低壓廠用電系統(tǒng)中性點接地方式的選擇

董德坤，商 濤

(1.黑龍江省電力有限公司，黑龍江哈爾濱 150090;2.哈爾濱電業(yè)局，黑龍江哈爾濱 150001)

低壓廠用電系統(tǒng)中性點接地方式的選擇

董德坤1，商 濤2

(1.黑龍江省電力有限公司，黑龍江哈爾濱 150090;2.哈爾濱電業(yè)局，黑龍江哈爾濱 150001)

介紹了國內(nèi)電廠低壓廠用電系統(tǒng)中性點幾種接地方式，列出了低壓廠用電系統(tǒng)中性點不接地、高電阻接地方式及采用直接接地方式的特點，并通過實際計算比較了不同接地方式對人體觸電的危害，提出了不同接地方式可采取的安全措施及使用建議。

廠用電;中性點;接地方式;選擇

0 引言

長期以來，國內(nèi)電廠低壓廠用電系統(tǒng)的中性點均采用直接接地方式。自20世紀80年代引進國外的設(shè)計技術(shù)后，出現(xiàn)了中性點不接地或經(jīng)高電阻接地的運行方式。但使用中發(fā)現(xiàn)全廠采用低壓廠用電系統(tǒng)中性點不接地方式極不方便，所有采用220 V的設(shè)備和分散的附屬建筑照明需另設(shè)單獨的380/220 V中性點接地的隔離變壓器。同時，由于負荷分散，各處負荷較小，各隔離變壓器的容量也很小，短路阻抗相對較大，設(shè)備運行滿載，設(shè)備停運空載，電壓波動很大。因此，在2002年頒布的《DL/T 5153－2002火力發(fā)電廠廠用電設(shè)計技術(shù)規(guī)定》中強調(diào)了在“主廠房內(nèi)的低壓廠用電系統(tǒng)宜采用三相三線制，中性點經(jīng)高電阻接地的方式或采用動力與照明共用的三相四線制中性線直接接地方式。”而不是原先的“發(fā)電廠的低壓廠用電系統(tǒng)宜采用380 V中性點不接地或經(jīng)高電阻接地的系統(tǒng)。”［1］

1 中性點不接地或經(jīng)高電阻接地方式的特點

低壓廠用電系統(tǒng)中性點不接地或經(jīng)高電阻接地方式如圖1所示。兩種接地方式均屬中性點不接地范疇，以下簡稱“不接地系統(tǒng)”。

圖1 低壓廠用電系統(tǒng)中性點不接地或經(jīng)高電阻接地方式

中性點不接地系統(tǒng)的供電網(wǎng)絡(luò)主要特點:

1)單相接地故障時，可以避免開關(guān)立即跳閘和電動機停運，提高了低壓廠用電系統(tǒng)的運行可靠性。

2)單相接地故障時，單相接地電流值在小范圍內(nèi)變化，可以采用簡單的接地保護裝置實現(xiàn)有選擇性的動作。

3)必須另設(shè)照明、檢修網(wǎng)絡(luò)，需要增加照明和其它單相負荷的供電變壓器。

4)不需要為了滿足短路保護的靈敏度而放大饋線電纜的截面。

5)對采用交流操作的回路，需要設(shè)置控制變壓器。

2 中性點直接接地方式的特點

單相接地故障時:

1)中性點不發(fā)生位移，防止了相電壓出現(xiàn)不對稱和超過250 V。

2)保護裝置應立即動作與跳閘，電動機停止運轉(zhuǎn)。

3)為了獲得足夠的靈敏度，要躲開電動機的起動電流，不能利用自動開關(guān)的過流瞬動脫扣器，必須加裝零序電流互感器組成單相短路保護。

4)對于熔斷器保護的電動機，為了滿足饋線電纜末端單相接地短路電流大于熔件額定電流的4倍，需加大電纜截面或改用四芯電纜，甚至要采用自動開關(guān)作保護電器。

現(xiàn)階段進行實際地面氣象觀測工作的主要是基層氣象部門。因此，要實現(xiàn)地面氣象觀測效果的提高，首先就要加強對基層氣象部門的管理/首先，建立起一支技術(shù)過硬、業(yè)務(wù)精熟的隊伍。通過對相關(guān)業(yè)務(wù)人員進行技術(shù)培訓使其對本職工作中可能用到的相關(guān)氣象只是進行掌握。同時強化人才培養(yǎng)和引進，建立完善的人才培養(yǎng)機制，使得相關(guān)地面氣象觀測新技術(shù)得以正常開展使用。強化制度建設(shè)，建立起完善的部門管理制度，提高相關(guān)業(yè)務(wù)人員的責任心，避免在日常工作中出現(xiàn)失誤，影響天氣預測的精確度。

動力和照明、檢修網(wǎng)絡(luò)可以共用，低壓廠用網(wǎng)絡(luò)比較簡單，用于采用交流操作的場合，可以省去在每一回路上安裝控制變壓器的費用。

3 中性點直接接地與不接地系統(tǒng)安全性的技術(shù)分析

式中:IR為通過人體的電流，mA;UPh為相電壓，V;RR為人體電阻，一般取2 000～4 000 Ω。

將RR=2 000 Ω代入式(1)，可得IR=110 mA。

將RR=4 000 Ω代入式(1)，可得IR=55 mA。

可見，在中性點直接接地系統(tǒng)中，如發(fā)生人體與單相帶電導體接觸的事故，流過人體的電流約為55～110 mA;而在中性點不接地系統(tǒng)中，當人身誤碰某一相(如A相)導體時，流過人體的電流Ir應為

