电网与发电机中性点接地方式对比

有关电网与发电机中性点的接地方式，详细介绍了非有效接地方式、有效接地方式、非常有效的接地方式，以及发电机的接地方式等，一起来了解下。

电网与发电机的中性点接地方式

一、非有效接地方式

1、不接地

在电网发展初期，系发电机直配线供电。当时人们对过电压、过电流和绝缘耐受能力等研究不足，因直接接地的内部过电压最低，且零序过电流保护又十分简单，故曾采用过直接接地方式。后因接地事故频繁和发电机烧毁等，便改为不接地方式。

这样，接地电弧可以瞬间熄灭，显著提高了运行可靠性。对于单相永久接地故障，因电网规模较小，清除故障并不困难。该方式简单经济，故目前仍有应用。

随着电压等级的升高和供电范围的扩大，当接地电容电流达到某一临界值(一般约10A)时，接地电弧熄灭困难，往往因间歇电弧接地过电压导致事故扩大。为解决这一问题，当时世界上工业较发达的德、美两国，分别采用了不同的解决途径，对中压电网接地方式的发展产生了深远的影响，而长期以来被人们认为两者互有优缺点。

2、谐振接地

德国于1917年首次采用消弧线圈，以电感电流补偿电容电流，使接地电弧瞬间熄灭，既不会中断供电，同时避免了通信干扰和铁路信号的误动作。而缺点是一旦发生永久接地，清除故障线路比较困难。

不过，在当代电子、微电子技术的支持下，国内外长期存在的这一技术难题已被攻克。

例如，中国的参数(残流)增量、零序基波时序鉴别和法国的零序导纳、反向有功电流等原理的微机接地保护装置，可以自动清除故障线路;与此同时又研制出了许多无级和分级调节的，调感式、调容式、插棒式以及包括补偿有功电流在内等自动补偿装置。这样谐振接地在国内外的中压电网中又有了新的发展[3]。

国内外的长期运行经验证明，对于绝大多数的瞬间电弧接地故障，用户并无感觉;而极少数的永久接地故障，因低值残流限制了故障点附近的地电位、接触电压和跨步电压升高，故不会威胁人身和设备的安全[1、2]。信息时代优点尤为明显。

根据对恢复电压初速度、恢复时间和残流大小等6方面的理论分析和电缆网络的运行经验，当电容电流不大于350A时，采用谐振接地不成问题[2]。由于正常情况下电网多为分区运行，故实际上没有限制。例如一个30kV电缆网络，当电容电流由2899 A增大至4000 A时，中性点仍采用谐振接地方式[1]。

3、低电阻接地

美国采用低电阻或低电抗接地增大了接地故障电流，与快速继电保护和开关装置相配合，可瞬间清除故障线路，总的问题相对简单是其一大优点。但必须储备备用容量，否则无法连续供电。因接地电流很大，导致故障点电位显著升高，威胁人身和设备安全。又因技术内涵无法与时俱进，所以适用场合难免受到限制。据悉，美国生产接地电阻的PGR公司，已转向高电阻接地方向发展，产品供给机场、码头和农场等小片区电网。

4、低电抗接地

低电抗与低电阻的作用相似，但费用较高未能推广。

5、中电阻接地

采用中值电阻后，虽接地故障电流较前减小，但仍须保证接地继电保护装置的灵敏度，所以问题依然得不到解决。

6、高电阻接地

因为在中性点增设了一个高值电阻，其技术经济指标尚不及不接地方式。如果电网继续发展，包括不接地方式在内，都将被谐振接地或低电阻接地方式所取代。
此外，任何组合接地都不能构成新的接地方式。例如消弧线圈与电阻并、串联，不论过去和现在，均是为了使接地保护装置动作而已。

二、有效接地方式

中性点有效接地方式的特点，是系统正常运行时其中部分主变压器的中性点可以不接地运行。(电工技术之家 www.dgjs123.com)而中性点直接接地的数量和位置的选定，除满足AIEE第32号标准的规定外，还必须与继电保护相配合，保证零序过电流保护装置的灵敏度，以便发生接地时能瞬间跳开故障线路。

