不接地系統接地選線分析

賴 超，徐 婷

(長沙有色冶金設計研究院有限公司 湖南 長沙 410019）

1 中低壓配電系統的接地方式及特點

1.1 中性點不接地系統

對經容抗接地系統，實際上是中性點不接地系統。此容抗性系統是由電網中的電纜線路、電動機、變壓器以及架空線路對耦合電容所的組成。如果單相接地發生故障時，發生故障的故障點電流通過為單相接地電容電流。在發生單相接地故障時，非故障相抵地電壓升高，而相間電壓未能遭到破壞，所以不會影響三相電設備的供電。在電網接地發生故障時，因單相接地電容電流不大，所引起的熱效應為電網各元件的絕緣所能承受，在故障狀態仍然可以運行1～2小時。

目前，我國中壓電網普遍采用中性點不接地系統，并積累了相當多的運行經驗，但要求：電纜線路的組成系統，接地電容電流且不大于30A。

1.2 中性點經電阻接地系統

根據經中性點接地電阻限制后的接地電流大小，可分為經高阻接地和經低阻接地二種方式。①中性點經高阻接地方式。當供配電系統采用中性點經高阻接地后，其特點是使流過接地點的電阻性電流不小于電容性電流，系統可以帶接地故障運行。與中性點不接地方式相比，高阻接地可以簡化接地故障的檢測手段，降低過電壓水平。②中性點經低阻接地方式。《火力發電廠廠用電設計技術規定》中明確，高壓廠用電系統的接地電容電流大于7A時，中性點宜采用低阻接地方式。

1.3 中性點經消弧線圈接地系統

二次側電阻以及消弧線圈，補償電容電流，接地點的綜合電流保持在10A以下，并達到自動熄弧、持續保持供電的目的。這一方式的保護和運行比較復雜，接地裝置投資較高。

1.4 中性點直接接地系統

中性點直接接地系統屬大接地短路電流系統，220kV及以上系統采用中性點直接接地系統[1]。

2 中性點不接地系統的保護方式

中性點不接地系統配置簡單，發生單相接地時故障時，故障點的電流很小，三相之間的線電壓仍保持對稱，允許帶故障運行2小時，供電連續性好，因此，在中壓配電系統中廣泛采用。

（1）中性點不接地系統在單相接地故障時的特點。如下圖1示，當C相接地時，C相對地電壓為零，非故障A、B相電壓增大為額定電壓的倍。三相中的負荷和線電壓是對稱的。

圖1不接地系統單相接地故障示意圖

各相電壓為：

由非故障相流向故障點的電容電流為：

故障點電容電流為A、B兩相電容電流矢量和：

上述關系可由如下向量圖表示：

圖2 C相接地時向量圖

對于一個具體中壓供配電系統，有電源和多條饋線，其示例接線圖如下：

圖3 不接地系統單相接地故障電容電流分布圖

從圖中看出，每一條饋線和電源均有電容存在，忽略線路阻抗，當饋線ⅢC相接地時，電壓為與全系統C相對地，全系統非故障相電容電流均流經系統接地點。

對非故障饋線，如饋線Ⅰ，C相電容電流為零，A、B相流過本饋線的電容電流，在線路始端反映的零序電流為：

同樣，其它非故障線路上也存在相同的零序電流，其方向由母線指向線路。

在故障線路上，非故障A、B相流過本饋線的電容電流，該線路始端反映的零序電容電流為：

即故障線路零序電流為全系統非故障線路的非故障相對地電容電流的總和，其方向由線路指向母線。

由以上分析，可以得出以下結論：①在發生單相接地時，全系統都將出現零序電壓；②非故障線路上出現的零序電流，其值等于本線路各相對地電容電流的和，電流方向由母線指向線路；③故障線路上，零序電流等于系統中非故障線路各相對地電容電流的和，電流方向由線路指向母線[2]。

2.2 中性點不接地系統單相接地的保護

根據單相系統接地特點進行分析，采用如下的保護方式：①零序電壓保護。在母線上裝設絕緣監測裝置，利用接地故障時出現的零序電壓，來判斷是否發生單相接地。②零序電流保護。利用故障線路的零序電流為最大的特點，實現有選擇性的保護。在實際應用中，可能受系統規模、被保護的線路長度、零序電流的精度等因素的影響，會出現誤判斷情況。③零序功率方向保護。故障線路與非故障線路的零序方向不同的原理，實現有選擇性的保護。

[1]中華人民共和國國家標準《交流電氣裝置的過電壓保護和絕緣配合設計規范》（GB/T50064-2014）；

[2]水利電力部西北電力設計院編《電力工程電氣設計手冊（電氣一次部分）》，水利電力出版社。