在中性點直接接地系統(tǒng)中，當人手接觸某相導體時，流過人體的電流IR為式中U'A為A相對地電壓，V。

低壓中性點不接地系統(tǒng)人體觸電時的等效電路如圖2所示［2］。由圖2可得

圖2 低壓中性點不接地系統(tǒng)人體觸電時的等效電路圖

例如，電廠內(nèi)1臺1 000 kVA變壓器的饋電網(wǎng)絡(luò)有5～6 km電纜，1臺2 000 kVA變壓器的饋電網(wǎng)絡(luò)有10～11 km電纜。按電纜平均截面為70 mm2計，低壓電纜的電容量為 0.72 μF/km，則單相對地電容C:

對于1 000 kVA變壓器的電纜電容，C1=0.72×6=4.32 μF;對于2 000 kVA變壓器的電纜電容，C2=0.72 ×11=7.92 μF。

將上述電容值、RR=2 000～4 000 Ω、UA=220 V代入式(5)，可分別求出不同容量變壓器的對應參數(shù)值。

如取RR=4 000 Ω，根據(jù)同上的計算，可得

可見，在低壓廠用電中性點不接地系統(tǒng)中，盡管變壓器所帶電纜的電容量足夠大，也不能保證人身觸電時的安全。相對于1 000 kVA和2 000 kVA變壓器，流過人身的電流為54.5～110 mA。這與中性點直接接地系統(tǒng)相比較(55～110 mA)，相差無幾，這是由于在上面例子中人體電阻比系統(tǒng)對地容抗大，而且電阻與容抗有90°相角差的原因。而流過人身的電流達到80～100 mA時，心臟就會發(fā)生心室纖維顫動，所以對人身安全有很大的危險。

4 低壓系統(tǒng)的電容電流

在低壓廠用電中性點不接地系統(tǒng)中，單相接地故障電流主要由電纜的電容電流組成。電容電流的大小會影響系統(tǒng)接地報警裝置的靈敏度。

低壓廠用電系統(tǒng)中的電容電流主要來自電纜對地的等值電容。在中小型機組中，由于受供電范圍及開斷設(shè)備參數(shù)的限制，1臺低壓廠用變壓器的容量在1 000～1 250 kVA，電纜長度有限，所以低壓系統(tǒng)的電容電流基本忽略不計。但大機組的低壓廠用變壓器容量上升到2 000 kVA及以上時，電纜網(wǎng)絡(luò)便擴大，加之采用中性點不接地系統(tǒng)，因此低壓廠用電系統(tǒng)的電容電流必須予以充分重視。

當使用無鎧裝全塑電纜時，其對地電容電流極小，可近似認為等于零。當使用金屬保護層的鎧裝電纜時，其每相對地電容值如表1所示。

表1 1 kV鎧裝電纜每相對地電容值

變壓器容量為1 000 kVA和2 000 kVA，對應的電纜的總長度最大約為6 km和11 km，設(shè)電纜平均截面為70 mm2，分別計算最大單相接地電容電流值。

對應1 000 kVA變壓器，最大單相接地電容電流ICmax為

對應2 000 kVA變壓器，最大單相接地電容電流ICmax為

式中:ICmax為單相接地電容電流最大值，A;Umax為低壓廠用電最高電壓，V;C為每相對地電容。

5 結(jié)論

1)低壓廠用電系統(tǒng)接地電容電流比較小，一般在1 A左右，而且單相接地時的檢測手段較復雜，因此，應采用高電阻接地方式，增加一個固定的電阻電流，可使單相接地時的電流足夠大，確保接地報警裝置可靠動作，以簡化檢測手段。

2)采用中性點不接地系統(tǒng)時，需將主廠房照明等主要220 V電源系統(tǒng)獨立出來，并設(shè)置好相應的高壓開關(guān)柜及電動機的加熱器等所需380/220 V干式變壓器。這樣，中性點直接接地就無需增加控制變壓器，簡化了低壓廠用網(wǎng)絡(luò)。

6 結(jié)論

通過上述分析可知，低壓廠用電中性點無論接地或不接地，都有其優(yōu)點及缺點，正如國際上這兩者都在廣泛使用一樣，所以在實際使用中應視情況而定。

［1］DL/T 5153－2002，火力發(fā)電廠廠用電設(shè)計技術(shù)規(guī)定［S］.

［2］邱關(guān)源.電路(上冊)［M］.北京:高等教育出版社，1989.

The choice of low－voltage auxiliary power system neutral grounding modes

DONG Dekun1，SHANG Tao2
(1.Heilongjiang Electric Power Co.，Ltd.，Harbin 150090，China;2.Harbin Electric Power Bureau，Harbin 150001，China)

The paper introduced several grounding method of neutral point of the low－voltage auxiliary power system in domestic power plant，listed in the low －voltage auxiliary power system neutral point ungrounded，high resistance grounding and directly to ground characteristics，and compare different grounding on the human body to electric shock hazards throuhg the actual calculation.Different grounding method that can be taken safety measures and use recommendations.

auxiliary power;neutral point;grounding method;select

TM727

A

1002－1663(2012)02－0125－03

2011－11－16

董德坤(1976－)，男，1998年畢業(yè)于東北電力學院電力系統(tǒng)及其自動化專業(yè)，工程師。

(責任編輯 郭金光)