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详解中性点接地电阻过大的危害

10/22 08:40
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中性点接地电阻过大,会带来一系列危害,主要集中在人身安全、设备安全和系统稳定三个方面。

简单来说,中性点通过电阻接地的目的,原本是为了限制接地故障电流,防止产生过电压,并方便故障定位。但如果电阻值过大,就会“过犹不及”,使其优点变成缺点。

以下是详细的危害分析:

1. 对人身安全的危害

增加触电风险和伤亡概率:当发生单相接地故障时(比如电线掉在地上),故障电流流过接地电阻,会在电阻上产生电压降,从而使中性点电位升高。如果接地电阻过大,故障电流得不到有效泄放,会导致故障点(如断线落地点)周围的地电位异常升高,形成“跨步电压”和“接触电压”。

跨步电压:人或动物走近故障点时,两脚之间的电位差可能达到危险程度,导致触电。

接触电压:人员接触到因故障而带电的设备外壳时,承受的电压可能远超安全值。

电阻过大,使得故障电流太小,可能导致继电保护装置无法灵敏动作来切断电源,从而使这种危险的状况持续存在,极大地增加了人员触电伤亡的风险。

2. 对电力设备的危害

引发弧光接地过电压,损坏设备绝缘:这是最严重的技术危害之一。当系统发生间歇性电弧接地故障时(例如导线对树枝放电),电弧会反复熄灭和重燃。这个过程会向系统中注入巨大的能量,产生高达3.5倍至4倍相电压的过电压。

中性点接地电阻的一个核心作用就是阻尼和抑制这种电弧重燃过程,消耗其能量。

如果电阻过大,阻尼作用微弱,无法有效抑制过电压。这种高幅值的过电压会作用于系统中所有设备的绝缘(如变压器、电缆、开关设备),长期或多次承受这种过电压,会导致绝缘加速老化、击穿,最终引发相间短路或设备爆炸等严重事故。

导致电压不稳定,损坏用户设备:发生单相接地故障后,系统中性点会发生位移,导致非故障相的对地电压升高。理论上,会从相电压(220V)升高到线电压(380V)。电阻过大时,这种电压升高现象会更明显且不稳定。虽然规程允许带接地故障运行一段时间(如2小时),但在此期间,所有接在非故障相上的用电设备都将长期承受过高电压,可能导致电机烧毁、电子设备损坏等。

3. 对系统稳定和运行的危害

继电保护失灵或拒动:中性点经电阻接地系统通常依靠零序电流保护来检测和切除接地故障。接地电阻越大,产生的零序故障电流就越小。如果电阻值过大,可能导致故障电流低于保护装置的整定启动值,造成保护装置拒绝动作。

后果是:故障无法被自动切除,系统将长时间带故障运行,从而使上述的人身和设备风险持续存在,并可能使故障扩大为更严重的相间故障。

故障定位困难:运行人员需要快速找到接地故障点以进行修复。通常是通过检测故障线路的零序电流大小来判断。电阻过大导致故障电流非常微弱,与正常的线路电容电流相差无几,使得检测装置无法准确区分和定位故障线路,给故障排查带来极大困难,延长了停电时间。

可能引发铁磁谐振:在某些条件下(如系统带有电压互感器),过大的中性点接地电阻与系统对地电容可能构成一个不利的谐振回路,在一定激发下(如单相接地故障消失瞬间)可能引发铁磁谐振,产生远高于额定值的过电压,严重危害系统安全。

总结

危害类别 具体表现
人身安全 地电位升高,跨步电压和接触电压危险增大;保护可能不动作,危险状态持续。
设备安全 无法有效抑制弧光接地过电压,导致全系统设备绝缘受损;非故障相电压长期偏高,损坏用户设备。
系统运行 导致继电保护拒动,无法切除故障;给故障点定位和排查带来困难;可能引发铁磁谐振。

中性点接地电阻的阻值需要经过精确计算和设计,使其既能将故障电流限制在安全范围内,又能保证有足够的电流来驱动保护装置可靠动作并有效抑制过电压。“过大”的接地电阻会使其保护功能大打折扣,甚至转而成为系统的一个安全隐患。 在实际工程中,必须严格遵守相关设计规范和标准。

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