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

一、前言

三相交流電力系統(tǒng)的中性點與大地之間電氣連接的方式，稱為電網(wǎng)中性點接地方式，一般分為中性點直接接地、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)一般都采用中性點直接接地方式，在發(fā)生單相接地故障時，故障電流很大，繼電保護裝置能迅速斷開故障線路，系統(tǒng)設備承受過電壓的時間很短，可以使電網(wǎng)中設備的絕緣水平降低，從而降低電網(wǎng)的造價。

6~35kV配電網(wǎng)一般都采用中性點不接地方式，它是指采用中性點不接地、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，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計的，所以允許短時運行而不切斷故障設備，從而提高了供電可靠性。

由電纜線路構成的配電系統(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)運行可靠性具有良好的效果。

本風電場的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)運行方式。

二、中性點不接地和經(jīng)電阻接地方式的比較

(一)中性點不接地方式

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)瞬時性單相接地故障占故障總數(shù)的60%～70%，瞬時性單相接地故障時不需要馬上跳閘，從而提高電網(wǎng)的穩(wěn)定性。

2、中性點不接地系統(tǒng)的特點：

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

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

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

4)當Ic>10A時，可能產(chǎn)生過電壓倍數(shù)相當高的間歇性電弧接地過電壓，這種過電壓持續(xù)時間長，過電壓遍及全網(wǎng)，對網(wǎng)內絕緣較差的設備、有絕緣弱點的設備、絕緣強度較低的旋轉電機等都存在較大的威脅，在一定程度上影響電網(wǎng)的安全運行。因間歇電弧過電壓引起的不同相的兩點或多點接地、燒毀主設備、造成嚴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、甚至燒毀主設備的事故常有發(fā)生。

6)簡單、經(jīng)濟。

(二)中性點經(jīng)電阻接地方式

中性點經(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、中性點經(jīng)高電阻接地方式：

中性點經(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，單相接地故障電流Ijd<10A，中性點接地電阻值一般為數(shù)百歐姆至上千歐姆。中性點經(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，一般認為單相接地故障時通過中性點電阻的電流10A100A時為小電阻接地方式。中性點經(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、中性點經(jīng)小電阻接地方式的優(yōu)點：

1)自動清除故障，運行維護方便。

2)可快速切斷接地故障點，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備

3)減少絕緣老化，延長設備使用壽命，提高設備可靠性。

4)因接地電流高達幾百安以上，繼電保護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。

7)能消除弧光接地過電壓中的5次諧波，避免事故擴大為相間短路。

4、以電纜線路為主的風電場配電網(wǎng)的特點：

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、大風等)影響小，瞬時接地故障很少，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，接地電弧為封閉性電弧，電弧不易自行熄滅，如不及時跳閘，很容易造成相間短路，擴大事故。

4)電纜為弱絕緣設備。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，由于查找故障點時間較長，電纜長時間承受工頻或暫態(tài)過電壓作用，易發(fā)展成相間故障，造成一線或多線跳閘。相關的統(tǒng)計結果表明，有30%單相接地故障在查找故障點過程中，引起跳閘或閃絡。

5)接地故障時要求繼電保護及時動作跳開故障線路。

鑒于電纜線路的以上特性，綜合考慮本風電場的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、中性點接地電阻阻值的選擇

(一)、中性點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選擇。

小電阻接地方式電阻值的選擇：IR=Uph/Rn

Rn—中性點電阻;

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，當發(fā)生單相接地故障時，故障點電弧從熄滅到重燃的時間一般為半個周期，在這半個周期內，非故障相對地電容中的電荷將通過中性點接地電阻Rn向大地泄放，電荷泄放的規(guī)律為Q0e-t/式中，τ為電荷泄放時間常數(shù)，其值為：τ=Rn×3C0，Rn為中性點電阻，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，隨著K值增加弧光過電壓相應降低。但是弧光過電壓倍數(shù)的降低與K值的關系并非直線關系，當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。大量的試驗和計算表明，當IR=Ic時，在半個周期內可將電網(wǎng)對地電容的電荷泄放到只有0.043Q0，這時可將間歇性弧光過電壓倍數(shù)限制在2.5倍以內。當IR=4Ic時，可將間歇性弧光過電壓倍數(shù)限制在2倍以內，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、按保證繼電保護靈敏度的要求選擇

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

在中性點經(jīng)小電電阻或電阻接地系統(tǒng)中，當發(fā)生金屬性單相接地時，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遠遠大于IC。L，線路的零序保護是按躲過本線路的對地電容電流進行整定的，單相接地時，故障電流遠遠大于整定植，保護靈敏度是完全可以保證的。

3、從對人身安全方面考慮

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

中性點經(jīng)小電阻接地系統(tǒng)在發(fā)生單相接地故障時，由于保護能正確動作跳閘，在短時間內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間內脫離電源，大大減小對觸電人員的傷害程度。另一方面，由于保護動作跳閘的時間很短，人員在保護動作的時限內接觸故障點的概率是非常小的。也就大大的減少了單相接地故障時造成人身傷害事故機會。電纜線路在發(fā)生單相接地時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，一般不會造成危險的跨步電壓和接觸電壓。