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高压交流电力系统的接地方式
2008年05月09日
高压系统常见接地方式有哪些?
电力系统的接地方式根据系统与大地连接方式而定。一般有不接地方式、消弧线圈接地方式、电阻接地方式、电感补偿、并联电阻接地方式、直接接地方式。
消弧线圈接地方式的适用范围，其优缺点是什么?
采用消弧线圈接地方式时，最好能达到调谐的要求，也就是由消弧线圈所产生的接地电流的电感分量与电力系统的电容电流分量相抵消，此时故障电流仅由调谐后的电阻值、绝缘泄漏和电晕所产生。此电流值甚小，因此这种接地方式也称小接地电流系统。由于接地电流很小，不会烧毁发电机定子线圈，也不致产生火灾和爆炸的危险。而且调谐后的电流与相电压同相，在同一时间过零，因此可以减少间歇重燃过电压和加速故障点的降压速度，故障相上恢复电压上升率也很低，因此电弧容易熄灭且不易重燃，闪络也受到限制，可以防止和减少电气设备击穿，也不易产生两相短路。为了尽可能在不同运行方式下与系统电容电流调谐，必须采用调整消弧线圈分接头的方法获得适当电抗值。当系统运行方式经常改变时，调谐工作量很大且不易达到要求，而且这种接地方式，寻找故障点也比较困难，并且工业和民用建筑中熟练人员比较少，因此近年来有改用电阻接地或采用微机综合保护接地的趋势。
中性点经消弧线圈接地方式，即是在中性点和大地之间接人一个电感消弧线圈。当电网发生单相接地故障时，其接地电流大于30A，产生的电弧往往不能自熄，造成弧光接地过电压概率增大，不利于电网安全运行。为此，利用消弧线圈的电感电流对接地电容电流进行补偿，使通过故障点的电流减小到能自行熄弧范围。通过对消弧线圈无载分接开关的操作，使之能在一定范围内达到过补偿运行，从而达到减小接地电流。这可使电网持续运行一段时间，相对地提高了供电可靠性。
该接地方式因电网发生单相接地的故障是随机的，造成单相接地保护装置动作情况复杂，寻找发现故障点比较难。消弧线圈采用无载分接开关，靠人工凭经验操作比较难实现过补偿。消弧线圈本身是感性元件，与对地电容构成谐振回路，在一定条件下能发生谐振过电压。消弧线圈能使单相接地电流得到补偿而变小，这对实现继电保护比较困难。
什么是电感补偿、并联电阻接地方式?
这种方式用于接地电容电流超过10A的电力系统，单相接地时不跳闸可继续运行2ho电感按完全补偿系统电容电流来选择，即流经电感的电流等于系统最大和最小运行方式下的接地电容电流的平均值。并联电阻直接接人系统中性点，其电阻值按流经其上的电流不小于系统的电容电流来选择。并联电阻的目的是防止断路器三相不同时合闸时引起串联谐振过电压。最小运行方式不考虑停机后的运行方式。电感一般选用标准规格的消弧线圈。
中性点直接接地方式的适用范围，其优缺点是什么?
变压器或发电机的中性点宜直接或经过小电阻(例如经过电流互感器)接到接地装置上则为直接接地方式，由于这；
种接地方式的接地电流比较大，所以采用这种接地方式的系统，也称为大电流接地系统。当其接地系数不超过1．4时为中性点有效接地系统。接地系数是一相或另两相接地时健全相与接地点的电位差和接地前两者间电位差的比值。中性点直接接地方式，即是将中性点直接接人大地。该系统运行中若发生一相接地时，就形成单相短路，其接地电流很大，使断路器跳闸切除故障。这种大电流接地系统，不装设绝缘监察装置。
中性点直接接地系统产生的内过电压最低，而过电压是电网绝缘配合的基础，电网选用的绝缘水平高低，反映的是风险率不同，绝缘配合归根到底是个经济问题。
中性点直接接地系统产生的接地电流大，故对通讯系统的干扰影响也大。当电力线路与通讯线路平行走向时，由于耦合产生感应电压，对通讯造成干扰。
中性点直接接地系统在运行中若发生单相地故障时，其接地点还会产生较大的跨步电压与接触电压。此时，若工作人员误登电杆或误碰带电导体，容易发生触电伤害事故。对此只要加强安全教育和正确配置继电保护及严格的安全措施，事故也是可以避免的。其办法是：①尽量使电杆接地电阻降至最小；②对电杆的拉线或附装在电杆上的接地引下线的裸露部分加护套；③倒闸操作人员应严格执行电业安全工作规程。
接地变压器的用处是什么?其主要参数有哪些?
