电弧接地过电压的抑制作用。

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(3) 综合研究了接地方式对电力系统运行的影响。运用 MATLAB 仿真工具对中性点不接地、中性点经电阻接地和中性点经消弧线圈接地的系统的基本运行特性（即单相接地故障电流的大小和非故障相工频电压的高低）做了仿真研究，仿真结果表明，谐振接地方式与中性点不接地和中性点经小电阻接地方式相比，其基本运行特性明显优越。

2 小电流接地系统的主要特点

2．1 电力系统各种接线方式介绍

电力系统的接线方式是指三相电力系统的中性点以什么方式接地。电力系统中性点可以有很多种接地方式，中性点直接接地，也可以经过某种元件接地，也可以不接地。中性点如何接地与大地相接的问题在工程上就称之为中性点的接地方式。中性点接地方式对电力系统的很多方面都有影响，是一个很重要、很复杂的问题。 2.1.1 电力系统接地方式的分类

电力系统通常的接地方式有：中性点直接接地、中性点经消弧线圈接地（又称为谐振接地）、中性点经电阻接地、中性点不接地。其中，中性点经电阻接地的方式，按接地电流的大小又分为高阻接地和低阻接地。

我国GB/T 4776-1984《电气安全名词术语》标准中，将上述四种中性点接地方式归纳为两大类[3]：

（1）中性点有效接地系统（system with effectively earthed neutral）：中性点直接接地或经一个低值的阻抗接地。这种接地系统中性点接地阻抗小，当发生单相接地故障时，故障回路中将流过很大的短路电流，要求保护装置立即动作，线路终止供电，多以此类系统又称作大电流接地系统。

（2）中性点非有效接地系统（system with non-effectively earthed neutral）：中性点不接地，或经一个高值电阻接地或经消弧线圈接地的系统。由于此类系统中性点接地阻抗非常大，发生单相接地故障时，故障电流很小，所以又称为小电流接地系统。 2.1.2 小电流接地方式的主要特点

在我国6~35kV电力系统中普遍采用中性点不接地或经消弧线圈接地的小电流接地系统方式，当系统发生单相接地故障时，由于不能构成低阻抗短路回路，接地故障

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电流往往很小，系统线电压的对称性并不遭到破坏，系统还可继续运行一段时间，但是不能运行时间过长，为防止系统事故扩大，在接地运行的这段时间里必须设法排除故障。

这类接地方式的主要特点： （1）电流信号很小

小电流系统单相接地时产生的零序电流是系统电容电流，其大小与系统规模大小和线路类型（电缆线路或架空线路）有关，数值很小。对于10kV架空线路来说，每30公里线路大约产生1A的负荷电流中，使得传统的基于过流、方向、距离等原因的继电保护装置根本不可能正确反映故障情况。经中性点接入消弧线圈补偿后，数值更小了，且消弧线圈的补偿状态（过补偿、欠补偿、完全补偿）不同，接地基波电容电流的特点与无消弧线圈补偿时相反或相同，对于有消弧线圈的小电流系统采用5次谐波电流或零序电流有功功率方向检测，而5次谐波电流比零序电流又要小20~50倍。

（2）干扰大、信噪比小

小电流系统中的干扰不要包括两个方面：一是在变电站和发电厂的小电流系统单相接地保护装置的装设地点，电磁干扰大；二是由于负荷电流不平衡造成的零序电流和谐波电流较大，特别是当系统较小，对地电容电流较小时，接地回路的零序电流和谐波电流甚至小于非接地回路的对应电流。

（3）随机因素的影响不确定

我国配电网一般都是小电流系统，其运行方式改变频繁，造成变电站出线的长度和数量频繁改变，其电容电流和谐波电流也频繁改变；此外，母线电压水平的高低，负荷电流的大小总在不断地变化；故障点的接地电阻不确定等等。这些都是造成了零序故障电容电流和零序谐波电流的不稳定。