220kV系统的中性点采用有效接地方式，国际上很久以来已无异议，它也适用于电压与之相近的系统。现就我国而论，它适用于220、110kV系统，有时也含330kV系统。

因110kV系统的中性点位于两类接地方式的交叉区，采用哪种接地方式比较合理，应视具体情况而定。如我国重庆和温州地区的110kV电网，在发展初期因雷电或台风引起线路频繁跳闸，中性点便由有效接地改为谐振接地;随着电网发展和220kV系统出现，条件变化后中性点又改为有效接地。北京西城区的一个110kV变电所，为防止通讯干扰，在改建时改用谐振接地。牡丹江的一条110kV线路，于20世纪60年代升压154kV时，中性点改为谐振接地，后来发展成了独立电网[2]。

三、非常有效接地方式

中性点非常有效接地又称全接地方式，广泛适用于500kV及以上的超高压和特高压系统。如我国的500kV系统和在建的750kV系统，及1000kV特高压试验示范工程等。

因接地系数甚低，故非故障相的工频电压升高和系统中的内部过电压均受到限制。这样便可降低绝缘水平，节省巨额基建投资。

根据电压、电流的互换特性，系统的单相短路电流可超过三相短路电流的1.5倍。为方便断路器的选择和提高系统稳定等，可令部分主变压器的中性点经小电阻或小电抗接地，接地方式的属性不变。

超高压、特高压系统的另一特点，是输电线路一般较长，有的可达、乃至超过1000km。为了限制线路空载时的末端工频电压升高，需要在线路上装设补偿度为60%~90%的并联补偿电抗器，并在其中性点接入一个适当的小电抗器。当线路发生单相接地故障时，自动跳开该相两端的断路器，使潜供电流电弧瞬间熄灭，配合单相自动重合闸装置，可显著提高系统的运行可靠性。

熄灭潜供电流电弧同样具有全、过、欠三种补偿方式，此即谐振接地在超、特高压系统的实际应用。故通常认为 “谐振接地方式只适用于中压电网”是不全面的，不过，这些系统是分散补偿，中压电网是集中补偿[2]。

应当指出，并联补偿电抗器除限制线路末端的工频电压升高外，当开断空载长线时，由于线路的自振频率与工频相近，因此可避免或减少断路器的重燃次数，显著降低跳闸时的过电压;当投入空载长线时，线路上的振荡电荷很快泄入大地，又能有效限制合闸时的过电压。所以除降低绝缘水平外，还可省去合闸并联电阻。

四、发电机接地方式

在研讨接地方式时，作为系统原动力的发电机、特别是大型发电机问题是不可忽缺的。其突出的特点是严格限制接地故障电流的破坏性，故现在世界上应用最多的为谐振接地或高电阻接地。对于中、小型发电机，因接地电容电流较小，一般可采用不接地方式。

关于发电机接地故障电流的允许值，德国、苏联、捷克和中国等先后进行了大量研究[2]。前两者均允许铁心有不同程度的烧损，故对大型发电机已不适用;后两者均以铁心叠片不烧损为条件，捷克未考虑额定电压影响，推荐的允许值为1~1.5A;中国建立了“安全接地电流”的新观念，其值分别等于：6kV及以下者为4A;10kV者为3A;13.8~15.75kV者为2A;18kV及以上者为1A。除列入我国DL/T 620—1997《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》与GB14286—2006《继电保护和安全自动化装置技术规程》外，并被许多国家承认和接受。

发电机中性点经消弧线圈接地，因接地电流小于安全电流，电弧可以瞬间熄灭;一旦发生永久接地可带故障继续运行，也可用“自适应式微机接地保护装置”瞬间切机。利用该消弧线圈和电压谐振法，还能完成大型水轮发电机的工频耐压试验，顺利解决另一大技术难题。

AIEE在《同步发电机接地方式应用指南》中明确指出，消弧线圈具有三个优点，而采用高电阻接地方式，电流的允许值为5~15 A，目的是发生故障后自动切机，这在西方早已形成了“惯例”。因受进口发电机的影响，我国运行中的一些发电机改用该接地方式后，2006年便发生了两起大型发电机烧毁事故。