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発電機中性点接地:电力系统安全与稳定运行的基石

发布时间：2025-08-03 19:06:33

発電機の中性点接地とは？安全と安定稼働を守るための基本原則を徹底解説

在现代工业和日常生活中,电力系统扮演着至关重要的角色。而在这复杂的电力网络中,発電機中性点接地技术无疑是保障电力系统安全、稳定运行的核心基石之一。它不仅仅是一个简单的电气连接,更是电力设备免受损坏、人员免受电击、以及整个系统在故障时能够快速恢复的关键安全屏障。对于任何与电力设备打交道的人来说,无论是初学者、设备管理者还是专业工程师,深入理解中性点接地的概念及其重要性都显得尤为关键。

那么,究竟什么是発電機中性点接地呢？简单来说,它是指将发电机绕组的星形连接点（即中性点）通过某种方式与大地连接起来。这个连接并非随意为之,而是经过精密设计,以确保在电力系统发生故障,特别是接地故障（地络事故）时,能够有效限制故障电流、控制系统过电压,并为保护装置提供可靠的动作条件。如果没有中性点接地,电力系统就像一个漂浮在空中的孤岛,一旦发生接地故障,其后果将不堪设想。

为什么接地是如此必要？

感电防止与人身安全: 这是中性点接地最基本也是最重要的目的之一。当电气设备发生绝缘损坏,导致带电部分与设备外壳接触时（即发生接地故障）,如果没有可靠的接地,设备外壳将带有危险电压。如果有人触碰到这个外壳,电流将通过人体流向大地,造成触电事故。而通过中性点接地,故障电流能够迅速形成回路并流向大地,使保护装置（如断路器、继电保护装置）及时动作,切断故障电源,从而将设备外壳电压限制在安全范围之内,有效保护人身安全。例如,在中国许多工厂的车间里,大型电机或机床都严格要求进行接地,一旦电机绕组绝缘破损碰触到外壳,接地系统能确保在毫秒级内跳闸,避免工人触电。
设备保护与财产安全: 接地故障产生的过电压和过电流对电力设备具有极大的破坏性。中性点接地能够有效限制接地故障电流的大小,避免电流过大烧毁设备绕组或导致设备绝缘击穿。同时,它还能抑制系统内部因故障或雷击等原因产生的过电压,保护发电机、变压器、开关设备等高价值资产免受损害。例如,某火电厂的发电机组,其定子绕组一旦发生接地故障,如果没有完善的中性点接地系统,高额的故障电流可能瞬间烧毁昂贵的定子线圈,导致数百万甚至上亿元的经济损失和长时间的停机。
系统稳定运行与故障快速定位: 中性点接地为继电保护装置提供了可靠的零序电流通路。当发生接地故障时,零序电流会迅速增大,触发继电保护装置动作,从而快速切除故障线路或设备,将故障影响范围限制在最小,保障其他非故障部分的正常供电。这对于维持整个电力系统的稳定性和供电连续性至关重要。想象一下,如果一个城市的配电网没有中性点接地,一旦某处发生接地故障,可能导致整个区域的电压波动甚至大面积停电,给居民生活和工商业生产带来巨大影响。

主要的接地种类简介:

根据中性点与大地连接的方式,中性点接地可以分为多种类型,每种类型都有其特定的优缺点和适用范围:

