淺談配電變壓器接地優化

中圖分類號：TB 文獻標識碼：A 文章編號：1008-925X(2012)O8-0137-02

摘要：對于配變變壓器的接地方式，電力設備接地設計技術，低壓電力設備接地裝置的接地電阻，不宜超過4 Ω。架空配電線路及設備運行總如容量在100 kVA 及以上的變壓器其接地裝置的接地電阻不應大于4 Ω ，每個重復接地裝置的接地電阻不應大于10 Ω;總容量在100 kVA 以下的變壓器，其接地裝置的接地電阻不應大于10 Ω ，且重復接地不應少于3 處。中性點直接接地的低壓電力網中的中性線，應在電源點接地，在配電線路的干線和分干線(支線) 終端處應重復接地;在線路引入車間或大型建筑物處，也應將中性線重復接地。配電變壓器低壓側中性點的工作接地電阻，一般不大于4 Ω ， 100 kVA 以下配變可不大于10 Ω ，并要求在一年四季中均符合這個要求。城鎮、電力用戶宜采用TN－C 系統。由此可見配變的接地重要問題。

關鍵詞：配變 接地 優化

1、變壓器優化接地的要求

我國低壓配電系統絕大多數是中性點接地系統。在這種系統中， 配電變壓器高壓側避雷器接地端、低壓繞組中性點和配電變壓器外殼共用一套接地裝置。相關規程規定: 當配電變壓器容量為100 kV·A 及以下時， 接地電阻不得大于10Ω; 當配電變壓器容量大于100 kV·A 時， 接地電阻不得大于4 Ω。配電變壓器接地不良或接地電阻超過上述規定值， 雖然危險， 但由于它不像相線那樣， 一有故障就會造成停電， 因而常常被人們忽視。為了保證設備和人身安全， 對配電變壓器接地裝置不應忽視， 而應該認真對待。

1.1 接地裝置對土壤的要求：接地裝置要敷設在低電阻率的區域里。因為接地裝置的接地電阻和土壤電阻率近似成正比關系。

1.2 接地裝置所用材料及規格要求：接地裝置應盡可能利用自然接地極， 如電力排灌站廠房的結構鋼筋、水泵的管道系統等， 但應保證接頭處有可靠的電氣連接。

1.3 人工接地極連接的要求：水平接地極的連接宜采用焊接。水平接地極與垂直接地極的連接， 也應采用焊接。

1.4 對人工接地極敷設的要求：人工接地極的敷設深度一般來說是越深越好。因為埋得越深， 接地電阻越小。但隨著深度的增加， 施工難度增加很大， 而接地電阻卻降低甚微， 得不償失。故規程建議埋深為0.6～0.8 m。

2、變壓器優化接地應注意的問題

2.1采用TN-C系統需注意的問題：配電變壓器低壓側中性點接地， 并與高壓側避雷器接地共用一個接地裝置， 適應于大量采用的低壓系統為TN和IT 但是如采用IT制式， 則中性點就不能接地。需防爆的場所最好采用系統， 中性點不接地， 外殼單獨接地， 這樣相線碰地或碰外殼， 電流很小， 不會產生火花， 可有效地防止爆炸。

2.2 鋁材在土壤中極易被腐蝕， 所以不能用鋁線或鋁排作接地極。

2.3 變壓器低壓側中性點接地

配變低壓側中性點接地也稱工作接地。工作接地一般有以下兩項作用:一個減輕一相接地的危險。中性點采取不接地系統若發生一相接地，則中性線及設備外殼對地是相電壓(人體接觸十分危險，其它兩相電壓對地升到線電壓，故障時間越長，觸電危險性就越設備外殼直接接而不接零時，存在觸電危險大。中性點采取工作接地方式，發生一相接地時，中性線及設備外殼對地電壓比較低。因為，中性點接地電阻R0 ≤4 Ω ，可以把設備對地電壓限制在安全范圍之內。

另外，減輕高壓竄入低壓的危險。在配變低壓側中性點接地條件下，若10 kV/ 0. 4 kV 的配變發生高壓線圈對低壓線圈擊穿時，10 kV 高壓系統的單相接地故障電流(電容電流，通常為數安培) 可通過中性點接地電阻( R0 ≤4 Ω) 形成分壓回路。此時低壓中性線及設備外殼上電壓U0 較低見。

