中压系统中性点接地方式选用技术导则

Q/GDW Q/GDW-10-375-2008 江苏省电力公司企业标准 中压系统中性点接地方式选用

技术导则

2008-06-15发布 2008-06-15实施 江苏省电力公司 发布 Q/GDW-10-375-2008

目 次

前 言 ............................................................................. II 1 适用范围 ............................................................................ 3 2 规范性引用文件 ...................................................................... 3 3 术语和定义 .......................................................................... 3 4 中性点接地方式选用技术原则 .......................................................... 4 5 中性点接地装置选择和应用原则 ........................................................ 5 附录A （资料性附录） 常用计算公式和方法 .............................................. 9

I

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前 言

电力系统的中性点接地方式是一个综合性的技术问题，它与系统的供电可靠性、人身安全、设备安全、绝缘水平、过电压保护、继电保护、通信干扰（电磁环境）及接地装置等问题有密切的联系。

我国中压电网中，80%以上的故障是单相接地引起的，架空线为主的电网单相故障中绝大多数为瞬时性故障，而架空线供电又是中压电网的主要形式。合理选用中性点接地方式，可以减少线路故障跳闸次数，提高供电的可靠性。在电网发展变化比较大的地区，合理选用中性点接地方式，可以减少设备的频繁改造和更换，减少投资。为规范管理，统一标准，指导江苏中压电网中性点接地方式的合理选用，特制订本导则。

本导则的编写格式和规则符合GB/T 1.1《标准化工作导则 第1部分：标准的结构和编写规则》及DL/T 600-2001《电力行业标准编写基本规定》的要求。

本导则的附录A为资料性附录。

本导则由江苏省电力公司生产技术部提出并解释。 本导则由江苏省电力公司生产技术部归口。

本导则起草单位：江苏省电力公司生产技术部、江苏省电力试验研究院有限公司。 本导则主要起草人：李长益、付慧、张霁、黄芬、王建刚

II

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中压系统中性点接地方式选用技术导则

1 适用范围

本导则规定了10kV、20kV和35kV三个电压等级的中压系统中性点接地方式的选用技术原则，并给出了消弧线圈和小电阻装置及其配套接地变、电流互感器等设备的推荐配置原则。

本导则适用于江苏电网中压系统中性点接地方式的选用。 2 规范性引用文件

本导则引用了下列标准的有关条文，当这些标准修订后，使用本导则者应引用下列标准最新版本的有关条文。

DL/T 620 交流电气装置的过电压保护和绝缘配合 DL/T 621 交流电气装置的接地 DL/T 780 配电系统中性点接地电阻器

DL/T 1057 自动跟踪补偿消弧线圈成套装置技术条件

国家电网公司 国家电网生[2004]634号 10kV～66kV消弧线圈装置技术标准 3 术语和定义

下列术语和定义适用于本导则。

3.1 中性点有效接地方式

系统在各种条件下应该使零序与正序电抗之比(X0/X1)为正值并且小于3，且零序电阻对正序电抗（R0/X1）之比为正值并且不大于1。中性点直接接地、中性点经小电抗接地和中性点经小电阻接地均属于该类系统。

3.2

中性点非有效接地方式

系统在各种条件下应该使零序与正序电抗之比(X0/X1)大于3。中性点不接地、中性点经消弧线圈接地和中性点经高电阻接地均属于该类系统。

3.3

高电阻接地系统

系统中性点经过一定阻值的电阻接地，一般限制单相接地故障电流小于10A。高电阻接地系统的设计应符合R0≤XC0（R0是系统等值零序电阻，XC0是系统每相的对地分布容抗）的准则，以限制由于间隙性电弧接地故障产生的瞬态过电压。

3.4

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小电阻接地系统

系统中性点经过一定阻值的电阻接地，小电阻的选择应使系统发生接地故障时，有足够电流满足继电保护快速性和选择性的要求，一般限制单相接地故障电流为100A～1000A。对于一般系统，限制瞬态过电压的准则是(R0／X0)≥2。其中X0是系统等值零序感抗。