直接接地（大接地电流系统）: 这种方式是将中性点直接与大地连接,不串联任何阻抗。它的优点是故障时接地电流大,继电保护易于实现,能有效限制相电压升高。但缺点是故障电流过大可能对设备造成较大冲击,且在单相接地时,非故障相电压基本不变。主要应用于高电压等级（如110kV及以上）的电力系统,例如中国国家电网的超高压输电线路,其变电站侧的变压器中性点通常采用直接接地。
不接地（小接地电流系统）: 中性点不与大地连接,或通过高阻抗接地。这种系统在发生单相接地故障时,故障电流很小,系统仍可带故障运行一段时间,提高了供电可靠性。但缺点是故障点不易查找,且可能产生弧光接地过电压,对设备绝缘构成威胁。常见于一些低压或中压（如6kV、10kV）的工业配电系统,如某些煤矿井下供电,为了保证生产连续性,允许一次接地故障不立即跳闸。
电阻接地: 在中性点与大地之间串联一个电阻。通过选择合适的电阻值,可以限制接地故障电流,同时又足以使继电保护可靠动作。这种方式有效抑制了弧光接地过电压,是目前中压（如35kV、66kV）电力系统和大型发电机组常用的接地方式。例如,中国南方某大型石化企业的自备电厂,其发电机组的中性点就采用了电阻接地,以平衡故障时的保护灵敏度和设备冲击。
消弧线圈接地（谐振接地）: 在中性点与大地之间串联一个电感线圈（消弧线圈）。通过调整线圈电感值,使其与系统对地电容发生谐振,从而补偿接地故障电流中的电容分量,使故障电流接近于零。这种方式能够有效抑制弧光接地过电压,提高供电可靠性,但其保护配置相对复杂。主要应用于中高压（如35kV、66kV、110kV）的配电网。

在理解这些基本概念的基础上,我们才能进一步探讨各种接地方式的详细特点、选择原则以及在实际应用中如何应对各种挑战。発電機中性点接地,这一电力系统中的“安全卫士”,其重要性无论如何强调都不为过。

発電機中性点接地の種類と選び方:直接接地から消弧リアクトル接地まで、特徴と適用事例を比較

在电力系统的设计和运行中,発電機中性点接地方式的选择是一个至关重要的决策,它直接关系到系统的安全性、可靠性、经济性以及地络故障时的响应特性。不同的接地方式各有其独特的优势与局限性,适用于不同的电压等级、系统规模和运行要求。对于プラントエンジニア、電気設計者以及设备导入的决策者而言,深入理解并掌握这些接地方式的特点及其选型原则,是确保电力系统高效、安全运行的关键。

本节将详细阐述各种中性点接地方式,并进行对比分析,结合中国电力行业的具体案例,为读者提供更为直观的理解。

1. 直接接地（Solidly Grounded / Effectively Grounded）

概念: 将发电机或变压器的中性点直接与接地网连接,不串联任何阻抗。这种方式通常用于高电压等级的电力系统。

特点:

优点:
- 地络电流大: 发生单相接地故障时,故障电流通常为三相短路电流的40%~80%,甚至更高。这使得继电保护装置（如零序电流保护）易于检测和动作,能够迅速切除故障。
- 过电压抑制能力强: 在正常运行和单相接地故障时,非故障相的对地电压基本保持不变或略有升高,有效抑制了内部过电压（如弧光接地过电压）的产生,对设备绝缘要求较低。
- 结构简单: 接地方式最直接,无需额外设备。
缺点:
- 故障冲击大: 巨大的接地故障电流可能对发电机绕组、变压器、开关设备等造成严重的电动力和热效应损伤,可能导致设备损坏。
- 对通信线影响: 接地故障电流产生的电磁感应可能对附近的通信线路造成干扰。
- 单相接地故障时需立即切除: 为了避免设备损坏,系统必须在检测到单相接地故障后立即切除故障线路,可能影响供电连续性。

适用电压阶级与设备: 主要应用于110kV及以上电压等级的电力系统,如中国的超高压、特高压输变电网络中的变压器中性点。大型发电厂的主发电机组通过升压变压器并入电网,其变压器高压侧中性点也通常采用直接接地。

中国案例: 中国华北电网的220kV、500kV乃至1000kV特高压输电线路,其主变压器的中性点普遍采用直接接地方式,以确保在发生接地故障时,能够迅速通过继电保护切除故障,维持电网的整体稳定。

2. 非接地（Ungrounded System / Isolated Neutral System）

概念: 发电机或变压器的中性点不与大地连接,或通过很高的阻抗与大地连接。系统通过对地绝缘来维持对地电位。

特点:

优点:
- 供电可靠性高: 发生单相接地故障时,故障电流仅为系统对地电容电流,数值很小（通常为几安培至几十安培）,不足以触发保护装置跳闸。系统可以带故障运行一段时间,提高了供电连续性。这对于一些不允许瞬时停电的关键负载（如医院手术室、数据中心、连续生产线）非常有利。
- 对通信线路干扰小: 故障电流小,电磁干扰也小。
缺点:
- 过电压风险: 发生弧光接地故障时,可能产生数倍于相电压的谐振过电压,严重威胁设备绝缘,甚至导致多相绝缘击穿。
- 故障不易查找: 由于故障电流小,继电保护装置难以动作,故障点定位困难,可能导致故障持续时间过长。
- 绝缘要求高: 系统对地电压在发生单相接地时会升高到线电压,对设备绝缘水平要求较高。

适用电压阶级与设备: 主要应用于低压和部分中压（如6kV、10kV）的工业配电系统,特别是对供电连续性要求极高的场合。例如,中国某些大型煤矿的井下供电系统,为了避免因一次接地故障而导致的生产中断,可能会采用不接地系统,但会配备绝缘监视装置。

中国案例: 某些对连续性要求极高的特殊工业场合,例如一些大型石化企业的精细化工生产线,其部分重要设备的低压供电系统会采用非接地方式,并辅以先进的绝缘监测系统,以在发生接地故障时发出报警,而非立即跳闸,从而争取处理时间。

3. 电阻接地（Resistance Grounding）

概念: 在发电机或变压器中性点与大地之间串联一个电阻。根据电阻值的大小,又分为高电阻接地和低电阻接地。

特点:

优点:
- 限制故障电流: 通过选择合适的电阻值,可以将单相接地故障电流限制在预设的范围内（通常为几百安培至几千安培）,避免过大电流对设备造成损坏。
- 抑制过电压: 有效抑制弧光接地过电压的产生,降低对设备绝缘的要求。
- 继电保护可靠: 限制后的故障电流仍足以使常规的零序电流继电保护可靠动作,便于故障切除和定位。
- 兼顾安全与可靠性: 综合了直接接地和不接地的优点,在限制故障危害的同时,也保证了保护的灵敏性。
缺点:
- 需要附加设备: 需要安装接地电阻器,增加了投资和占地。
- 接地电阻器可能发热: 故障时接地电阻器会承受较大的电流和电压,需要考虑散热和绝缘问题。

适用电压阶级与设备: 广泛应用于中压（如6kV、10kV、35kV、66kV）的电力系统,特别是大型发电机组和变电站的厂用电系统。也常用于高压电机、重要变压器的中性点接地。

中国案例: 中国许多大型火力发电厂、核电站的厂用电系统（通常为6kV或10kV）以及部分区域变电站的35kV或66kV母线,其变压器中性点常采用电阻接地。例如,某大型钢铁联合企业自建的发电厂,其发电机组的中性点就采用了低电阻接地,以在限制故障电流的同时,确保地络保护的快速动作,最大限度地减少对生产的影响。

4. 消弧线圈接地（Arc Suppression Coil Grounding / Petersen Coil Grounding）

概念: 在发电机或变压器中性点与大地之间串联一个可调电感线圈（即消弧线圈或彼得森线圈）。通过调节线圈的电感值,使其在发生单相接地故障时,线圈的感性电流与系统对地电容的容性电流相互补偿,使流过故障点的电流接近于零,从而自动熄灭电弧。

特点:

优点:
- 有效抑制弧光接地过电压: 这是其最大的优势,能够显著降低弧光接地过电压的幅值,保护设备绝缘。
- 提高供电可靠性: 在单相接地故障时,由于故障电流很小,系统可以继续运行,直至故障被发现并处理,避免了瞬时停电。
- 减少对通信的干扰: 故障电流小,电磁干扰也小。
缺点:
- 保护配置复杂: 由于故障电流很小,常规的零序电流保护可能不灵敏,需要配合使用小电流接地选线装置或基于零序电压、零序功率方向的保护。
- 投资成本高: 消弧线圈本身价格较高,且需要一套复杂的调节和控制系统。
- 谐振风险: 在某些特定工况下,可能与系统产生谐振,导致过电压。
- 不适用于所有故障类型: 对于金属性接地（无电弧）或瞬时性接地故障,其作用有限。

