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对电阻接地的几点认识

文档作者：卢子暹文档来源：南昌有色冶金设计研究院		点击数：	更新时间： 2024年11月24日
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上一篇：对泄漏电阻和接地电阻几种计算方法的讨论

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． 争乡 ， · 电 H舔地，，，
精密科技，徽就哭地一佛山精 公‘|B
对电阻接地的几点认识
6～10kV配电系统遍布城乡与工矿，电气
安全和供电可靠愈来愈引起人们的重视。电气
安全包括有两方面的内容：其一是电气设备的
安全．其次是保证人员的安全。在6～1okV配
电网络中采用中性点电阻接地正是我国近年来
结合我国国情和从国外引进先进技术的基础
上，为进一步提高电气安全和可靠供电的措施
之一，目前正逐渐被广大工程技术人员所认识
并采用。
一
、几种不同的中性点接地方式
以往，我国在10kV配电网中-为了消除系
统单相接地故障后产生的不良影响，提高系统
的安全性和可靠性．一般采用中性点不接地或
经消弧线圈接地两种方式，视网络电容电流大
小而定。规程规定，在下列情况下，当系统单相
接地故障电容电流不超过规定值，且系统需要
在接地故障后继续短时运行时，应采用中性点
不接地方式，其规定值为
(1)对由钢筋混凝土或金属杆塔架空线路
构成的系统1OA
(2)对非钢筋混凝土或金属杆塔架空线路
构成的系统
6kV 时30A
1OkV时20A
(3)对电缆线路构成的系统30A
若超过以上数值则应采用中性点消弧线圈
接地方式。
上述两种接地方式共同的特点是故障时接
地电流较小，这是因为不接地方式仅允许在电
容电流较小时采用，而消弧线圈接地是按“补
偿”原则进行的，即当单相接她时故障电容电流
超前于零序电压，而经消弧线圈流到故障点的
电流滞后于零序电压，只要消弧线圈参数台适，
理论上可以将电容电流完全补偿掉，也就是说
残余电流为零(实际上由于电网参数不可能稳
定，消弧线圈是按过补偿来设置)-因为电流小
就允许电网在单相接地故障后短时运行，其时
问以前规定为2h，但新标准按故障检出和将负
荷切换到其它线路所需时间分成小于10s，小
于100s-小于2h和大于2h四档，在此其问找
到故障点并排除故障或切断故障回路而使其它
正常线路继续运行，因此也就提高了供电连续
性，这个优点对于地处偏远，电网容量不大且仅
有单电源的中小有色矿山显得更为宝贵。
但是，这两种接地方式各有各的问题t对中
性点不接地方式，一旦发生单相接地故障，特别
是接地故障电流较大时，系统将出现严重的过
电压威协电气设备的安垒，有时还可能扩大事
故；而对消弧线圈接地方式，在故障时由于我国
老的继保装置还不十分完善，新的保护装置又
缺乏足够的运行经验，因此增加了运行的困难，
当操作不当时还可能造成类似中性点不接地系
统的过电压现象。
随着电网的扩大、电缆线路的增多，系统电
容电流变得越来越大，城网中一个变电站电容
电流超过几百安培的屡见不鲜，工矿中稍微大
一点的系统、电缆线路稍多几条，特别是由于
《过电压保护规程》规定高压电动机过电压保护
的避雷器必须并联足够容量电容器，只要一组
电容器，电容电流就可能达到5A，如果电动机
分散在50m范围外，许多设计者在每台电机旁
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除装一组避雷器外又都装一组电容器，这就使
得系统电容电流很容易超过上面讲到过的规定
值 这时就需要作出是采用消弧线圈补偿接地
呢，还是采用电阻接地的决策
中性点电阻接地并不是什么。新鲜事物 ，
早在2O世纪初便有人提出来了，解放前我国的
中压系统也曾采用过，在美国，日本等国家一直
得到广泛的应用，只是由于解放后我国沿用原
苏联的习惯几乎毫无例外的采用不接地(电容
电流小时)或经消弧线圈接地(电容电流大时)，
对电阻接地显得陌生起来。改革开放以来首先
是在一些引进工程中如宝山钢铁厂、贵阳铝厂、
贵溪冶炼厂、平塑煤矿、德兴铜矿、大连水泥厂
等开始应用电阻接地系统，由于这种系统有一
定的优越性，这才引起广大工程人员的重视，目
前国内工程在有条件的地方都在考虑采用或已
经采用。
二、电阻接地的几个概念