当系统没有中性点而且需要接地时，必须通过接地变压器(包括电抗器)设置人工接地点。接地变压器要求零序阻抗低，以保证零序电流的输出；励磁阻抗高，以限制空载电流值；空载损耗低，以减少能耗。
(1)额定持续电流：即持续流过主绕组的电流。当二次侧不带负荷时，一般为空载电流。当发生单相接地短路时，即为一次侧的零序电流。如连接消弧线圈，持续时间按2小时计。如连接电阻则为继电保护动作时间。如二次侧带有负载，额定持续电流为二次侧负载电流折合成一次侧正序电流与一次侧短时工作制零序电流折合成长期稳定电流的向量和。
(2)额定中性点电流：即为单相接地故障时流过接地变压器中性点的电流，决定于高压侧容量及与之连接的接地元件容量的配合。当连接消弧线圈时，接地元件的容量按持续工作时间2小时计算。当连接电阻时，则按继电保护动作时间考虑。
(3)容量：接地变压器的容量一般按额定电压及额定持续电流计算而得。当连接消弧线圈时，还要考虑接地变压器利用率。当采用电感补偿、并联电阻接地方式时，额定持续电流为流过电感的电流和流过电阻的电流的相量和。
消弧线圈的主要参数有哪些?
(1)容量：消弧线圈采用过补偿，其容量QI按下式计算。
(2)脱谐度：脱谐度nk是系统采用消弧线圈，未能完全达到调谐的程度，要求串联脱谐度不小于20％，并联脱谐度不小于40％，中性点位移不大于相电压的15％，故障时不超过10％。对于网络的残流要求：发电机不超过5A，3～10kV网络不超过30A，20kV及其以上网络不超过10A。脱谐度nk的计算：
电阻器的主要参数?
当采用高电阻接地方式时，如电阻器直接接人系统的中性点，则电阻器的绝缘等级应达到系统相电压的要求，其阻值Rn。按下式计算：
式中IR——接地电阻性电流，A，一般不小于系统的接地电容电流。
中性点不接地电网的接地保护种类有哪些?
电力电网小接地系统大部分为中性点不接地系统，而单相接地保护的变化已从传统接地保护发展到无人值守变电所配合综合自动化装置的接地保护、接地选线装置等，其保护目前主要有以下几种：系统接地绝缘监视装置、零序电流保护、零序功率保护、小电流接地选线综合装置。
什么是系统接地绝缘监视装置?
绝缘监视装置是利用零序电压的有无来实现对不接地系统的监视的。将变电所母线电压互感器其中一个绕组接成星形，利用电压表监视各相对地电压，另一绕组接成开口三角形，接人过电压继电器，反应接地故障时出现的零序电压。当发生单相接地故障时，开口三角形出现零序电压，过电压继电器动作，发出接地信号。该保护只能实现监测出接地故障，并能通过三只电压表判别出接地的相别，但不能判别出是哪条线路的接地。要想判断故障线路，必须经拉线路试验，这将增加对用户的停电次数，且若发生两条线路以上接地故障时，将更难判别。装置可能会因电压互感器的铁磁谐振、熔断器的接触不良、直流的接地、回路的接触不良而误发或拒发接地信号。
什么是零序电流保护?
零序电流保护是利用故障线路的零序电流比非故障线路零序电流大的特点来实现选择性的保护，如DD—11接地电流继电器和南京自动化设备厂的RCS—955系列保护。该保护一般安装在零序电流互感器的线路上，且出线较多的电网中更能保证它的灵敏度和选择性。但由于零序电流互感器的误差，线路接线复杂，单相接地电容的大小、装置的误差、定值的误差、电缆的导电外皮等的漏电流等影响，发生单相接地故障线路零序电流二次反映不一定比非故障线路大，易发生误判断、误动。
什么是零序功率保护?
零序功率方向保护是利用非故障线路与故障线路的零序电流相差180°来实现有选择性的保护。如传统的零序功率方向继电器，无人值守变电所应用的如南瑞DSAll3、119系列零序功率方向保护。
零序功率方向保护没有死区，但对零序电压零序电流回路接线等要求比较高，对系统中有消弧线圈的需用五次谐波功率原理。
什么是小电流接地选线综合装置?
随着电力科技的发展，近年来小电流接地电力系统逐步应用了独立的小接地电流选线装置；将小电流系统所有出线引入装置进行接地判断及选线，如华星公司的MIX系列。MLX系列选线装置的原理是用电流(消弧线圈接地采用五次谐波)方向判断线路，选电流最大的三条线路再进行方向比较，从而解决了零序电流较小、各种装置LH误差、测量误差、电力电缆潜流、消弧线圈、电容充放电过程等影响，能正确判别或切除故障线路。
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电力系统的接地方式根据系统与大地连接方式而定。一般有不接地方式、消弧线圈接地方式、电阻接地方式、电感补偿、并联电阻接地方式、直接接地方式。
消弧线圈接地方式的适用范围，其优缺点是什么?
