摘要：闡述了小電阻接地系統(tǒng)的特點(diǎn)，繼電保護(hù)的配置，并對其故障現(xiàn)象進(jìn)行分析、判斷、處理。

一、前言

三相交流電力系統(tǒng)的中性點(diǎn)與大地之間電氣連接的方式，稱為電網(wǎng)中性點(diǎn)接地方式，一般分為中性點(diǎn)直接接地、不接地、經(jīng)消弧線圈或電阻接地等方式。

我110kV電壓等級的電網(wǎng)一般都采用中性點(diǎn)直接接地方式，在發(fā)生單相接地故障時(shí)，故障電流很大，繼電保護(hù)裝置能迅速斷開故障線路，系統(tǒng)設(shè)備承受過電壓的時(shí)間很短，可以使電網(wǎng)中設(shè)備的絕緣水平降低，從而降低電網(wǎng)的造價(jià)。

6~35kV配電網(wǎng)一般都采用中性點(diǎn)不接地方式，它是指采用中性點(diǎn)不接地、經(jīng)消弧線圈或電阻接地的系統(tǒng)。在該系統(tǒng)中，如發(fā)生單相接地時(shí)，由于線電壓的大小和相位不變(仍對稱)，且系統(tǒng)絕緣又是按線電壓設(shè)計(jì)的，所以允許短時(shí)運(yùn)行而不切斷故障設(shè)備，從而提高了供電可靠性。

由電纜線路構(gòu)成的配電系統(tǒng)，單相接地故障電容電流較大，因單相接地過電壓燒壞設(shè)備的事故概率大大增加，為了解決這一矛盾，可以采用中性點(diǎn)經(jīng)電阻接地方式，其對降低系統(tǒng)過電壓水平、抑制諧振過電壓、提高系統(tǒng)運(yùn)行可靠性具有良好的效果。

本風(fēng)電場的35kV線路采用全電纜及電纜和架空混合兩種方式，電纜較長，電容電流大，因此35kV系統(tǒng)采用小電阻接地系統(tǒng)運(yùn)行方式。

二、中性點(diǎn)不接地和經(jīng)電阻接地方式的比較

(一)中性點(diǎn)不接地方式

1、適用范圍

適用于單相接地故障電容電流Ic<10A、以架空線路為主的配電網(wǎng)。此類型電網(wǎng)瞬時(shí)性單相接地故障占故障總數(shù)的60%～70%，瞬時(shí)性單相接地故障時(shí)不需要馬上跳閘，從而提高電網(wǎng)的穩(wěn)定性。

2、中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)的特點(diǎn)：

1)單相接地故障電流小于10A，故障點(diǎn)電弧可以自熄，熄弧后故障點(diǎn)絕緣可以自行恢復(fù)。

2)單相接地時(shí)不破壞系統(tǒng)對稱性，可以帶故障運(yùn)行一段時(shí)間，以便查找故障線路。

3)單相接地故障時(shí)，非故障相對地工頻電壓升高倍，在中性點(diǎn)不接地電網(wǎng)中，各種設(shè)備的絕緣要按線電壓的要求來設(shè)計(jì)。

4)當(dāng)Ic>10A時(shí)，可能產(chǎn)生過電壓倍數(shù)相當(dāng)高的間歇性電弧接地過電壓，這種過電壓持續(xù)時(shí)間長，過電壓遍及全網(wǎng)，對網(wǎng)內(nèi)絕緣較差的設(shè)備、有絕緣弱點(diǎn)的設(shè)備、絕緣強(qiáng)度較低的旋轉(zhuǎn)電機(jī)等都存在較大的威脅，在一定程度上影響電網(wǎng)的安全運(yùn)行。因間歇電弧過電壓引起的不同相的兩點(diǎn)或多點(diǎn)接地、燒毀主設(shè)備、造成嚴(yán)重停電的事故有多次發(fā)生。

