低压电网中性点接地与不接地的利弊

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1、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

2、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

3、。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

4、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 r JX，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

5、 ，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

6、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、

7、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

8、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

9、， 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

10、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 为发生相线碰壳时，则通过短路电流4 欧，电动机外壳保护接地电阻I 其数值为：r b 为12 欧，当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=I r b =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，

11、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。