配电网络中电力变压器中性点(当电力变
压器中性点不能引出时可以用接地变压器“造
一个系统中性点)，经电阻器后再接至大地的系
统叫中性点电阻接地系统 见图1。有人称当发
生单相接地故障时必须及时切断故障的电阻接
地系统叫低电阻接地系统，相应将不中断供电
的系统叫高电阻接地系统，本文主要讨论的对
象是低电阻接地系统。
图1
为了说明问愿，我们对资料中的某些结论
作些介绍。
1、等值电路
当系统A相接地且故障为非金属性短路，
其故障点过渡电阻为R ，A相各亭网络可连成
一3O 一
一复合序网图，见图2，图中z 为正序阻抗，zz
为负序阻抗，Co为网络对地电容，Rw为中性点
接地电阻器电阻，图中可以看出这种接地方式
就相当于电网单相接地时在电网集中对地容抗
回路并联一个等值零序电阻3 。
zI
E — E卜—广—一
．0 n如 — —
I广 — Hk
．乱
L4 l
玉 啬
图2
因为 、z 相对于零序阻抗小得多，可以
忽略，于是上图便可倚化为图3，这就是单相接
地时的等值电路图。
— ÷ I棵
二
图3
2．零序电压与单相接地电流
根据等值电路可以得出，当单相接地时，中
性点经电阻接地网络的零序电压为
， 1 、
。一E·／1+R，【赤+ 3 c。J ‘1)
据此可画出零序电压向量图，见图4。
图4
而流过网络单相接地点的故障电流为
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— p ／f志+j3~c。)
一ptIR4-j1 = p·I| t2
式中p为 接地系数”，它反映了接地点过
渡电阻R 大小对接地电流电压的影响，图5表
示了当完全金属性单相接地时的电流向量图
图5
应当指出，在电压向量图中，由(1)式当R。
=0(即A相直接接地)Vo—E。，其它两相对地
为线电压即,／-3 E．；当R 一oo(即系统正常，未
发生单相接地)Vo=0．因此根据R。的不同值，
Vo的变化轨迹在以E．为直径的半园上。由(2)
式画出的电流向量贝q清楚地表明，单相接地故
障电流由电阻分量和电容分量合成，只要参数
适当，这个电流在相位上超前于相电压E。更超
前于零序电压Vo。
3．工频谐振过电压
由等值电路．经过推导可以得出在工频下
串联谐振时，对电阻接地系统其健全相电压和
系统相电压的关系为
一 一导√ +{a一去)
一号√-+ 去)
式中 —B相过电压倍数
K —c相过电压倍数
a=≠ 一单相接地故障时中性点电阻上
无功(电容)电流和有功(电阻)
电流之比
过电压倍数和a值有直接关系，我们计算
出一组数字如表1。
当a=0即相当于中性点直接接地，此时健
全相电压升至线电压为相电压的√了倍。而取
值a=1是个极限值，大于此值故障电压升高很
快。而采用电阻接地的重要目的是限制系统过
电压，换句话说，我们就是要采用电阻接地方式
将系统过电压限制在2．8倍以下，其条件就是
要使得电容电流小于电阻电流(I I ，I 为系统的对地电容电流(而
且必须考虑系统发展时此电流可能增至的最大
值)。即
R ； ≤
-R I‘
例如贵溪冶炼厂，系统电容电流计算值为
28A，考虑一些因素后取I_=4oA(>28A)．则
，
RN 一 36 40
= 91n
(贵冶厂区配电电压为6kV)
电阻器长期使用容量按系统中性点电位偏
移允许l5 考虑．贝 有
，。： —3640 X
— 15％ ； 6A
‘， o1
电阻器短期使用容量按故障切除动作时间
考虑t实际留有很大的余量(经济上并不多花费
多少)．贵冶选取的是当IR一4oA时，可连续运
行时间为30s。
电阻器的材质以往多用铸铁电阻，性能较
差，目前以不锈锕电阻居多。它具有高抗拉性、
高抗氧化能力、较小的温度系统和运行温度较
高等优点。
贵冶的电阻曾烧毁过，究其原因是由于贵
冶总降为分段单母线，在工厂试运行期同，曾出
现过母联开关台上的运行方式，使两段母线上
的接地电阻并联运行，一旦单相接地，故障电流
分流t达不到保护装置动作值，使电阻长期运行
而烧毁。这也是使用电阻接地必须注意的一个
问题。
Vo、 为零序电压、电流表，装设在接地电
阻器柜上，指示和纪录发生单相接地故障时的
零序电压、电流值，供事故分析用。
五、中性点经高电阻安全接地系统
这种接地系统采用的目的主要是保证露天
矿生产人员的安全．露天采场具有大量的移动
用电设备如电铲、钻孔机。而露天矿的特点是条
件恶劣．爆炸的飞石、汽车及移动用电设备的辗