2.4重復接地：在零線上多處接地(重復接地) 的作用；對重復接地的要求：戶外架空線路、 架空線路的終端，分支線超過200 m 的分支處以及沿線每1 km 處零線均應重復接地；高低壓線路同桿敷設時，共同敷設段的兩端低壓零線應重復接地；車間內部、外殼作為零線的低壓電力電纜，應重復接地。

2.5.接地裝置的形式：農村低壓電力技術規程要求，配電變壓器的工作接地，車間、作坊的接地及零線的重復接地裝置，宜采用復合式環形閉合接地網。在接地網中，重直接地體(可用長2. 5～3. 0 m ，直徑為50 mm 的鍍鋅鋼管或50 mm ×50mm ×5 m 的角鋼) 不少于2 根。水平接地網(用50 mm ×5 mm 的鍍鋅扁鋼埋深不少于0. 6 m) ，面積不少于100 m2 組成，接地體之間應采用焊接。接地網的工頻接地電阻可按式

(1) 計算: Re =ρ(1/ 4 R + 1/ L) (1)式中 Re ———工頻接地電阻，Ω;

R ———接地網的等效半徑，m;

L ———水平接地體和垂直接地體的總長度，m;

ρ———電阻率，Ω ·m(砂質粘土為100 ，黃土為250 ，砂土為500) 。

通常情況下ρ值取100 Ω ·m ，接地網等值半徑取10 m ，垂直接地體長度和水平接地體長度之和達到60 m 時， Re = 4. 15 Ω ，便可滿足配變中性點接地電阻的要求。接地裝置施工完成以后，還要實測接地電阻值，使之符合要求。

2.6變壓器中性點不接地運行的優點

2.6.1供電可靠性較高：當電網發生單相接地故障時，三相線電壓和相電流變化甚小。由于不構成短路回路，單相接地電流對用戶供電影響不大。但是，必須在較短時間(一般2小時)內迅速清除故障，以免故障擴大。由于短時間內不致跳閘，供電可靠性較高。

2.6.1對通信和信號系統的干擾小:三相基本對稱運行時，電力線對周圍空間形成的電磁場不大，不會對通訊和信號系統產生干擾影響。同理，由于變壓器中性點不接地的電路單相接地電流較小，對鄰近的通訊線路和信號系統等弱電干擾也較小。對于農電網中心點不接地小系統單相接地電弧均能自動熄滅。

2.7變壓器中點不接地的缺點

2.7.1絕緣水平要求高:單相接地時，非故障相對地電壓升高√3倍。所以，在這種電網中的設備絕緣水平高和費用大。

2.7.存在弧光接地過電壓的危險:單相接地電流不大時，電流流過零值時的電弧將自行熄滅，故障消失;單相接地電流大于30安時，產生穩定電弧，將形成持續性弧光接地，將會損壞設備并導致兩相甚至三相短路;當接地電流大于10安小于30安時，有可能產生一種不穩定的間歇性電弧，隨之將出現弧光過電壓，幅值可達2.5至3倍相電壓，足以危及整個電網的絕緣。在變壓器的中性點裝設消弧線圈形成的電感電流與電容電流相補償，將使接地電流限止，甚至近于零，從而消除了接地處的電弧以及由它產生和危害。

2.7.3接地繼電保護的選擇困難:因而要實現靈敏的有選擇性的保護就比較困難，特別是經消弧線圈接地的電力網更困難。

2.7.4斷線可能引起諧振過電壓:導線的開斷、開關不同期切合和熔斷器不同期熔斷將引起鐵磁諧振過電壓。由斷線引起的諧振過電壓可能導致避雷器爆炸，負載變壓器的相序反傾和電氣設備絕緣閃絡等現象。

2.7.5電磁式電壓互感器的諧振過電壓:由于電網參數不對稱，出現中性點位移，常會引起鐵磁諧振過電壓，使電磁式電壓互感器的高壓保險絲頻繁熔斷，或造成互感器本身的燒毀。限制和消除鐵磁諧振過電壓的措施：選用勵磁特性較好的電壓互感器或改用電容式互感器。

從以上分析可知， 正確的接線應是: 變壓器外殼的保護接地線經避雷器橫擔與避雷器的接地引下線相連后接地， 低壓側中性線的工作接地與另一側的接地極相連。