3.5

故障点金属性接地

系统中某一相直接与地连接。此时对于中性点非有效接地系统，中性点对地电压有效值达到系统相电压；中性点有效接地系统中，中性点对地电压有效值接近系统相电压。

3.6

故障点阻抗接地

系统中某一相经过一定的阻抗与地连接。此时系统中性点对地电压受接地点阻抗影响，通常小于系统相电压。故障点阻抗值越高，中性点对地电压越小。

3.7

系统电容电流

三相系统总的电容电流为(3Un /Xco)，Un为系统标称相电压，Xco为每相对地容抗。

3.8 单相接地故障电容电流

系统中性点不接地时，发生系统单相金属性接地而流过故障点的故障电流，它在数值上等于系统的电容电流(3Un /Xco)。

3.9

残流

中性点经消弧线圈接地系统发生单相接地故障时，经消弧线圈补偿装置补偿后流过接地点的全电流。

3.10

中性点不对称电压

中性点不对称电压是指电力系统在中性点悬空的情况下，发电机或变压器的中性点与大地之间的电位差，该电位差主要因系统三相对地电容的不对称所致。

3.11

中性点位移电压

当中性点接地装置投入电网后，中性点与大地之间的电位差称为中性点位移电压。中性点经消弧线圈接地时，因系统对地电容和消弧线圈电感串联的关系，中性点电位会出现显著升高；中性点经小电阻接地时，中性点电位将比中性点不对称电压有所降低；中性点不接地系统的中性点位移电压就等于中性点不对称电压。 4 中性点接地方式选用技术原则

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4.1 不直接连接发电机的10kV、20kV和35kV架空线路系统（一般变电站出线电缆总长度小于1公里，其余均为架空线路的线路），当单相接地故障电容电流不超过下列数值时，应采用不接地方式；当超过下列数值，又需在接地故障条件下运行时，宜采用消弧线圈接地方式：

a) 10kV、20kV和35kV钢筋混凝土或金属杆塔的架空线路构成的系统，10A。 b) 10kV和20kV非钢筋混凝土或非金属杆塔的架空线路构成的系统，20A。

4.2 10kV、20kV和35kV全电缆线路构成的中压配电系统，宜采用中性点经小电阻接地方式，此时不宜投入线路重合闸功能；全电缆线路构成但规模固定的系统也可以采用消弧线圈接地系统。

4.3 10kV、20kV和35kV由电缆和架空线路构成的混合配电系统，规定如下：

a）变电站每段母线单相接地故障电容电流大于100A（35kV系统为50A）时，宜采用小电阻接地方式。

注： 当单根电缆电容电流较大时，小电阻接地系统也可以采用加装适当补偿的方法提高继电保护灵敏度。

b）当变电站单相接地故障电流中的谐波分量超过4%，且每段母线单相接地故障电容电流大于75A时宜采用小电阻接地方式。

c）变电站每段母线单相接地故障电容电流小于100A（35kV系统为50A）时，宜采用消弧线圈接地系统，运行中应投入保护装置中的重合闸功能。

d）系统变化不确定性较大、电容电流增长较快的主城区，无论是否全电缆系统都可以采用小电阻接地系统。

4.4 对于10kV、20kV纯架空线路构成的配电系统，单相接地故障电容电流小于10A时，一般应采用不接地方式；对于频繁发生断线谐振的该类配电系统，也可采用高电阻接地方式，一般中压系统中不推荐采用高电阻接地方式。

4.5 采用小电阻接地方式的10kV、20kV和35kV系统，杆塔接地电阻安全性校核（接触电压、跨步电压）的故障持续时间应按照后备保护动作时间考虑，一般为1.3～1.5s。 4.6 小电阻接地系统中架空线路应采用绝缘导线，以减少瞬时性接地故障，并应采取相应的防雷击断线措施，如装设带外间隙的避雷器、防弧线夹或架设架空屏蔽线等措施。 4.7 采用消弧线圈接地和电阻接地方式时，系统设备的绝缘水平宜按照中性点不接地系统的绝缘水平选择。

5 中性点接地装置选择和应用原则

5.1 消弧线圈装置的选择和应用

户外安装的消弧线圈装置，应选用油浸式铜绕组，户外预装式或组合式消弧线圈装置，可选用油浸式铜绕组或干式铜绕组；户内安装的消弧线圈装置，选用干式铜绕组。

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消弧线圈装置应能自动跟踪系统电容电流并进行调节。自动跟踪的消弧线圈宜并联中电阻（小电阻）和相应的故障选线装置，以提高故障选线的正确性，及时隔离故障线路。

消弧线圈的容量应根据系统5-10年的发展规划确定,一般按下式计算:

WkIcUn3

式中: W —消弧线圈的容量，kVA；

k —发展系数，取值范围1.35～1.6； Ic—当前系统单相接地电容电流，A； Un—系统标称电压，kV。

自动跟踪的消弧线圈装置应满足DL/T 1057《自动跟踪补偿消弧装置技术条件》的要求，另外，运行中还应满足：

a) 正常运行情况下，中性点位移电压不应超过系统标称相电压的15%。

b) 消弧线圈宜采用过补偿运行方式，经消弧线圈装置补偿后接地点残流不超过5A。 c) 安装消弧线圈装置的系统在接地故障消失后，故障相电压应迅速恢复至正常电压，不应发生任何线性或非线性谐振。

d) 调匝式消弧线圈装置的阻尼电阻值应有一定的调节范围，以适应系统对称度发生变化时，不应误发系统接地信号或发生线性串联谐振。阻尼电阻的投入和退出应采用不需要分合闸信号和电源的电力电子设备，禁止使用需要分合闸电源的接触器等设备。阻尼电阻的投入和退出不应人为的设置动作时延。

e) 消弧线圈装置本身不应产生谐波或放大系统的谐波，影响接地电弧的熄灭。在某些运行方式下，调容式消弧线圈会放大系统的谐波电流，一般不推荐采用（调容和调匝相结合的消弧线圈除外）。

f) 消弧线圈装置的控制设备应具有良好的抗电磁干扰水平，一般应达到3级。消弧线圈装置的控制系统允许瞬时出现死机现象，但应能迅速自行恢复。

g) 消弧线圈装置应采用带录波系统和通用网络接口，以便于故障分析和远方调用消弧线圈装置的动作信息。

5.2 中性点电阻装置的选择和应用

接地电阻装置电阻值的选择应综合考虑继电保护技术要求、故障电流对电气设备和通信的影响，以及对系统供电可靠性、人身安全的影响等。电阻值的选择应限制金属性单相接地短路电流为300－600A。

中性点电阻值选择范围如下：

10kV系统， 10-20欧姆； 20kV系统， 20-40欧姆； 35kV系统， 35-70欧姆。

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中性点接地电阻装置应满足DL/T 780《配电系统中性点接地电阻器》的要求，另外，在选择和运行中还应满足：

a） 电阻装置应采用不锈合金钢型电阻器，电阻器的热容量应考虑继电保护后备保护的动作时间以及断路器的动作时间并留有一定的裕度。一般选择热稳定时间10秒钟，温升应不超过760K；计算电阻器长期通流值的电压取值按照中性点位移电压不超过系统标称相电压的10%选取，电阻器的长时间运行温升应不超过380K。电阻器中固定电阻用的夹件和支撑件均应能耐受相应的温度。

b） 电阻器材料的温度系数应不超过2.0104/℃，接地故障发生时电阻器的阻值升高应保证重合闸时，继电保护仍有足够的灵敏度。10秒温升试验中，达到温升限值时电阻器电流衰减值不应超过初始电流的20%。

c） 接地电阻装置绝缘水平应按照相应电压等级的要求选择。 d） 接地电阻回路中宜增加中性点电流监测或接地电阻温升检测装置。

5.3 接地变压器的选用

对于无中性点引出的10kV、20kV和35kV系统，应安装接地变压器，接地变压器应采用Z型接线变压器。其容量按配电变压器容量（kVA）优先数选取，一般为30，50，80，100，125，160，200，250，315，400，500，630，… 。

接地变压器三相零序阻抗不宜大于表1数据，消弧线圈装置在测量系统电容电流时应计及该阻抗。

表1 不同电压等级接地变零序阻抗数值

零序阻抗（Ω） 10kV 5 20kV 10 35kV 30 5.3.1 消弧线圈系统用接地变压器

消弧线圈用接地变压器一般通过断路器接入母线，应采用三相同时分合的开关设备，不应采用隔离开关-单相熔丝组合作为接地变压器投切和保护设备。

消弧线圈用的接地变压器，不兼做所用变压器时，其容量按消弧线圈的容量选取；兼做所用变压器时，接地变压器容量按照以下公式计算：

S(S10.6S2)(0.8S2)

其中S1为系统电容电流对应的容量；S2 变电所用电负荷容量。 5.3.2 电阻接地系统用接地变压器

5.3.2.1 中性点电阻接地系统用接地变压器安装位置

a） 接地变压器通过隔离开关接至主变压器次级首端，与主变同时投入或退出运行，不应兼做所用变压器。

接地变压器全回路处于主变压器的差动保护范围内，线路和母线发生接地故障时，主变压器回路和接地变压器回路的CT均有零序电流流过，主变压器差动保护应剔除或躲过该部分的零序电流。