压都是造成露天矿中电缆或架空线路经常发生
单相接地原因．当例如电铲发生单相碰壳时，设
备外壳为电网相电压，在电铲司机从电铲上下
来时同时接触设备外壳和大地．他承受的接触
电压即外壳和大地电位差，它等于单相接地故
障电流流过电铲与大地同过渡电阻所产生的电
压降，其数值较高，可能危及人身安全。
德兴铜矿按照美国、加拿大矿山的做法，采
用了高电阻接地系统，接线示意见图7．其做法
是在露天矿环形线路弓【下的35／6kV移动变电
站低压侧中性点接上一个高电阻，高电阻另一
端和安全接地网相连，并从此处引出接地干线。
当从移动变电站引出电力电缆至用电设备的同
时也从接地干线引接地线至用电设备并和设备
外壳相连，电力线和接地线是同一电缆的不同
缆芯。这时若发生单相接地且人员正从电铲下
来，人脚处于大地电位．而大地电位就是安全接
地干线的接地装置处电位，因此人体实际上是
与接地干线并联，他承受的是故障电流流过接
地干线阻抗上所产生的压降-设计时可以将这
个电压限制在安全电压50V之内，因此对于人
员便是安全的了。
这时选择中性点接地电阻应考虑：
(1)限制设备外壳对地电压不得超过
50V ；
(2)限制当系统单相接地时系统的过电压
水平；
(3)单相接地故障电流应足够大t使保护
能有足够的灵敏度。
显然这个电阻和系统的电容电流有密切关
系．表2列出在不同电容电流时考虑上述三个
因素计算出的电阻值。
中性点电阻器宜按长期制工作选用，以保
证在保护失灵时仍能安全运行从而保证了操作
一33 —
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· —
图7
表2
人员的安全。
和贵冶电阻接地系统一样，这里也从电阻
接地回路引出电压电流信号供保护装置用。
值得提到的是对接地线的断线检测已引起
人们的严重关注，因为接地线是否可靠关系到
这套接地系统是否完整，能否保证操作人员的
绝对完全的关键。因而在IEEE的有关条文和
我国《严酷条件下户外场所电气设施》中都规定
必须对露天矿的接地线是否断线进行监测。德
兴铜矿露天采场由移动变电站向移动用电设备
的供电电缆采用了六芯，除了三芯为电力线外
其余三芯分别为两芯并联作接地线用并和接地
干线相连，另一茁便是监测接地线是否断线的
专用芯线。其中两芯接地芯线并联的目的仍然
是确保接地线完整可靠，可见人们对它的重视
程度。与此同时我们也可以讲采用三芯加一苍
给矿山移动设备供电将会变得不合法了。
还应提到的是这种接地方式习惯上叫高电
阻接地，但实际应用时已经做到能在单相接地
故障时快速切除故障甸路，因此笔者认为按新
的分类法，这也属于低电阻接地范踌。
任何一种接地方式都不是完美无缺的，电
阻接地方式也一样，由于它迅速切断故障造成
中断供电，就有 可靠性差”之嫌；故障电流较大
则易扩大事故，加上人们从习惯上接触较少、运
行经验不多，这都是这类方式的不利之处。正如
文中提到的，在某些场合消弧线圈接地有不少
优越性。因此在设计中应实事求是．不能刮
风”，只有在那些电缆线路较多、高压电动机也
较多、希望快速切除故障等的场合下采用电阻
接地系统。
单相接地是配电网络最常见的故障之一，
三种中性点接地方式各有优缺点，正引起一场
讨论。本文理论分析不多，着重于阐明观点，希
望能有点帮助，文中不当之处望能指正。
参考文献
1 刘志吕．6~10kV中性点非直接接地乐观的单
相接地和系统中性点的接地方式．
2 王雨吝贵溪墙炼厂高压配电乐观的电阻接地
七七七七七七七七七七七七七七七七七七七七七七七七七七七七七七七七七七七七七七七’ ’ ’ ’ ’ ’
征稿启事
本刊系国家科委批准、机械部主管曲国家缎专业刊物，国内外公开发行，双月刊。稿件内客为低
压电嚣、防爆电器和电气传动控制装置方面的科研成果和设计制造经验；老产品改造、设备维护和
运行方面曲经验体会；新产品、新材料、新工艺及本专业的国外最新技术介绍。稿件应用方格纸书
写，作到语言通顺简练，段落，层次分明，字迹工整；文中所用单位必须使用法定计量单位；插图颓用
白纸或硫酸纸工整绘制}稿件应按论文格式撰写，要有内容“摘要 ，论文一般以5000字左右为宜，
重要的科研论文不超过10000字为佳。来稿采用与否，均于一月左右告之作者，但一律不退稿。
本刊地址，沈阳市铁西区兴工北街64号 邮编：110025
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