董 磊

（西門子（中國）有限公司，北京100102）

0 引言

自20世紀(jì)50年代起，我國引入前蘇聯(lián)的規(guī)程規(guī)定，對于6～35 k V配電系統(tǒng)，中性點一般采取不接地或中性點諧振接地方式。近些年來，隨著大城市經(jīng)濟的飛速發(fā)展，電纜線路逐步代替架空線路，系統(tǒng)電容電流相比以前有較大增加。以電纜為主的配電網(wǎng)中采用不接地或中性點諧振接地方式時，電氣設(shè)備由于單相接地故障產(chǎn)生的過電壓被損壞的幾率大大增加，中性點不接地或中性點諧振接地方式已經(jīng)不能滿足限制系統(tǒng)過電壓的要求。為解決這一問題，國內(nèi)很多城市電力部門考察了美國等發(fā)達國家配電網(wǎng)的接地方式，結(jié)合自身電網(wǎng)的特點，經(jīng)過充分的研究分析，發(fā)現(xiàn)采用中性點低電阻接地方式對降低系統(tǒng)過電壓有很大幫助。一些大城市開始試用并推廣到其他城市，同時，該方式在造紙、鋼鐵、機場、地鐵、發(fā)電等行業(yè)也被廣泛采用。

1 中性點接地方式的選擇

根據(jù)GB／T50064—2014《交流電氣裝置的過電壓保護和絕緣配合設(shè)計規(guī)范》3.1.3條、3.1.4條：

35 k V、66 k V系統(tǒng)和不直接連接發(fā)電機，由鋼筋混凝土桿或金屬桿塔的架空線路構(gòu)成的6～20 k V系統(tǒng)，當(dāng)單相接地故障電容電流不大于10 A時，可采用中性點不接地方式；當(dāng)大于10 A又需在接地故障條件下運行時，應(yīng)采用中性點諧振接地方式。

6～35 k V主要由電纜線路構(gòu)成的配電系統(tǒng)、發(fā)電廠廠用電系統(tǒng)、風(fēng)力發(fā)電場集電系統(tǒng)和除礦井的工業(yè)企業(yè)供電系統(tǒng)，當(dāng)單相接地故障電容電流較大時，可采用中性點低電阻接地方式。變壓器中性點電阻器的電阻值，在滿足單相接地繼電保護可靠性和過電壓絕緣配合的前提下宜選較大值。

再根據(jù)DL／T5222—2005《導(dǎo)體和電器選擇設(shè)計技術(shù)規(guī)定》第18.2.4條及相應(yīng)的條文進行說明：

系統(tǒng)中性點經(jīng)電阻接地方式，可根據(jù)系統(tǒng)單相對地電容電流值來確定。當(dāng)接地電容電流小于規(guī)定值時，可采用高電阻接地方式；當(dāng)接地電容電流值大于規(guī)定值時，可采用低電阻接地方式。

當(dāng)高壓廠用電系統(tǒng)中性點的接地電容電流小于或等于7 A時，其中性點宜采用高電阻接地方式；當(dāng)接地電容電流大于7 A時，其中性點宜采用低電阻接地方式。

從以上這些規(guī)范的條文規(guī)定可以總結(jié)出，35 k V中性點接地方式應(yīng)該按如下要求進行選擇：

當(dāng)系統(tǒng)單相對地電容電流小于等于7 A時，可采用不接地或高電阻接地方式；

當(dāng)系統(tǒng)單相對地電容電流大于7 A、小于等于10 A時，可采用不接地或低電阻接地方式；

當(dāng)系統(tǒng)單相對地電容電流大于10 A時，可采用低電阻或中性點諧振接地方式。

2 中性點低電阻接地方式的特點

中性點低電阻接地方式適用于以電纜線路為主、系統(tǒng)電容電流較大、瞬時性單相接地故障很少的城市配電網(wǎng)，大型工礦企業(yè)配電系統(tǒng)以及發(fā)電廠廠用電系統(tǒng)。

中性點低電阻接地方式的特點：

（1）降低系統(tǒng)操作過電壓；

（2）有效限制弧光接地過電壓；

（3）可消除系統(tǒng)各種諧振過電壓；

（4）提高系統(tǒng)安全水平；

（5）及時切斷故障線路，有利于保護配置；

（6）把系統(tǒng)工頻過電壓限制在較低水平。

采用中性點低電阻接地方式，電氣設(shè)備及電纜承受的過電壓幅值較低，承受過電壓時間較短，并且電氣設(shè)備及電纜可采用較低的絕緣水平，降低了造價，使電氣設(shè)備及電纜的壽命大大延長，提高系統(tǒng)運行的安全可靠水平。

3 中性點低電阻接地方式下接地電阻的選擇

根據(jù)DL／T5222—2005《導(dǎo)體和電器選擇設(shè)計技術(shù)規(guī)定》第18.2.6條，經(jīng)低電阻接地時，接地電阻選擇如下：電阻額定電壓，電阻值）。其中，UN為系統(tǒng)額定線電壓，Id為選定的單相接地電流。

4 中性點低電阻接地方式下電阻電流的選擇

通常情況下，選擇單相接地電流，主要從限制間隙性弧光接地過電壓倍數(shù)與滿足保護靈敏度要求兩個方面來考慮。由于低電阻接地方式下每條線路對地電容電流遠(yuǎn)小于單相接地電流，故一般都能滿足靈敏度要求。根據(jù)國內(nèi)外實際運行經(jīng)驗，當(dāng)電阻電流與電容電流相等時，可以將過電壓水平限制在2.5倍以下；當(dāng)電阻電流等于電容電流的2倍時，可以將過電壓水平限制在2.2倍以下；當(dāng)電阻電流等于電容電流的4倍時，可以將過電壓水平限制在2倍以下；當(dāng)電阻電流大于電容電流的4倍時，過電壓的降低已不明顯。因此，電阻電流宜選取電容電流的2～4倍。

