低压电网中性点接地与不接地的利弊.doc

_低压电网中性点接地与不接地的利弊 北京农业机械化学院电气化系罗光荣 为了低压用电的安全，尤其是农业电网用电的安全，我国普遍推广使用触电保安器。保安器分为电压型和电流型两大类，它们对电网我中点的接地有不同的要求，电压型保安器要求电网中点不直接接地（实际是经过保安器的内部阻抗接地），而安装电流型保安器，则要求中点直接接地，因此认真深入地研究低压电网中点接地方式的利弊，对于安全用电工作是一项十分迫切的任务。并且它还关系到保安器研制工作的动向，为此我们对接地作一些分析。 一、国内外概况： 根据国外资料，电力网发展的初期，低压电网对地都是绝缘的，中点不接地，但是后来随着高压电网的发展，使了降压变压器，由于高低压线圈可能相互短路，低压线圈对地产生高压，对电气设备及人身安全造成危害，因此出现了中点接地系统。如今，低压电网中点接地已成为世界发展的趋势。绝大多数国家都是采用中性点接地系统，这个总的发展方向是肯定的。由于中点对地绝缘，在某些场合有一定的优点，但在一些特殊的场合，还采用中点不接地，例如日本的医院及游泳池，使用隔离变压器，中点就不接地。有些有易燃气体的化工厂、煤矿等也采用中点对地绝缘。日本也还有一些大工厂采用不接地方式，捷克在矿井采用500伏中点不接地系统。 我国解放前，低压电网，有接地的，也有不接地的，解放之后逐步趋于统一，就是380/220伏中点接地的低压电网。 但1962年以后有些省和地区，采用中点不接地系统，例如江苏省推广使用电犁，为了人身安全，安装简易型保安器，采用了不接地系统。当时广东、河南有些地区也采用不接地系统。目前我国广大农村，中点接地和不接地两种方式同时并用，为此我们有必要对其优缺点作一些探讨。 二、中点接地与非接地系统的优点缺点比较： 1、不接地系统： 优点：能限制接地电流 当电网的容量较少时，对地的分布电容也小，如果绝缘电阻很高，则人触及带电体时，通过人体的电流仅为不大的电容电流（如图1），因此是安全的。 此外从漏电引起的火灾来说，不接地系统也比较理想，因漏电接地电源很小，不易产生大的火花而引起火灾。 缺点： 不能抑制对地电压的异常升高： 不接地系统在运行中有各种原因会引起对地电压的异常升高，如变压器高低压绕组间击穿、高压线碰到低压线、雷电过电压、操作过电压、静电感应等，这种电压的异常升高可能损坏电器设备及危害人身安全。 实际难于保持不接地状态 前面提到不接地系统可以限制接地电流的条件是电网容量比较小，因而分布电容也小，绝缘电阻比较高。如果电网容量比较大，并且随着电网的陈旧，绝缘水平总是逐渐下降的，到后来就难以达到保证人身安全的程度。 现举例来说明：譬如人体电阻为1千欧，触及三相三线制非接地系统的相线，设绝缘电阻最低的相线绝阻数值为rJX，每根相线对地电容为C，在不同的绝阻和电容情况下，通过人体可能的最大电流Ir，可根据克希荷夫定律进行计算，计算结果得如图2所示的曲线。 低压架空线路每根相线的电容量可按每公里205微法计算，由图可见架空线路长度超过2公里，相线绝缘低于30千欧，人体触电电流就将超过25毫安，已经不能自主摆脱，如不立即断电即有生命危险。 农业电网绝阻一般较低，依靠不接地系统限制接地电流并不能完全保证人身安全。 一相接地，其他两相对地电压为线电压： 如果有一相线发生接地故障，另外两相对地电压即升为线电压，即增加 倍，这种电压的升高，对人身安全是不利的，并且也容易引起电器设备的绝缘击穿。 2、中点接地系统 优点： 能够抑制异常的对地电压升高； 即使高低压绕组间发生击穿短路，由于中点直接接地，中点对地电压在220伏以下，对电器设备及操作比较安全。 适用于大容量电力网； 易于检测并及时排除接地故障； 如果相线发生接地故障，则将会产生很大的接地电流，通过零序电流互感器时，能及时排除。 缺点： 不能抑制接地电流： 当人体触及带电导体时，就相当于相电压直接加在人身上，因此通过人体的电流比中点非接地系统为大，比较危险。 接地系统可能相互干扰 由于接地系统的接地线有电流，使地表电位发生变化，因此会影响另外一个接地系统的工作，造成干扰，特别是对一些仪器设备造成干扰。 