采用消弧线圈接地方式时，最好能达到调谐的要求，也就是由消弧线圈所产生的接地电流的电感分量与电力系统的电容电流分量相抵消，此时故障电流仅由调谐后的电阻值、绝缘泄漏和电晕所产生。此电流值甚小，因此这种接地方式也称小接地电流系统。由于接地电流很小，不会烧毁发电机定子线圈，也不致产生火灾和爆炸的危险。而且调谐后的电流与相电压同相，在同一时间过零，因此可以减少间歇重燃过电压和加速故障点的降压速度，故障相上恢复电压上升率也很低，因此电弧容易熄灭且不易重燃，闪络也受到限制，可以防止和减少电气设备击穿，也不易产生两相短路。为了尽可能在不同运行方式下与系统电容电流调谐，必须采用调整消弧线圈分接头的方法获得适当电抗值。当系统运行方式经常改变时，调谐工作量很大且不易达到要求，而且这种接地方式，寻找故障点也比较困难，并且工业和民用建筑中熟练人员比较少，因此近年来有改用电阻接地或采用微机综合保护接地的趋势。
中性点经消弧线圈接地方式，即是在中性点和大地之间接人一个电感消弧线圈。当电网发生单相接地故障时，其接地电流大于30A，产生的电弧往往不能自熄，造成弧光接地过电压概率增大，不利于电网安全运行。为此，利用消弧线圈的电感电流对接地电容电流进行补偿，使通过故障点的电流减小到能自行熄弧范围。通过对消弧线圈无载分接开关的操作，使之能在一定范围内达到过补偿运行，从而达到减小接地电流。这可使电网持续运行一段时间，相对地提高了供电可靠性。
该接地方式因电网发生单相接地的故障是随机的，造成单相接地保护装置动作情况复杂，寻找发现故障点比较难。消弧线圈采用无载分接开关，靠人工凭经验操作比较难实现过补偿。消弧线圈本身是感性元件，与对地电容构成谐振回路，在一定条件下能发生谐振过电压。消弧线圈能使单相接地电流得到补偿而变小，这对实现继电保护比较困难。
什么是电感补偿、并联电阻接地方式?
这种方式用于接地电容电流超过10A的电力系统，单相接地时不跳闸可继续运行2ho电感按完全补偿系统电容电流来选择，即流经电感的电流等于系统最大和最小运行方式下的接地电容电流的平均值。并联电阻直接接人系统中性点，其电阻值按流经其上的电流不小于系统的电容电流来选择。并联电阻的目的是防止断路器三相不同时合闸时引起串联谐振过电压。最小运行方式不考虑停机后的运行方式。电感一般选用标准规格的消弧线圈。
中性点直接接地方式的适用范围，其优缺点是什么?
变压器或发电机的中性点宜直接或经过小电阻(例如经过电流互感器)接到接地装置上则为直接接地方式，由于这；
种接地方式的接地电流比较大，所以采用这种接地方式的系统，也称为大电流接地系统。当其接地系数不超过1．4时为中性点有效接地系统。接地系数是一相或另两相接地时健全相与接地点的电位差和接地前两者间电位差的比值。中性点直接接地方式，即是将中性点直接接人大地。该系统运行中若发生一相接地时，就形成单相短路，其接地电流很大，使断路器跳闸切除故障。这种大电流接地系统，不装设绝缘监察装置。
中性点直接接地系统产生的内过电压最低，而过电压是电网绝缘配合的基础，电网选用的绝缘水平高低，反映的是风险率不同，绝缘配合归根到底是个经济问题。
中性点直接接地系统产生的接地电流大，故对通讯系统的干扰影响也大。当电力线路与通讯线路平行走向时，由于耦合产生感应电压，对通讯造成干扰。
中性点直接接地系统在运行中若发生单相地故障时，其接地点还会产生较大的跨步电压与接触电压。此时，若工作人员误登电杆或误碰带电导体，容易发生触电伤害事故。对此只要加强安全教育和正确配置继电保护及严格的安全措施，事故也是可以避免的。其办法是：①尽量使电杆接地电阻降至最小；②对电杆的拉线或附装在电杆上的接地引下线的裸露部分加护套；③倒闸操作人员应严格执行电业安全工作规程。
接地变压器的用处是什么?其主要参数有哪些?
