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高電阻接地方式及應用

文檔作者：平紹勛，姜亞南，石健，周鑫文檔來源：如皋供電公司		點擊數(shù)：	更新時間： 2024年11月24日
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2005年3月
第6卷第3期
電力設備
Electncal Ecluipment
Mar．2005
VOI．6 NO．3
高電阻接地方式及應用
平紹勛，姜亞南，石 健，周 鑫
(如皋供電公司，江蘇省 如皋市226500)
摘要：10 kV配網(wǎng)小電容電流(1O A 以下)仍會產生單相接地弧光過電壓。通過對配電網(wǎng)中性點不同接地方式的比
較，得出了采用高電阻接地方式從經(jīng)濟和技術上都優(yōu)于消弧線圈方式的結論。文章還分析了高電阻接地方式消諧
的依據(jù)和特點，并介紹了幾種具體接線方式，如z型線圈+高壓電阻；z型線圈+單相接地變壓器+低壓電阻等，還
總結了高電阻接地的3種保護方式。
關鍵詞：高電阻；過電壓；Z型變壓器；消弧線圈；配電網(wǎng)
中圖分類號：TM862
0 引言
10 kV配電系統(tǒng)一般為中性點不接地系統(tǒng)，當發(fā)生
單相接地故障時可容許它運行2 h，這是該系統(tǒng)的特點。
但當發(fā)生接地故障時接地點會產生間歇性弧光，從而產
生較高的諧振過電壓，威脅系統(tǒng)的安全。為保障系統(tǒng)安
全運行，通常采用消弧線圈接地方式以防止產生過電壓，
但當系統(tǒng)電容較小如電容電流在l0 A以下時，因它投資
費用較高，則體現(xiàn)不出這種方法的優(yōu)越性。
1 配電網(wǎng)中性點不同接地方式的比較
從表1可見，當系統(tǒng)的電容電流小于l0 A時，高
電阻接地方式在經(jīng)濟和技術上均具有明顯的優(yōu)勢；而
中電阻接地方式僅適用于系統(tǒng)的電容電流小于50 A
的條件；不接地系統(tǒng)按目前標準DL／T 620- 1997規(guī)
定適用于系統(tǒng)電容電流小于l0 A的條件，但這一標
準已成為有爭議的問題，因為在系統(tǒng)中已出現(xiàn)過電容
電流小于l0 A時的過電壓事故；消弧線圈和小電阻
接地方式目前已有成熟的經(jīng)驗，小電阻接地方式適用
于大電容電流的電纜線路。
表1 配電網(wǎng)中性點不同接地方式的比較
2 接地電阻與過電壓的關系
中性點經(jīng)電阻接地的系統(tǒng)相當于在零序阻抗
上并聯(lián)了一電阻R，此電阻可以起到抑制諧振過電壓
的作用。接地電流的電阻分量， 與電容分量， 的比
值越大，非故障相上的過電壓就越低，如圖1所示。
圖1中，當，R／Ic>2時，過電壓在2 5pu以下。
出
捌
圖1 過電壓與， ／，c關系圖
3 高電阻接地消諧的依據(jù)
(1)華北電力大學在做模擬試驗時證實：在系統(tǒng)
電容電流超過5 A的情況下，發(fā)生單相接地故障時能
產生弧光接地過電壓。
(2)近幾年來，在10 kV系統(tǒng)中如皋供電公司曾發(fā)
生幾起電容電流低于10 A(6．1、9．2、6．9 A)時的過電壓
事故，造成設備損壞、主變壓器跳閘和母線停電等。實踐
證明：電容電流在5～10 A范圍內的消諧問題不容忽視。
(3)通過對消弧線圈與高電阻接地方式的技術
經(jīng)濟比較可知，在小電容電流條件下，高電阻接地方
式明顯優(yōu)越于消弧線圈接地方式。
(4)《交流電氣裝置的過電壓保護和絕緣配合》
第3．1．5款指出：6 kV和10 kV配電系統(tǒng)以及發(fā)電廠
廠用電系統(tǒng)中，當單相接地故障電流較小時，為防止
諧振、間歇性過電壓等對設備的損害，可采用高電阻
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60 電力設備 第6卷第3期
接地方式。
(5)美國在600 V到39 kV的中低壓工業(yè)企業(yè)供
電系統(tǒng)中采用高電阻接地方式已有30多年歷史，并
制定有IEEE標準。
4 高電阻接地的IEEE定義
中性點高電阻接地系統(tǒng)，按美國IEEE 142—1991
標準規(guī)定：“在接地系統(tǒng)中，通常有目的地用接人電阻
來限制接地故障電流到10 A或以下，使本系統(tǒng)電流
繼續(xù)流過一段時間而不致加重設備的損壞。高電阻
接地系統(tǒng)的電阻設計應滿足 ≤ ? 以防止產生弧
光接地過電壓。 為系統(tǒng)每相的零序電阻， 。為系
統(tǒng)中每相對地分布電容之和?！?
