10kV系统中性点接地方式.docx

10kV系统中性点接地方式10kV 系统的接地方式10kV 系统中性点接地可分为：中性点不接地系统（中性点非有效接地系 统）（包括中性点不接地系统、经消弧线圈接地 系统、高电阻接地系统）；中性点接地系统（中性点有效接地系统）仲 性点直接接地系统或经低电阻接地系统） 1・10kV系统中性点不接地系统（1）接地故障特点配电系统在正常运行时，三相基本平衡电压 作用下，各相对地电容电流ICL1、ICL2、ICL3相 等，分别超前相电压90°, ICL1=ICL2=ICL3=U ©3C,其ICL1+ICL2+ICL3=O,系统中性点与地 有相同电位如L1相发生接地故障，忽略接地过渡电阻， 视为金属性接地，10kV系统各支路的电容电流 的流向如下图所示：LI L2 13图14.2-1 10kV系统接地故障示意从10kV系统接地故障示意图可以得出结论：a） 全系统所有非故障的各支路，故障相的电 容电流均为零，非故障相均有电容电流；b） 在故障支路，故障相流过所有各支路的电 容电流的总和；c） 故障支路的电容电流其方向由负载流向电 源,非故障各支路的电容电流其方向由电源流向 负载；d) 故障支路检测的零序电流为各非故障支路 电容电流总和；e) 接地故障电流大小与接地故障点的位置无 关，只与接地故障点的过渡电阻有关。

10kV系统接地故障，电压与电流矢量关系如 下图所示:图14.2-2 10kV系统接地故障矢量图L1相发生接地故障，相当于在L1相上加上Uq=_Uia, L2 相 L3 相也加上 U)= — Uli,非故障相对地电压升高侖倍，其夹角由120°变成 60° ,合成的电容电流增大侖倍，接地故障电流 为单相电容电流的3倍，Id=3Uo(oCo (2)优缺点a） 接地故障引起系统内部过电压可达3.5倍 相电压，易使设备和线路绝缘被击穿b） 油浸纸绝缘电力电缆达20A,聚乙烯绝缘 电力电缆达15A,交联聚乙烯绝缘电力电缆达 10A,接地故障电流引燃电弧则不能自熄，弓I起 间歇性电弧，产生过电压易产生相间短路或火 灾；c） 非故障相对地电压升高3倍系统内设备或 电缆绝缘等级相应提高，例如，10kV电力电缆 应选用8.7/10kV而不是6/10kV；无间隙氧化锌 避雷器，提高持续运行电压数值或加串联保护间 隙等；d） 发生接地故障时，报警而不切断故障支路, 保证供电的连续性；14.2-3e） 接地故障在一段时间内存在，接地故障电 压易使人遭受电击或引起火灾，如下图 所示图14.2-3 高压接地故障电压传导到低压侧系统内发生接地故障时的接地故障电流Id与 接地故障点位置无关，不能采用零序电流速断保 护来实现保护的选择性，而应采用不同时限的零 序电流保护来实现保护的选择性。

机械式继电器 延时时限：出线为0・5s；母联为1・0s；主进线为 1・5s〜2・0s采用电子式保护器延时时限选定为 0・2s〜0・3s,整定值范围大且整定精确，建议采 用电子式保护器作为零序电流保护2. 10kV系统中性点经消弧线圈接地系统 中性点不接地系统发生单相接地故障时，接 地电流在故障处可能产生稳定的或间歇性的电 弧，实践证明，当接地电流大于30A时，一般 形成稳定电弧，成为持续性电弧接地，这将烧毁 线路和可能引起多相相间短路如果接地电流大 于5A〜10A,但小于30A，则有可能形成间歇性 电弧，这是由于电网中电感和电容形成了谐振回 路所致间歇性电弧容易引起弧光接地过电压， 从而危及整个电网的绝缘如果接地电流在 5A 以下，当电流经过零值时，电弧就会自然熄灭 中性点经消弧线圈接地的电力系统，所谓消弧 线圈，其实就是具有气隙铁芯的电抗器，它装在 变压器或发电机中性点与地之间，如图14.2-4 a） 所示由于装设了消弧线圈，构成了另一回路， 接地点接地电流中增加了一个电感性电流分量， 它和装设消弧线圈前的电容性电流分量相抵消， 减小了接地点的电流，使电流易于自行熄灭，从 而避免了由此引起的各种危害，提高了供电可靠 性。

从图14.2-4 b）可看出，例如L1相接地时， 中性点电压U0变为-UL1,消弧线圈在U0作用下 产生电感电流兀（滞后于U090° ），其数值为i = 2=厶l X o Lar ar式中 U —电网的相电压；©Lar> —消弧线圈的电感和电抗示b）相量图图 14.2-4中性点经消弧线圈接地的系统单相 接地故障示意图和相量图中性点经消弧线圈接地，系统正常运行时， 消弧线圈与系统相线对地的分布电容形成串联 谐振回路，如图所示中性点位移电压u为：0pu U = i Q 0