（4）电容电流波形不稳定

小电流系统的单相接地故障，常常是间歇性的不稳定弧光接地，因而电容电流波形不稳定，对应的谐波电流大小随时在变化。

2．2 小电流接地系统三种接地方式介绍

小电流接地系统目前主要有中性点不接地方式、中性点经消弧线圈接地、中性点经高阻接地三种方式。 2.2.1 中性点不接地方式

（1）原理综述

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中性点不接地方式，即中性点对地绝缘，结构简单，运行方便，不需要任何附加设备，投资省，合用于农村10kV架空线路的辐射形或树形的供电网络。该接地方式在运行中，若发生单相接地故障，流过故障点的电流仅为电网对地的电容电流，值很小，不形成短路回路。但是长时间的接地运行，容易形成两相接地短路，甚至是三相接地短路；弧光接地还会引起全系统过电压，这种过电压能量大，持续时间长，同时在持续过程中，电网的单相接地还可能发展为两点接地短路，使事故进一步扩大。中性点不接地系统发生单相接地故障时，其接地电流很小，若是瞬时故障，一般能自动消弧，非故障相电压升高不大，不会破坏系统的对称性，可带故障连续供电一段时间（一般为1~2h），从而获得排除故障的时间，相对的提高了供电的可靠性[1][2]。

（2）运行状况分析

简单网路图（单条线路）如下图2.1所示：

ECEBEA...UAICC..

UN.IBB.IPE

..ICB'ICC'..IC?ICB?ICC''...dA

C0C0C0UCU0..UBUC.'UB.'a） b） 图2.1 中性点不接地系统发生A相接地故障时的电路图和相量图

a）电路图 b）相量图

不论是架空线路还是地下电缆，各相导线之间以及每相导线与大地之间都存在着分布电容，如图2.1（本文忽略了导线间电容）。一般来说，线路零序电容的大小与线路的长度、导线的半径、几何均距以及线路与地面的距离等因素有关。在考虑线路充分换位的情况下，相同电容是相等的，并且三相的对地电容也是对称的。当系统发生单相接地时，中性点点位与地点位不等，中性点对地绝缘，必然存在对地电容，此电容很小，因此在小电流接地选线问题的研究中，忽略这些串联阻抗，主要分析各相对地的电容组成的回路。

如图2.1所示的简单网络，在正常运行时，忽略电源和线路压降，三相各相对地

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..电容C0相等。在相线对地电压作用下UA、UB、UC作用下，每个都有一个电容电流流入地中。由于三相电压对称，无零序电压；忽略三相负载不对称产生的不平衡电流，三相电流之和也等于零，无零序电流。

..1.即： U0=(UA+UB+UC)=0 （2-1）

3....1. I0= (IA+IB +IC)=0 （2-2）

3.(3) 系统特点

中性点不接地方式对于低压配电网具有运行维护简单、经济，单相接地时允许带故障运行两个小时，供电连续性好等优点。目前，国内35Vk以下电网还采用该运行方式。在该运行方式下，接地电流为线路及设备的电容电流。但是，由于该方式对电网电容电流及负荷水平有严格的限制，超过一定数值后将引起电弧接地过电压，故该方式己经不再适应配电网的发展。

中性点不接地方式的主要缺陷有:

① 对电容电流有严格的要求，根据电力规程，对35Vk及以下系统，规定当3~10Vk电网电容电流小于30A，20Vk以上电网电容电流小于10A时，可采用中性点不接地运行方式。

② 中性点不接地电网发生单相接地时，中性点电位偏移，过电压水平高，持续的第二章小电流接地系统单相接地故障过程分析时间长。而目前在我国随着经济发展，城镇配电网中大量采用电流和各类封闭组合电器，甚至进口设备，这些设备绝缘水平一般较低，且一旦被击穿很难修复，因而不宜带单相接地故障持续运行。

③ 单相接地时，避雷器长时间在工频过电压下运行，易发生损坏，甚至爆炸。目前采用提高氧化锌(Zno)避雷器运行电压的方法，可以避免爆炸事故的发生，但这并不经济，因而这种接线方式不利于无间隙氧化锌避雷器的推广应用。 2.2.2 中性点经消弧线圈接地方式

采用中性点经消弧线圈接地方式，即在中性点和大地之间接入一个电感消弧线圈。由于导线对地电容的存在，中性点不接地系统中一相接地时，接地点接地相电流属于容性电流。而且随着网络的延伸，电流也愈益增大，以致完全有可能使接地点电弧不能自行熄灭并引起弧光接地过电压，甚至发展成严重的系统性事故。

(1) 原理综述