5 高電阻接地的特點和應用
(1)抑制單相接地暫態(tài)過電壓，即不大于2．5倍
相電壓。為了抑制暫態(tài)過電壓，應使系統(tǒng)接地故障電
流大于系統(tǒng)的電容電流，即I > 。
(2)高電阻接地允許帶故障運行2 h，也可以由
用戶自行選擇定時或快速跳閘。
(3)它可用于廣大的農村變電站、城鎮(zhèn)變電站、
商業(yè)專用變電站及系統(tǒng)電容電流小于10 A 的變
電站。
(4)工業(yè)專用變電站(110／10 kV或35／10 kV)
供電半徑短，電容電流值一般小于10 A。因單相接
地后需立即停電清除故障，故會給工業(yè)企業(yè)造成
廢品、損壞機器設備、人身傷亡或釋放出危害環(huán)境
的物質、釀成火災或爆炸等系列損失，所以相比較而
言采用高電阻接地方式則有充分時間查找故障、轉移
負荷。
(5)高電阻接地裝置與消弧線圈相比具有結構
簡單、價格便宜、易于維護且不存在選線上和手拉手
的問題等優(yōu)越之處。因此在小電容電流系統(tǒng)中，高電
阻接地方式有較明顯的優(yōu)勢。
6 高電阻接地的幾種方式
由于一般主變10 kV側都為三角形接法，需要制
造人為中性點。通?？刹捎脄型變壓器，三個單相變
壓器接成Y，d形接線方式，也可以用三相Y，d變壓器。
現(xiàn)介紹幾種具體接線方式：
(1)Z型線圈+高壓電阻接線方式，如圖2所
示。這種接線方式是利用z型變壓器中的人造中性
點與高壓電阻相連，電阻的另一端接地。
(2)Z型線圈+單相接地變壓器+低壓電阻接
線方式，如圖3所示。這種接線方式是利用z型變壓
器中的人造中性點與一單相變壓器連接，變壓器低壓
側并接一低壓電阻。
(3)N，d(開口)+低壓電阻接線方式。如圖4
圖2 Z型線圈+高壓電阻接線方式示意圖
圖3 z型線圈+單相接地變壓器+
低壓電阻接線方式示意圖
圖4 N，d(開口)+低壓電阻接線方式示意圖
所示。該種接線方式為一種變壓器結構即N，d，所不
同的是其三角形的接法是開口的。當系統(tǒng)正常運行
時開口處電壓為0，當系統(tǒng)單相接地時電壓為三相電
壓之和。
7 Z型變壓器結構及特征
由于一般電網(wǎng)變電站的主變壓器都使用Y，d
的接法或Y，yn，d的連接法，特別是10 kV配網(wǎng)系統(tǒng)
都無中性點引出。接地變壓器的功能是在電網(wǎng)正常
運行時有很高的勵磁阻抗，繞組中只流過較小的勵
磁電流或因中性點電壓偏移而引起的持續(xù)電流(此值
一般較小)。當系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時，接地變壓
器繞組對正序、負序電流都呈現(xiàn)高阻抗，而對零序
電流則呈現(xiàn)低阻抗，因此這一零序電流經(jīng)過接地變壓
器中性點電阻或消弧線圈而起到減小電網(wǎng)的電流和
抑制過電壓的作用。為此，該接地變壓器的結構就必
須采用曲折形的繞組連接法，并在中性點處引出中性
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經(jīng)驗交流 平紹勛等：高電阻接地方式及應用 61
點套管，以便加裝消弧線圈或接地電阻。其連接圖如
圖5所示。
0 A B C
每一繞組的電壓就不應為6 070 V／2，因為每相繞組
中的2個繞組的夾角是120。，故每個繞組的電壓應是
3 505 V 。
如果圖5所示的z型連接的變壓器通過三相平
衡負荷，它流過的電流僅是勵磁電流，因而它顯示出
高阻抗作用。而當出現(xiàn)中性點位移時，該繞組會出現(xiàn)
極小的阻抗，因為每一鐵心柱上的2個繞組反極性串
聯(lián)，它們在每一鐵心柱上產生的磁通相互抵消，所以
當系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時，變壓器對地能產生故障
申．流。
一一一一一一一一一一一一一一一一一i 8 應用