電阻額定電流IR＝Id＝（2～4）IC。其中，IC為系統(tǒng)對地電容電流。

5 中性點低電阻接地方式下接地變壓器的選擇

接地變壓器的特性要求是：零序阻抗低，空載阻抗高，損耗小。根據(jù)這一特性要求，接地變壓器一般采用曲折形接線，即Z型接線。

選擇Z型接地變壓器容量時，主要考慮其短時過負(fù)荷倍數(shù)限制以及長期熱穩(wěn)定要求。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)IEEE－C62.92.3—1993第6.2.2.2條規(guī)定，具體允許過負(fù)荷倍數(shù)如表1所示。

表1 接地變壓器允許過負(fù)荷倍數(shù)表

Z型接地變壓器額定電流IZN＝IR／3n，Z型接地變壓器容量SN＝3×Uph×IZN。其中，n為過負(fù)荷倍數(shù)；Uph為系統(tǒng)相電壓。

6 工程實例

6.1 工程介紹

某造紙廠工程35 k V變電站，主變連接組別為YNd11，主接線形式為單母線接線，20回電纜出線，采用交聯(lián)聚乙烯鋁芯單芯電纜，其中 YJLV－26／35 k V 3（1×400）電纜共計3.22 k m，每千米每相對地電容電流為0.214 6 A；YJLV－26／35 k V 3（1×185）電纜共計11.47 k m，每千米每相對地電容電流為0.166 5 A。

6.2 系統(tǒng)總的對地電容電流計算

系統(tǒng)總的電容電流應(yīng)包括與系統(tǒng)有電氣連接的所有電纜線路、架空線路、發(fā)電機、變壓器以及母線和電器的電容電流，并應(yīng)考慮電網(wǎng)5～10年的發(fā)展。該電容電流應(yīng)取最大運行方式下的電流。就本工程而言，系統(tǒng)對地電容電流包括電纜線路部分與變壓器、母線和電器等設(shè)備部分。

（1）電纜對地電容電流根據(jù)《電力工程電氣設(shè)計手冊 電氣一次部分》公式3－1計算：

（2）設(shè)備對地電容電流根據(jù)《電力工程電氣設(shè)計手冊 電氣一次部分》表6－46數(shù)據(jù)計算，35 k V系統(tǒng)設(shè)備增加的接地電容附加值為13%。

（3）系統(tǒng)總的電容電流：

經(jīng)計算，系統(tǒng)總的電容電流為55.94 A。

6.3 接地電阻選擇

（1）接地電阻額定電壓：采用UR≥1.05×UN／槡3計算，接地電阻的額定電壓為21.2 k V。

（2）接地電阻額定電流：采用IR＝（2～4）IC計算，接地電阻的電流在111.88～223.76 A之間。根據(jù)相關(guān)樣本選擇200 A接地電阻。

根據(jù)DL／T5222—2005《導(dǎo)體和電器選擇設(shè)計技術(shù)規(guī)定》第18.2.4條進行說明：

電阻器的容量應(yīng)按流過電阻的工作電流和持續(xù)時間來確定，在該時間內(nèi)電阻應(yīng)保持足夠的熱穩(wěn)定。當(dāng)采用低電阻接地方式時，由于單相接地保護裝置動作于跳閘，接地電流的持續(xù)時間按10 s考慮即可滿足要求。

綜上所述，接地電阻參數(shù)為：額定電壓21.2 k V，額定電流200 A，阻值101Ω，最大通流時間10 s。

6.4 接地變壓器選擇

（1）接地變壓器額定電流：采用IZN＝IR／3n計算，接地變壓器的額定電流為6.35 A。

（2）接地變壓器額定電壓為35 k V。

（3）接地變壓器容量：按表1過負(fù)荷時間10 s，過負(fù)荷倍數(shù)10.5倍要求，采用SN＝3×Uph×IZN（其中）計算，接地變壓器的容量為385 k VA。根據(jù)相關(guān)樣本選擇接地變壓器容量為400 k VA，額定電流為6.6 A。

綜上所述，接地變壓器參數(shù)為：聯(lián)結(jié)組別ZN，額定電壓35 k V，額定電流6.6 A，額定容量400 k VA。

7 結(jié)語

隨著城市電網(wǎng)的不斷發(fā)展，電纜線路替代架空線路的比例不斷提高，以電纜為主的配電網(wǎng)采用中性點低電阻接地方式將成為發(fā)展趨勢。本文以某造紙廠工程為例，介紹了中性點接地方式的確定，分析了低電阻接地系統(tǒng)的特點，重點介紹了低電阻接地系統(tǒng)接地電阻及接地變壓器的選擇。

［1］周澤存.高電壓技術(shù)［M］.北京：水利水電出版社，1987.

［2］解廣潤.電力系統(tǒng)過電壓［M］.北京：水利水電出版社，1985.

［3］弋東方.電力工程電氣設(shè)計手冊：電氣一次部分［M］.北京：水利電力出版社，1989.

［4］DL／T5222—2005 導(dǎo)體和電器選擇設(shè)計技術(shù)規(guī)定［S］.

［5］GB／T50064—2014 交流電氣裝置的過電壓保護和絕緣配合設(shè)計規(guī)范［S］.

［6］IEEE－C62.92.3—1993 IEEE Guide for t he Application of Neutral Grounding in Electrical Utility Systems，PartⅢ－Generator Auxiliar y Systems［S］.