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由于接地变压器为Z型接线，其高压侧电流互感器的二次回路的接线方式应与之相配合。一般，小电阻接地系统推荐接地变压器通过隔离开关接至主变压器次级首端。

b） 接地变压器通过断路器接至母线，可以兼做所用变压器。

线路和母线发生接地故障时，主变压器回路的CT无零序电流流过，只有接地变压器、小电阻和线路CT(线路故障时)有零序电流流过，接地变压器零序保护可以作线路故障后备保护。开关、母线等裸露的带电部分应采用热塑材料加以封闭以尽量减少这部分设备的故障可能性。 5.3.2.2 电阻接地系统接地变压器容量的选取

小电阻接地系统用接地变压器不兼作所用变压器时，容量按接地故障时流过接地变压器电流对应容量的1/10选取；接地变压器兼作所用变压器时，其容量还应加上所用负荷容量。

5.4 电流互感器的选用

消弧线圈接地系统的电流互感器一般应接在消弧线圈和地之间；小电阻接地系统的电流互感器，可以根据需要，接在电阻器和地之间或者接在中性点和电阻器之间。

a） 消弧线圈接地系统的电流互感器按照常规配置，采用带并联中电阻的消弧线圈系统宜在每

路出线安装零序电流互感器。额定电流和变比按照电阻投入时线路发生金属性接地的电流选取，并留有一定的裕度。

b） 小电阻接地系统宜在每路出线安装伏安特性良好的零序电流互感器。

c） 消弧线圈装置和电阻装置用电流互感器的绝缘水平视安装位置的不同而不同，直接接在固

定的接地点端的可以选用低压电流互感器；通过其他设备接到固定接地端的应采用与消弧线圈或电阻装置相同电压等级的电流互感器。

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附 录 A （资料性附录） 常用计算公式和方法

A.1 输电线路电容的计算方法 （1）架空线路

图A.1 架空线路电容参数计算图

图A.1所示为一条三相架空线路，导线a，b，c上分别载有电荷Qa，Qb和Qc，采用镜像法计算线路的对地电容，线路的电荷与对地电位之间存在如下关系：

PUaaaUbPbaUPcacPabPbbPcbPacQa PbcQbPccQc

Paa可通过a导线上有单位电荷而其他导线没有电荷时导线a上的电位，由：

可得：

PQUaaaa

QHPaaaInaa'

2ra

式中 ra为导线a的半径；Haa'为a导线与其镜像导线之间的距离。

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同理可求出互电位系数，从而求出电位系数矩阵。 因此，输电线路的每相等值电容可由下式求得：

C020(F/m) 2hlnr

109F/m； 式中： 0—空气介电常数 ， 036h—架空线平均对地高度（m）；

r—架空导线半径（m）；

（2）电缆线路

电缆线路的每相等值电容可由下式求得：

C02r0(F/m) r2lnr1

109F/m； 式中： 0—空气介电常数， 036 r—电缆绝缘材料相对介电常数；

r1—电缆芯线半径（m）；

r2—电缆外皮内半径（m）；

A.2 电容电流的计算

配电网对地电容电流Ic可以采用以下公式求得：

Ic100C0UeL3181.3C0UeL

式中：Ic：对地电容电流（A）；

Ue:系统额定线电压(kV)；

； C0:电缆或架空线路的单相对地电容（F/km）

L:电缆或架空线路的长度（km）。

对于电缆线路，电容电流可以采用下式近似估算：

Ic0.1UeL

对于架空线路，电容电流可以采用下式近似估算：

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Ic(2.7~3.3)UeL103

其中：Ic：对地电容电流（A）；

Ue:系统额定线电压(kV)；

L:电缆或线路长度（km）。

对于电缆线路，若要进行较为精确的估计，可以参考表A.1中的数据进行。

表A.1不同截面电缆线路电容电流平均值（单位A/km）

额定电压(kV) 25 35 电 缆 缆 芯 截 面 (mm) 210 0.92 1.03 1.14 1.25 1.41 1.52 1.63 1.80 1.91 2.07 2.29 2.61 2.88 20 － 1.82 2.01 2.25 2.48 2.68 2.88 3.14 3.46 3.74 4.16 4.66 － 35 － － 2.29 2.48 2.67 2.86 3.05 3.23 3.42 3.80 4.00 4.57 4.95 50 70 95 120 150 185 240 300 400 500 630

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