圖5 z型變壓器繞組連接示意圖
從圖5可見，接地變壓器由6個繞組組成，每
一鐵心柱上有2個繞組，然后反極性串聯(lián)成曲折形
的星形繞組，即Al繞組的末端與B2繞組的末端
相連，同樣，B1繞組的末端與C2的末端繞組相連，然
后A2、B2、C2的首端相連則形成曲折變壓器的中性
點O。
圖6表示了各繞組間的矢量關系。從圖6的矢
量關系可見，如果繞組A、B、C間的電壓為10 500 V，則
其相電壓符合星形連接法，應為10 500／ =6 070 V。
C
圖6 Z型接地變壓器各繞組矢量關系圖
高電阻接地的保護方式可分為3種：
(1)系統(tǒng)單相接地運行2 h。該方式適用于工業(yè)
和商業(yè)供電要求較高的企業(yè)，在2 h內消除障礙或轉
移負荷使損失減少到最小，但是接地變壓器和電阻的
容量較大。
(2)系統(tǒng)單相接地定時跳閘。該方式適用于供
電要求不高的變電站。
(3)系統(tǒng)單相接地快速跳閘。該方式適用于供
電要求不高的農村變電站。上述二類變電站的接地
變壓器和電阻的容量較小，造價較低。
收稿日期：2004—08—17
修回日期：2005—01—18
作者簡介：
平紹勛(1941一)，男，高級工程師，主要從事技術管理
工作；
姜亞南(1963。)，男，工程師，主要從事技術管理工作；
石健(1962一)，男，工程師，主要從事技術管理工作；
周鑫(1973一)，男，工程師，主要從事技術管理工作。
(責任編輯張蕾)
High Resistance Grounding M ode and Its Application
PING Shao—xun，JIANG Ya—nail，Sill Jian，ZHOU Xin
(Rugao Power Supp~Company，Rugao 226500，China)
Abstract：s~gle’phase grounding over’voltage of arc Nht Call still C~：cur 10 KV distribution power network w曲smaⅡcapac
current(10 A below)．Through the comparison of different neutral groundmg modes for distribution power network，the conclusion
was reached that to adopt high resistance grounding mode is better than arC suppression coil from the po ht of view of economy and
technology．The basis and characteristics of resonance elimhation for high resistance grounding mode were ana~zed，and some
kinds of grounding mod es were introduced，such as the coil of Z type an d the high voltage resistance；the coil of Z type and
sin# ’phase groundhag transformer and the low voltage resistance．The 3 kinds of high resistance ground~ag protection modes were
still summarized．
Keywords．hi resistance；OVer—voltage；Z type transformer；arc suppression coil；distribution power network

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