接地电阻的形成

1．研究背景

长沙城区有9座220 kV变电站，27座110 kV变电站，这些变电站的10 kV出线共503条构成了长沙城区10 kV配网，其中纯电缆线路104条，架空线路也以架空线路与电缆线路混合为主,纯架空线路分量极小。长沙经济高速发展，负荷增长迅猛，受城区规划、环保和场地等条件制约，城区配电网在近几年的10 kV电网改扩建中形成了电缆迅速增加，架空线路减少的格局，并且有向全电缆发展的趋势，电缆剧增使得配网电容电流的数值大幅度增长。此外，现在使用的变压器大多数采用中性点直接接地系统，当发生单相接地后, 流经故障点的电流远超过20A。因此单相接地后很快发展为相间短路，会产生弧光接地过电压, 或谐振过电压, 对运行设备也会造成危害。所以确定配电系统中性点的接地方式, 应从供电可靠性、内过电压、对通信线的干扰、继电保护以及确保人身安全诸方面综合考虑。

2. 接地电阻的形成

低压配电系统接地通常包括系统接地和保护接地。系统接地是系统电源侧某一点的接地,这个点通常是电源(变压器、发电机) 的中性点。系统接地的主要作用是使系统正常运行,如果不做系统接地,当电源干线发生单相接地故障时,由于接地故障电流小,电源处接地故障保护往往难以检测出故障,使故障持续存在,这时另外两相对地电压将上升为线电压,这将对单相设备的对地绝缘造成损害,引发电气事故。保护接地是配电系统负荷侧的电气设备金属外壳和敷设用的金属套管、线槽等电气装置外露导电部分的接地。如果没有保护接地,故障电压可达系统的相电压,做了保护接地后,故障电压仅为保护线和接地电阻上的电压降,大大的低于相电压,接地电阻还为故障电流提供返回电源的通路,使保护电器及时切断电源,从而起到防电击和防电气火灾的保护作用。保护接地通常是一种防御触电的第二保护措施,它并不能确保你不受电击或不被电流所击伤或导致死亡,但它将大大降低这种风险。常用的接地方式有以下几种: (a) 不接地；(b) 直接接地；(c)经电阻接地；(d) 经电抗接地；

(e) 接地故障中和接地，见图1。

但是，这些截然不同的运行方式在现场中的使用都有自己独特的优点, 尤其是经小电阻和经消弧线圈这两种接地方式近几年发展很快。中性点采用小电阻接地的系统能迅速切除故障线路，使系统免受长时间故障的冲击，基本上能保证系统设备安全。而中性点采用消弧线圈接地在限制接地故障时的弧光过电压、系统正常运行时铁磁谐振过电压和系统供电的可靠性方面的优点也是十分明显的。

2.1 经消弧线圈的接地方式

消弧线圈是一个可调电感，它装设于配电网的中性点。当系统发生单相接地故

障时，可形成一个与接地电流的大小接近相等但方向相反的电感电流，它与电容电流相互补偿，使接地处的电流变得很小或等于零，从而消除接地处的电弧及其危害。同时，电流过零电弧熄灭后，消弧线圈的存在还可以显著减小故障相电压的恢复速度，减小重燃的可能性。自动补偿消弧装置的实现流程如图1 所示。可以清楚地看出：自动补偿消弧装置可以在线自动跟踪补偿，并且在发生故障时根据用户的需要启动选线并提供线路故障信息。

2.2 经小电阻接地方式

中性点经小电阻接地方式是在现代城网供电能力的提高及断路器持续工作能力加强等条件下采用的。在系统发生单相接地时，故障电流一般在100～1000A之间。保护装置可以根据检测到的故障电流，快速切除配电系统中的接地线路。中性点经小电阻接地的保护工作原理如图2 所示。可以看出：中性点经小电阻接地保护装置实时在线监测线路的运行情况，一旦故障，则立即切除故障线路。

目前地下电缆剧增，配网电容电流的数值大幅度增长，在此情况下，继续一概采用中性点经消弧线圈接地，主要问题是：单相接地故障电流较小，难以实现快速选择性接地保护，使过电压持续时间长，电缆发生单相接地，绝缘不能自行恢复，易使故障扩大为相间短路或多线短路，而电缆的检修时间长，影响供电可靠性。

3.接地电阻的测量

电阻接地系统接地电阻的规定: 向建筑物电气装置供电的配电变压器在该建筑物外, 向低压系统供电的配电变压器的高压侧工作于低电阻接地系统情况下,低压系统不得与电源配电变压器的保护接地共用接地装置, 低压系统电源点的接地点应在距该配电变压器的适当地点设置专用接地装置, 其接地电阻不宜超过4欧，供电的配电变压器安装在建筑物内, 配电变压器高压侧工作于低电阻接地系统时, 当该变压器的保护接地接地装置电阻符合R ≤2 000/I 的要求, 且建筑物内采用(含建筑物钢筋) 总等电位联结时, 低压系统电源接地点可与该变压器保护接地共用接地装置。在电源中性点不接地或经阻抗接地的低压系统中，保护接地电阻不宜超过4Ω。当配电变压器的容量不超过100kVA时，由于系统布线较短，保护接地电阻可放宽到10Ω。土壤电阻率高的地区(沙土、多石土壤)，保护接地电阻可允许不大于30Ω。

接地电阻的测量方式：就农村220V供电系统来说，由于多种因素所致，其用电负荷是无法做到三相对称平衡的。再加上供电距离相对较长（即PEN线也较长）,因此中性点位移是无法避免的,即中性点始终存在一定数值的对地电压.由于中性点对地电压的存在。所以进行接地电阻测试时必须避开它的干扰。若不避开!它的干扰就直接对配电变压器的接地电阻进行测试，不仅会造成很大的测量误差，而且还可能会造成测量人员在操作过程中发生触电。因此，在进行测试时必须按如下要求进行。如果配电变压器的接地引下线按要求在离地面约1.6m处设置了断开点，测试时首先就应将该处的连接断开。若在接地引下线上未设置任何断开点，则在测试时必须将配电变压器退出运行（即将高、低压侧的主控开关全部断开）之后方可进行测试。因为只有这样，才能达到避开对地电压对测试接地电阻的干扰。