5)系統(tǒng)發(fā)生諧振過電壓引起電壓互感器熔斷器熔斷、燒毀PT、甚至燒毀主設(shè)備的事故常有發(fā)生。

6)簡單、經(jīng)濟(jì)。

(二)中性點(diǎn)經(jīng)電阻接地方式

中性點(diǎn)經(jīng)電阻接地方式可分為三種：經(jīng)高阻接地、經(jīng)中電阻接地和經(jīng)小電阻接地。

1、中性點(diǎn)經(jīng)高電阻接地方式：

中性點(diǎn)經(jīng)高阻接地方式適用于對地電容電流Ic<10A的配電網(wǎng)，單相接地電流大于允許值的大型發(fā)電機(jī)，單相接地故障電流Ijd<10A，中性點(diǎn)接地電阻值一般為數(shù)百歐姆至上千歐姆。中性點(diǎn)經(jīng)高阻接地可以消除大部分諧振過電壓，對單相間歇弧光接地過電壓具有一定的限制作用。

2、中性點(diǎn)經(jīng)中電阻和小電阻接地方式：

中電阻和小電阻之間沒有統(tǒng)一的界限，一般認(rèn)為單相接地故障時(shí)通過中性點(diǎn)電阻的電流10A100A時(shí)為小電阻接地方式。中性點(diǎn)經(jīng)中電阻和小電阻接地方式適用于以電纜線路為主、瞬時(shí)性單相接地故障很少的、系統(tǒng)電容電流比較大的城市配網(wǎng)、發(fā)電廠廠用電系統(tǒng)及大型工礦企業(yè)配電系統(tǒng)。

3、中性點(diǎn)經(jīng)小電阻接地方式的優(yōu)點(diǎn)：

1)自動(dòng)清除故障，運(yùn)行維護(hù)方便。

2)可快速切斷接地故障點(diǎn)，過電壓水平低，能消除諧振過電壓，可采用絕緣水平較低的電纜和電氣設(shè)備

3)減少絕緣老化，延長設(shè)備使用壽命，提高設(shè)備可靠性。

4)因接地電流高達(dá)幾百安以上，繼電保護(hù)有足夠的靈敏度和選取行，不存在選線上的問題。

5)可降低火災(zāi)事故的概率。

6)可采用通流容量大、殘壓低的無間隙氧化鋅避雷器作為電網(wǎng)的過電壓保護(hù)。

7)能消除弧光接地過電壓中的5次諧波，避免事故擴(kuò)大為相間短路。

4、以電纜線路為主的風(fēng)電場配電網(wǎng)的特點(diǎn)：

1)單位長度的電纜線路的電容電流比架空線路電容電流大10幾倍，以電纜為主的配電網(wǎng)對地電容電流都比較大。

2)電纜線路受外界環(huán)境條件(雷電、外力、樹木、大風(fēng)等)影響小，瞬時(shí)接地故障很少，接地故障一般都是永久性故障。

3)電纜線路發(fā)生接地故障時(shí)，接地電弧為封閉性電弧，電弧不易自行熄滅，如不及時(shí)跳閘，很容易造成相間短路，擴(kuò)大事故。

4)電纜為弱絕緣設(shè)備。例如，35kV交聯(lián)聚乙稀電纜的三十分鐘工頻耐壓為65KV，而一般35kV配電設(shè)備的絕緣水平為85kV。在消弧線圈接地系統(tǒng)中，由于查找故障點(diǎn)時(shí)間較長，電纜長時(shí)間承受工頻或暫態(tài)過電壓作用，易發(fā)展成相間故障，造成一線或多線跳閘。相關(guān)的統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明，有30%單相接地故障在查找故障點(diǎn)過程中，引起跳閘或閃絡(luò)。

5)接地故障時(shí)要求繼電保護(hù)及時(shí)動(dòng)作跳開故障線路。

鑒于電纜線路的以上特性，綜合考慮本風(fēng)電場的9條35kV全電纜(少量架空)線路，電纜長，電容電流大的情況，35kV系統(tǒng)采用小電阻接地系統(tǒng)方式是必要的。

三、中性點(diǎn)接地電阻阻值的選擇

(一)、中性點(diǎn)電阻值的選擇必須根據(jù)電網(wǎng)的具體條件，主要考慮限制間隙弧光接地過電壓的倍數(shù)、繼電保護(hù)的靈敏度、對通訊線路的干擾、接觸電壓及跨步電壓等因素，按綜合效果最佳的原則進(jìn)選擇。

小電阻接地方式電阻值的選擇：IR=Uph/Rn

Rn—中性點(diǎn)電阻;

Uph—額定相電壓;