由于以上分析可以认为，在我国目前的农村，变压器容量比较小，中点接地系统对于设备安全比较优越，中点不接地系统对于人身安全比较优越。 三、今后的发展趋势： 既然中点接地系统对设备的安全较为优越，对人身安全比较欠缺。那么应在中点接地的条件下，采取加强人身安全的措施，而安装触电保安器则是行之有效的办法。对于中点接地系统，为了人身安全，只能安装高灵敏度的电流型触电保安器，其动作电流应该在30毫安以下，这种保安器是依靠零序电流进行工作的，它的零序电流不单纯是由于人体触电产生的，三相四线制各相的漏电及不对称也产生零序电流，漏电流使保安器工作不正常，有时使保安器失灵，应该动作而不动作；有时使保安器误动，为了使保安器可靠动作，就要求电网漏电尽可能小，也就是说要求绝阻较高，通常要求总绝阻达到10K以上。对于装有照明线路的电网，很难达到这个要求，尤其雨季，一般只能达到12K。在这种情况下，只好在分支线上加装保安器，因为整个电网的总绝阻虽然低，但分支线的绝阻有可能在10K以上，或者10多户人家就装一个保安器。这种安装方法，保安器的动作是可靠的，可以保障人身安全。但这样安装，每台变压器起码装四台保安器，甚至更多，才能满足要求。电流型保安器电流互感器的制造工艺要求较高，成本较高，因此这是电流型保安器推广工作中比较困难的问题。 如前所述，中点不接地系统无法抑制对地电压的异常升高，例如在高压为两线一地制供电的系统中，低压侧中点对地可能出现很高的电压，实测可达数千伏，此外在预防雷害及高低压绕组击穿短路方面，不如中点接地系统，但它有限制接地电流的作用，特别是30千伏安以下专供小型排灌站的变压器，其电网绝阻较高，可以限制触电时的人体电流，并且可安装简易型单级跳的保安器，这种保安器原理简单，成本低易于推广，此外中点不接地系统可以安装脉冲式保安器。这种保安器适应低绝阻，绝阻只要1K左右就可以安装。带照明负载的变压器，只要装一个脉冲式保安器就可以了。而电压的异常升高也可采取措施来加以减轻其危害。（如中点经阻抗接地，加装避雷间隙或压敏电阻等）因此在变压器容量小的情况下中点不接地系统对人身安全较为有利，目前仍有其存在的意义。 四、农村电网的接地保护问题： 为了防止电器设备金属外壳带电危及人身安全，目前常用的办法有两种：即保护接地和接零，应当指出保护接地只有用在不接地系统才能引起防止触电的作用。如果在中点接地系统，即使金属外壳已经接地，当发生相线碰壳事故时，金属外壳仍有很高的电压，仍然会危及生命。因此这时保护接地是起不到防止触作用的。其原理如图3所示。 设变压器中点接地电阻r为4欧，电动机外壳保护接地电阻rb为12欧，当发生相线碰壳时，则通过短路电流I其数值为：安 如果有人触及电机外壳，则人手和脚之间的接触电压为UJ=Irb=137512=165伏 人体受到165伏触电仍然是危险的，几乎起不到什么保护作用，因此对于中点接地系统，通常是用采用保护接零，其原理如图4所示： 在送电线路不很长的情况下，零线电阻一般小于1欧，如果发生相线碰壳的情况，则相线将通过很大的电流，可以把熔丝熔断，使电机外壳不再带电，从而保护人身安全。 保护搪零对于一般工厂是很适用的，但对于农村电网一时却难以采用，因为目前农业生产的主要电气设备是排灌站的电动机，为电动机供电的线路通常是三相三线制，并没有零线，如果专为接零而拉一根零线。则要增加不少投资。此外当送电距离比较远，而电机容量较大时，即使相线碰壳，也不足以使熔丝熔断，那就起不到保护人身安全的作用。 五、结语 1、中点接地系统是发展方向：因为农业电网使用的变压器越来越大，中点接地系统对保护设备安全比较优越，对于人身安全则可通过普遍安装电流型保安器而加以解决。 2、小变压器可以采用不接地系统：对于30千伏安以下的变压器，如果没有条件普遍安装电流型保安器，则可以采用不接地系统对人身安全比较有利。动力线路的变压器，可装简易型保安器，照明线路可以安装适应低绝阻的冲型保安器。 3、农村电网的保护接地应与触电保安器结合使用，否则不能起到保护人身安全的作用。-可编辑修改-