补偿后的接地故障残余电流Id 为：I 二 pU •丄(3g + g )2 + (3wC — 1 ®L)2 d 申 La)b)c)按消弧线圈对系统容性电流补偿大小可分为：®L = 1/3WC，称全补偿®L〉1/30C，称欠补偿；讥＜ 1/30C，称过补偿全补偿方式，接地故障残余电流I最小，有d,=J利接地故障点电弧自熄；但补偿脱谐度U为零， 系统中性点位移电压U最大，当电网不对称度P0较大时，系统中性点有较高的电压，岀现虚幻的 接地现象欠补偿方式，接地故障残余电流I较大，接 d地故障点电弧自熄较困难因故障或运行需要切 除部分回路，易产生串联谐振过电压在实际运 行中，欠补偿方式不被采用过补偿方式，接地故障残余电流I较大，不d利于接地故障点电弧自熄，但它不易产生串联谐 振过电压实际运行中，过补偿方式常被采用系统在运行中，经常接通或切除部分回路， 系统中分布电容电流有较大的变化，满足脱谐度 的要求，消弧线圈的电感也相应改变，需人工改 变消弧线圈的抽头位置，接地故障残余电流Id 小于5A〜10A以下，系统出现谐振过电压可能性 降低发生接地故障时，非故障相对地电压升高nl_.图1424(C) 10kV消弧线圈接地系统经消弧线圈接地系统应满足：(1) 消弧线圈接地系统，在正常运行情况下, 中性点的长时间电压位移不应超过系统标称相 电压的15%。

2) 消弧线圈接地系统故障点的残余电流不 宜超过10A，必要时可将系统分区运行消弧线圈宜采用过补偿运行方式3) 消弧线圈的容量应根据系统5〜10年的 发展规划确定，并应按下式计算：w 1.351 n,3式中：W——消弧线圈的容量，kVA；IC——地电容电流，A；Un——系统标称电压，kVo(4) 系统中消弧线圈装设地点应符合下列要 求：1) 应保证系统在任何运行方式下，断开一、 二回线路时，大部分不致失去补偿2) 不宜将多台消弧线圈集中安装在系统中 的一处3) 消弧线圈宜接于YN, d或YN, yn, d接 线的变压器中性点上，也可接在ZN, yn接线的 变压器中性点上接于YN, d接线的双绕组或YN, yn,d接线的三绕组变压器中性点上的消弧线圈容量，不 应超过变压器三相总容量的50%,并不得大于 三绕组变压器的任一绕组的容量如需将消弧线圈接于YN,yn接线的变压器 中性点，消弧线圈的容量不应超过变压器三相总 容量的 20%，但不应将消弧圈接于零序磁通经 铁芯闭路的YN, yn接线的变压器，如外铁型变 压器或三台单相变压器组成的变压器组4）如变压器无中性点或中性点未引出，应装 设专用接地变压器，其容量应与消弧线圈的容量 相配合。

接有消弧线圈的系统，单相接地时的零序电 流分布将发生很大的变化，由于实际应用中采用 过补偿5%~10%的做法，因此这时故障线路上 零序电流的方向不再是由线路向母线，而是由母 线流向线路由于零序电流中存在较高的5次谐 波分量，五次谐波感抗比基波感抗扩大了5倍， 五次谐波容抗比基波容抗小了 5 倍,此时电感对 五次谐波相当于开路，电感可忽略，因此对于五 次谐波电流仍满足故障与非故障线路反向的特 点小电流接地系统发生单相接地故障时，通常 有以下特征：a） 系统零序电压升高,正常运行时零序电压 接近于零，接地后将产生零序电压b） 非接地线路零序电流为本身的容性电流，相位超前零序电压近 900c） 接地线路零序电流理论上最大，为所有非接地线路零序电流之和，相位滞后零序电压近 900d） 以上几点不受运行方式、负荷变化、接地 电阻的影响e） 有消弧线圈系统，由于基波被补偿，5次 谐波分量所占比例远大于非接地线路装置幅值越限电压整定值（可在12~100V之 间任选）默认为25V当一段母线的出线数不少 于三条时，利用一个电压，一个电流来判断故障 出线路号当采用零序电流互感器时，首先要估算系统零 序电流的大小，其估算方法如下：a） 架空线的电容电流计算I UnlC 350式中：Un——电网的标称电压（单位:kV）；l 线路长度（单位:km）；IC—— 地电容电流（单位:A）。

b） 电缆线的电容电流计算一般来讲，电缆要比同样长度的架空线的电容电流大 25 倍（三芯电缆）~50倍（单芯电缆） 在近似计算中可采用IC °叫式中：U——电网的标称电压（单位:kV）； nl 线路长度（单位:km）；IC 地电容电流（单位:A）上述电容电流的计算值只能用于某些对准确 度要求不很高的场合.通过上述估算，可知道系统的总的零序电流， 然后进行电流互感器的选择，电流互感器选择的 基本原则是：线路发生单相故障时，安装在该线 路的零序电流电流互感器二次侧能提供大于 10mA且小于800mA的零序电流零序电流的检测，架空出线是采用三相电流 组成滤过器来检测零序电流，接线如图14.2-5 所示；电缆出线是采用零序电流互感器，电缆穿 过零序电流互感器内孔，电缆头的接地线务必穿 过零序电流互感器后再接地，接线如图14.2-6 所示图14.2-5三相电流组成滤过器（架空线路） 图14.2-6零序电流互感器（电缆线路）3. 10kV系统中性点经低电阻接地系统根据接地故障电流大小，划分低电阻或高电 阻接地当接地故障电流大于或等于100A而小 于或等于 1000A 时，为低电阻接地方式；接地 故障电流小于 10A 时，为高电阻接地方式。

低电阻接地方式的接地故障电流一般情况下选择 为300A〜800A, 10kV系统低电阻接地方式接 地电阻不同地区选择为10 Q或16 。