配电网中性点经高阻接地安全性能的分析（2）

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                        3　中性点电阻值的选取原则
　　根据电网的实际情况。安全电阻值的选取一般应考虑以下几个问题。  3.1　过电压的限制水平及降低人身触电的危险
  
　　只要RN≤1／3ωC0，弧光接地过电压被限制在2.2Uxg以下，对不同的系统，C0不同，RN取值不同，一般在100Ω以上。它属于高阻范围，对RN无论是低阻(RN=10Ω)还是高阻(RN=100～400Ω)都能达到抑制电压互感器(PT)谐振过电压和断线谐振过电压的目的，当然，RN越小，过电压水平越低。但同时应兼顾对通过人体的接地电流不造成明显的增加。  
　　运用戴维南定理，对图3的电网情况转化成为下边的等效电路图；此时的等效开路电压等于人身未触电以前A相的对地电压(UA)，而等效阻抗Z等于三相电网对地的绝缘电阻r和电容C与中性点接地电阻RN并联后的数值，人身电阻为RR，即  
　　

  
　　式中　  Z0——零序阻抗  
   
  
　　

  
　　图3　人触电时的电网情况及等效电路图  
Fig.3　State of electrified wire netting when man gets electric shock and the equivalent circuit
　　然后，根据等效电路图，即可求得通过人体的接地电流IR为  
　　

  
　　可以看出，由于RN的接入，r和3RN是并联关系，相当于把电网对地的绝缘电阻值减小了。因此，人身触电电流将随RN的变化而变化；当C0一定时，也有某一个电阻r使人身触电电流值为最小。也就是说，当r和C0一定时，改变RN的值，将会在某一个RN的条件下，人身触电电流值为最小。图4的实测曲线，说明了人身触电电流随RN的变化规律。由此可见，在r和C0一定的条件下，接入RN总会使人身触电电流值减小，而不是增大，对安全是有好处的。但是，也应该看到，RN的变化，实际上对人身触电电流的影响很小；因为在电容值较大的情况下，起决定作用的仍然是电容电流。   
　　

  
　　图4　通过人身的接地电流与配电网中性点电阻RN的变化规律  
Fig.4　Relationship between current through body IR and neutral-point resistance RN in power distribution network
　　从图4可以看出，随着RN的增大，IR趋于稳定，在合适的范围内选取RN值，IR增加不明显。图5进一步说明了人身触电电流随绝缘电阻r和电容C的变化规律。表1说明了电网3300V电压下，随着中性点电阻RN的增加，人身触电电流减小的趋势。  
　　表1   




RN／Ω   

1／6ωC0   

1／3ωC0   

1／2ωC0   

2／3ωC0   

5／6ωC0   

1／ωC0   


IR／A   

7.33   

5.19   

3.98   

3.22   

2.70   

2.33   
　　注：煤矿安全手册将人体电阻RR的取值定为1000Ω。  


  
　　图5　人身触电电流随电网对地绝缘电阻和电容的关系曲线  1.C=1μF　2.C=0.4μF　3.C=0.2μF　4.C=0.1μF
  Fig.5　Relationship curve between circuit in when man gets electric shock and insulate capacitance
  
　　3.2　单相接地电流的限制水平  
　　当单相接地时相当于RR=0的情况，此时的单相接地电流值为  
　　

  
　　其有效值为  
　　

  
　　显然，RN越小，则Ijd越大。  
　　按单相接地电流选取RN，应保证最大的接地电流满足开断容量的要求，且留有一定的裕度。一般应控制单相接地电流小于三相短路电流，最小单相接地电流应满足接地继电器灵敏度的要求。  
　　在电网中性点经低阻接地时，发生单相接地，保护装置动作并立即跳闸；而高阻接地则允许带接地运行1～2h。所以采用高阻接地方式，通常并不要求发生接地故障时立即切除故障，因为接地电流被限制到很小，保护装置只是检测故障并发出信号，这对“连续生产”的企业是很重要的。  
　　4　结论  
　　(1)从过电压情况来看，中性点不接地方式最高，对于电气设备的绝缘有较大的威胁；采用消弧线圈的接地方式，仍不能减小电弧接地过电压，因而最好采用中性点经高电阻接地方式。  
　　(2)从实现继电保护的难易程度看，中性点不接地方式比较难，若采用消弧线圈接地方式则更难；因此最好采用中性点经高电阻接地方式。  
　　(3)从人身安全的角度看RN=1／3ωC0，人身触电电流将要大大增加，对安全不利；不仅如此，单相接地电流增大，对安全也没有好处，将会增加煤矿瓦斯煤尘爆炸的可能性。因此，对于煤矿井下来讲，最好是RN取较大数值。  
　　(4)电网中性点接地方式是一个涉及到电力系统许多因素的综合问题，在选择中性点接地方式时，应充分考虑国情、本地区特点、电网结构、供电可靠性、设备与线路的绝缘水平、人身安全及对通信线路的干扰等因素，通过技术经济比较，选择合理的中性点接地方式。  
　　参考文献　   
1　胡天露.矿井电网的漏电保护.北京：煤炭工业出版社，1987.   
2　牟龙华.高压电网高阻接地方式的分析.中国矿业大学学报，1994(4)   
3　许允之等.消弧线圈并电阻接地方式.华北电力大学学报，1997(3)   
4　许允之.电网过电压数据的数理统计方法.上海交通大学学报，1997(3)