IR—電網(wǎng)單相接地故障是流過Rn的電流;

Ic—電網(wǎng)電容電流;

K=IR/Ic

1、按限制弧光接地過電壓的要求選擇

中性點(diǎn)接地電阻限制弧光接地過電壓的原理是電阻的耗能作用，當(dāng)發(fā)生單相接地故障時(shí)，故障點(diǎn)電弧從熄滅到重燃的時(shí)間一般為半個(gè)周期，在這半個(gè)周期內(nèi)，非故障相對地電容中的電荷將通過中性點(diǎn)接地電阻Rn向大地泄放，電荷泄放的規(guī)律為Q0e-t/式中，τ為電荷泄放時(shí)間常數(shù)，其值為：τ=Rn×3C0，Rn為中性點(diǎn)電阻，Q0為電網(wǎng)每相對地電容中儲存的電荷。電荷泄放的速度與K值有關(guān)，隨著K值增加弧光過電壓相應(yīng)降低。但是弧光過電壓倍數(shù)的降低與K值的關(guān)系并非直線關(guān)系，當(dāng)K值大于4后，再增加K值，降低弧光過電壓的效果就不明顯了。大量的試驗(yàn)和計(jì)算表明，當(dāng)IR=Ic時(shí)，在半個(gè)周期內(nèi)可將電網(wǎng)對地電容的電荷泄放到只有0.043Q0，這時(shí)可將間歇性弧光過電壓倍數(shù)限制在2.5倍以內(nèi)。當(dāng)IR=4Ic時(shí)，可將間歇性弧光過電壓倍數(shù)限制在2倍以內(nèi)，一般選取IR=(1~4)Ic即可滿足限制間歇性弧光過電壓的要求。

2、按保證繼電保護(hù)靈敏度的要求選擇

中性點(diǎn)經(jīng)電阻接地系統(tǒng)是通過各條線路的零序保護(hù)來判斷故障線路的，當(dāng)某條線路發(fā)生單相接地故障時(shí)，該線路的零序保護(hù)動(dòng)作，跳開本線路的斷路器，使故障點(diǎn)與電源隔離。所以，在選擇中性點(diǎn)接地電阻Rn時(shí)，要保證每條線路的零序保護(hù)都有足夠的靈敏系數(shù)。

在中性點(diǎn)經(jīng)小電電阻或電阻接地系統(tǒng)中，當(dāng)發(fā)生金屬性單相接地時(shí)，流過故障線路的零序故障電流Ijd=IR2+ICΣ2，流過非故障線路的零序電流為線路本身的電容電流IC。L，Ijd遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于IC。L，線路的零序保護(hù)是按躲過本線路的對地電容電流進(jìn)行整定的，單相接地時(shí)，故障電流遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于整定植，保護(hù)靈敏度是完全可以保證的。

3、從對人身安全方面考慮

中性點(diǎn)經(jīng)小電阻接地配電網(wǎng)在發(fā)生單相接地故障時(shí)，通過故障點(diǎn)的接地短路電流比較大，引起故障點(diǎn)地電位升高，故障點(diǎn)的跨步電壓、接觸電壓可能會超過允許值。如果此時(shí)人員接近故障點(diǎn)或者是接觸故障電器有可能會造成人員傷亡。所以從降低故障點(diǎn)的跨步電壓和接觸電壓角度考慮，IR值越小越好，即中性點(diǎn)接地電阻阻值越大越越好。

中性點(diǎn)經(jīng)小電阻接地系統(tǒng)在發(fā)生單相接地故障時(shí)，由于保護(hù)能正確動(dòng)作跳閘，在短時(shí)間內(nèi)使接地故障線路失去電源，一方面可使觸電人員在很短的時(shí)間內(nèi)脫離電源，大大減小對觸電人員的傷害程度。另一方面，由于保護(hù)動(dòng)作跳閘的時(shí)間很短，人員在保護(hù)動(dòng)作的時(shí)限內(nèi)接觸故障點(diǎn)的概率是非常小的。也就大大的減少了單相接地故障時(shí)造成人身傷害事故機(jī)會。電纜線路在發(fā)生單相接地時(shí)由于外皮的分流作用，入地電流僅有一小部分，所以引起的地電位升高也比較小，一般不會造成危險(xiǎn)的跨步電壓和接觸電壓。