采用的接地方式也不同。有些国家采用直接接地方式（如美国、英国、俄罗斯等），而有式也不同。有些国家采用直接接地方式（如美国、英国、俄罗斯等），而有些国家则采用消弧线圈接地的方式（如德国、日本、瑞典等）。在我国，些国家则采用消弧线圈接地的方式（如德国、日本、瑞典等
48、）。在我国，110kV110kV 电网大部分采用直接接地方式；必要时，也有经电阻、电抗或消弧电网大部分采用直接接地方式；必要时，也有经电阻、电抗或消弧线圈接地。线圈接地。3 33 363kV63kV 电网电网 这种电力网，绝缘水平对电网建设费用和设备投资的影响不如这种电力网，绝缘水平对电网建设费用和设备投资的影响不如 110kV110kV及以上电网显著。另外，这种电网一般不装设或不是沿全线装设避雷线，及以上电网显著。另外，这种电网一般不装设或不是沿全线装设避雷线，所以，通常总是从供电可靠性与故障后果出发选择中性点接地方式。当单所以，通常总是从供电可靠性与故障后果出发选择中性点接地方式。当单相接
49、地电流不大于规定数值时，宜采用不接地方式，相接地电流不大于规定数值时，宜采用不接地方式，否则可采用经消弧线否则可采用经消弧线圈接地的方式。但也有例外。圈接地的方式。但也有例外。城市或企业内部以电缆为主的城市或企业内部以电缆为主的 6 635kV35kV 系统（不包括发电厂厂用电及系统（不包括发电厂厂用电及煤炭企业用电系统），单相接地电流较大时，可采用经低值电阻接地方式（单煤炭企业用电系统），单相接地电流较大时，可采用经低值电阻接地方式（单相接地故障瞬时跳闸）。以架空线路为主的相接地故障瞬时跳闸）。以架空线路为主的 6 610kV10kV 系统，单相接地电流系统，单相接地电流较小时，为防止谐振、
50、间歇性电弧接地过电压等对设备的损害，可采用经较小时，为防止谐振、间歇性电弧接地过电压等对设备的损害，可采用经高值电阻接地方式。高值电阻接地方式。4 41000V1000V 以下电网以下电网 这种电网绝缘水平低，通常仅用熔断器保护，故障所带来的影响也不这种电网绝缘水平低，通常仅用熔断器保护，故障所带来的影响也不大。因此，大。因此，中性点接地方式对各方面的影响都不显著，可以选择中性点接中性点接地方式对各方面的影响都不显著，可以选择中性点接地或不接地的方式。但对地或不接地的方式。但对 3803802 220V20V 的三相四线制电网，其中性点是直接的三相四线制电网，其中性点是直接接地的，这完全是从安