当系统没有中性点而且需要接地时，必须通过接地变压器(包括电抗器)设置人工接地点。接地变压器要求零序阻抗低，以保证零序电流的输出；励磁阻抗高，以限制空载电流值；空载损耗低，以减少能耗。
(1)额定持续电流：即持续流过主绕组的电流。当二次侧不带负荷时，一般为空载电流。当发生单相接地短路时，即为一次侧的零序电流。如连接消弧线圈，持续时间按2小时计。如连接电阻则为继电保护动作时间。如二次侧带有负载，额定持续电流为二次侧负载电流折合成一次侧正序电流与一次侧短时工作制零序电流折合成长期稳定电流的向量和。
(2)额定中性点电流：即为单相接地故障时流过接地变压器中性点的电流，决定于高压侧容量及与之连接的接地元件容量的配合。当连接消弧线圈时，接地元件的容量按持续工作时间2小时计算。当连接电阻时，则按继电保护动作时间考虑。
(3)容量：接地变压器的容量一般按额定电压及额定持续电流计算而得。当连接消弧线圈时，还要考虑接地变压器利用率。当采用电感补偿、并联电阻接地方式时，额定持续电流为流过电感的电流和流过电阻的电流的相量和。
消弧线圈的主要参数有哪些?
(1)容量：消弧线圈采用过补偿，其容量QI按下式计算。
(2)脱谐度：脱谐度nk是系统采用消弧线圈，未能完全达到调谐的程度，要求串联脱谐度不小于20％，并联脱谐度不小于40％，中性点位移不大于相电压的15％，故障时不超过10％。对于网络的残流要求：发电机不超过5A，3～10kV网络不超过30A，20kV及其以上网络不超过10A。脱谐度nk的计算：
电阻器的主要参数?
当采用高电阻接地方式时，如电阻器直接接人系统的中性点，则电阻器的绝缘等级应达到系统相电压的要求，其阻值Rn。按下式计算：
式中IR——接地电阻性电流，A，一般不小于系统的接地电容电流。
中性点不接地电网的接地保护种类有哪些?
电力电网小接地系统大部分为中性点不接地系统，而单相接地保护的变化已从传统接地保护发展到无人值守变电所配合综合自动化装置的接地保护、接地选线装置等，其保护目前主要有以下几种：系统接地绝缘监视装置、零序电流保护、零序功率保护、小电流接地选线综合装置。
什么是系统接地绝缘监视装置?
绝缘监视装置是利用零序电压的有无来实现对不接地系统的监视的。将变电所母线电压互感器其中一个绕组接成星形，利用电压表监视各相对地电压，另一绕组接成开口三角形，接人过电压继电器，反应接地故障时出现的零序电压。当发生单相接地故障时，开口三角形出现零序电压，过电压继电器动作，发出接地信号。该保护只能实现监测出接地故障，并能通过三只电压表判别出接地的相别，但不能判别出是哪条线路的接地。要想判断故障线路，必须经拉线路试验，这将增加对用户的停电次数，且若发生两条线路以上接地故障时，将更难判别。装置可能会因电压互感器的铁磁谐振、熔断器的接触不良、直流的接地、回路的接触不良而误发或拒发接地信号。
什么是零序电流保护?
零序电流保护是利用故障线路的零序电流比非故障线路零序电流大的特点来实现选择性的保护，如DD—11接地电流继电器和南京自动化设备厂的RCS—955系列保护。该保护一般安装在零序电流互感器的线路上，且出线较多的电网中更能保证它的灵敏度和选择性。但由于零序电流互感器的误差，线路接线复杂，单相接地电容的大小、装置的误差、定值的误差、电缆的导电外皮等的漏电流等影响，发生单相接地故障线路零序电流二次反映不一定比非故障线路大，易发生误判断、误动。
什么是零序功率保护?
零序功率方向保护是利用非故障线路与故障线路的零序电流相差180°来实现有选择性的保护。如传统的零序功率方向继电器，无人值守变电所应用的如南瑞DSAll3、119系列零序功率方向保护。
零序功率方向保护没有死区，但对零序电压零序电流回路接线等要求比较高，对系统中有消弧线圈的需用五次谐波功率原理。
什么是小电流接地选线综合装置?
随着电力科技的发展，近年来小电流接地电力系统逐步应用了独立的小接地电流选线装置；将小电流系统所有出线引入装置进行接地判断及选线，如华星公司的MIX系列。MLX系列选线装置的原理是用电流(消弧线圈接地采用五次谐波)方向判断线路，选电流最大的三条线路再进行方向比较，从而解决了零序电流较小、各种装置LH误差、测量误差、电力电缆潜流、消弧线圈、电容充放电过程等影响，能正确判别或切除故障线路。