小电流接地论文

小电流接地

【摘要】本文分析了高压供电系统接地方法及单相选线,分析了不同小电流接地系统及其发生相接地故障时的特点和相应的接

地生成方式。有助于相关企业正确选择供电系统运行方式及接地选线保护方式。

【关键词】电力系统；接地方式

电力系统为了保证电气设备的可靠运行和人身安全，不论在发电、供（输）电、变电、配电都需要有符合规定的接地。所谓接地就是将供、用电设备、防雷装置等的某一部分通过金属导体组成接地装置与大地的任何一点进行良好的连接。

从电力系统的中性点运行方式不同，接地可分两类：一类是三相电网中性点直接接地系统，另一类是中性点不接地系统，目前在我国三相三线制供电电压为35kv、10kv、6kv、3kv的高压配电线路中，一般均采用中性点不接地系统。供电系统中接地的电气设备，凡因绝缘损坏而可能呈现对地电压的金属部位均应接地，否则，该电气设备一旦漏电，将对人有致命的危险。

接地的电气设备，因绝缘损坏而造成相线与设备金属外壳接触时，其漏电电流通过接地体向大地呈半球形流散。因为球面积与半径的平方成正比，所以，半球形面积随着远离接地体而迅速增大，因此，与半球形面积对应的土壤电阻值，将随着远离接地体而迅速减小，电流在地中流散时，所形成的电压降，距接地体愈近就愈大；距接地体愈远就愈小，通常当距接地体大于20m时，地中电流所产生的

电压降已接近于零值。

由于中性点不直接接地的系统（统称小电流接地系统），发生单相接地故障时，接地电流较小，对邻近通讯线路、信号系统的干扰较小，三相线电压仍能保持对称和大小不变，电力用户可以继续工作一段时间，以便采取补救措施。同时，由于发生单相接地故障时，非故障相对地电压升高√3倍，有可能产生（2.5-3）u?准的电弧过电压，危及整个网络的绝缘，使故障面扩大，。不同运行方式的小电流接地系统发生单相接地故障时，有不同的特征，选择性保护也应采取不同方式。小电流接地系统的接地选线保护一直是继电保护领域难度较大的研究课题。特别是有的企业对供电系统安全性、可靠性要求较高，如何正确选择系统接地方式及接地选线方式是迫切需要解决的问题，本文对这一课题分类具体分析如下。

１．中性点不接地系统

对于单电源、多馈线中性点不接地系统，在某条线路发生单相接地故障时系统呈现如下特点：

（1）对于金属性接地，整个系统中出现零序电压，系统中各点的零序电压相等。

（2）所有非接地线路上的零序电流相位相同，超前零序电压90度，接地线路的零序电流方向则相反，滞后零序电流量值之和。

（3）接地线路零序电流的量值为所有非接地线路零序电流量值之和。

根据（1）可以判断接地故障的发生，并启动选线电路。多数选线

设备都采用这一原理。

根据（2）可在每路馈线的开关柜上装设零序电流互感器，通过鉴别零序电流方向实现接地选线保护（方案1，又称比相式原理）。比相式保护不必进行整定计算，能适应系统馈电线路数的不断变化，动作灵敏、可靠、运行、维护方便，能适应所有中性点不接地系统，因而得以广泛应用。

根据（3）可采用反应接地故障电流稳态幅值的保护（方案2）：其主要原理是通过零序电流互感器和滤波电路将各线路零序电流引入，同人为设定的保护启动定值相比较，零序电流高于定值的为接地线路。启动定值ia应躲系统内最长线路外本线络接地时，送出的最大自身电容电流icz.max，即：

iq=kkicz.max

kk—可靠系数，延时约30ms动作时，kk取1.5-2可以躲过暂态过程。

按式（1）计算的整定值iq还需对每一条出线进行灵敏度（kl）校验：

kjdic∑.min-icz

kl=■≥1.5

kl—灵敏度系数；kjd—接地程度系数，可取0.5；ic∑.min—系统最小方式下的电容电流；icz—本线路非接地时自身送出的电容电流。

这种保护方式需要对电容电流进行实测或估算，并对启动定值进行

整定和灵敏度校验。对线路长短差别较大的系统，无法保证每条线路都有足够的灵敏度，当系统规模变化时，会直接影响选线保护动作的灵敏度，每退出一条线路都相应的降低保护的灵敏度，特别是较长线路退出时灵敏度下降更为严重，需重新整定启动定值，对系统出线较少、故障电流与线路自身电容电流相差不大甚至还低时会降低灵敏度，产生拒动或误动，或无法确定启动定值，影响系统的可靠运行。

为克服这一弊端，可采用“群体比幅”方式（方案3）造反接地故障线路。“群体比幅”方式也是基于零序电流幅值的一种选择性保护，该原理单相接地故障时，根据零序电压的变化，通过“零序电压启动元件”启动“群体比幅电路”，对该群体每条线路的零序电流信号同时进行幅值比较，幅值最大的优先动作，然后闭锁其他所有线路的保护动作。由于故障线路的零序电流等于所有非故障线路零序电流之和。故绝大多数情况下前者的幅值最大，其他线路都不及他，所以该原理灵敏度及可靠性较高。

“群体比幅原理”选线保护，以每条线路零序电流的实际值为基础，实现实时幅值相对比较，不需整定计算，具有自适应性质，巧妙地回避了所有难以定量的可变因素，克服了定值比较的弊端。一般情况下，一个“群体”只要多于两条线路就能保证有足够的动作灵敏度。

2.中性点经消弧线圈接地系统

中性点不接地电力系统，当规模较大、线路较长时电容电流相对较

大。就会在接地点产生间歇性电弧，引起过电压，从而使非故障相对地电压极大增加，在电弧接地过电压的作用下可能导致绝缘损坏，造成两点或多点的接地短路，使事故增大。为此，我们采取措施是：当各级电网电压单相接地故障时，如果接地电容电流超过一定数值（35kv电网为10安，10kv电网为10安，3-6kv电网为3安），就在中性点装设消弧线圈，其目的是利用消弧线圈的感性，电流补偿接地故障时的容性电流，使接地故障电流减少，以致自动熄弧，保证继续供电。电容电流较大的电网发生单相接地故障时，会产生持续电弧烧坏电缆或设备，或由于间歇性电弧导致（2.5-3）u?准的过电压而危及整个网络的绝缘。为克服这一缺点可采用中性点经消弧线圈接地的系统，当发生单相接地故障时形成与接地电容电流大小相近、方向相反的电感电流il与电容电流ic相互补偿，使接地电流变的很小，或等于0（一般为防止电网发生串联谐振等不利现象，采用k=il/ic>1的过补偿方式），消除接地处的电弧，以及由此产生的一切危害。中性点经消弧线圈接地系统发生单相接地故障时，系统有如下特点：

（1）由于采用过补偿方式，流经故障线路的电流为补偿后的电流il-ijd，电流数值很小，与每条线路的电容电流接近，方向与接地故障电流ijd相反，即与非故障相电容电流相反。

（2）故障线路电流含有大量高次谐波，以二次和五次最多，而非故障相以基波分量为主，高次谐波较少。

根据特点（1），采用比相式原理方案（方案1）失掉选择性，将故