适用电压阶级与设备: 主要应用于35kV、66kV、110kV等中高压的配电网和城市电网,特别是架空线路较多、对供电连续性要求较高的地区。

中国案例: 中国许多省市的电网公司,特别是在城市配电网和郊区农网中,广泛应用消弧线圈接地。例如,南方电网的某些110kV配电网段,为了减少单相接地故障引发的停电次数,提高供电质量,就采用了消弧线圈接地系统,配合先进的选线保护装置,实现了故障的自愈合或快速定位。

接地方式的选定原则

选择合适的発電機中性点接地方式,需要综合考虑以下几个关键因素:

电压等级: 高压系统（110kV及以上）倾向于直接接地；中压系统（6kV-66kV）多采用电阻接地或消弧线圈接地；低压系统（0.4kV）多采用直接接地（TT、TN系统）或不接地（IT系统）。
系统容量和规模: 大型、复杂的系统需要更精细的接地保护。
对供电可靠性的要求: 对连续供电要求高的系统（如医院、数据中心）可能倾向于不接地或消弧线圈接地。
接地故障电流的大小限制: 需要权衡故障电流对设备的冲击和保护的灵敏度。
过电压抑制能力: 考虑系统可能面临的内部过电压和外部雷击过电压风险。
继电保护的配合: 所选接地方式应便于实现可靠的继电保护和故障定位。
经济性: 设备的投资成本、运行维护成本以及故障停电造成的损失。
国家和行业标准: 必须符合中国国家标准（如GB/T 15544-2017《电力系统接地》、GB 50052-2009《供配电系统设计规范》等）以及相关行业规定。

在实际工程中,电力设计师会根据项目的具体需求,通过详细的计算和仿真分析,权衡各种利弊,最终确定最适合的発電機中性点接地方案。例如,在设计一个新建的智慧园区电力系统时,可能需要综合考虑园区内工业生产、数据中心和生活区的不同负荷特性,以及对供电质量的差异化要求,从而在主变压器和各级配电变压器处采用不同的接地方式。

地絡事故からシステムを守る！発電機中性点接地が果たす役割と過電圧対策

地络事故（即接地故障）是电力系统中最常见的故障类型之一,其发生频率远高于相间短路。这类故障不仅可能对设备造成严重损害,威胁人身安全,还可能导致大面积停电。在应对地络事故的挑战中,発電機中性点接地扮演着不可替代的核心角色。它不仅为故障电流提供了通路,还与继电保护装置紧密配合,形成一道坚固的防线,同时有效抑制系统内部产生的各类过电压。理解其工作机制和过电压対策,对于电力系统的安全运行至关重要。

地络事故发生时的电流路径与中性点接地的作用

当地络事故发生时,例如发电机绕组的绝缘损坏,导致带电导体与发电机机壳（通过接地系统与大地相连）接触,故障电流就会通过故障点、大地、接地系统流回中性点,形成一个闭合回路。中性点接地方式的不同,将直接决定这个故障电流的大小和特性。

直接接地系统: 故障电流最大,通常是相间短路电流的较大百分比。巨大的电流使得继电保护装置（如零序电流保护）极易检测到故障并迅速动作,切除故障线路。这确保了故障的快速隔离,但对设备的冲击也最大。
电阻接地系统: 接地电阻限制了故障电流的大小,使其低于直接接地系统,从而减轻了对设备的冲击。同时,故障电流仍足够大,可以可靠地触发零序电流保护。这是介于高可靠性和低冲击之间的平衡选择。
消弧线圈接地系统: 通过补偿作用,使流过故障点的残余电流非常小,甚至接近零。这使得系统可以带单相接地故障运行一段时间,提高了供电连续性。但由于电流小,对保护装置的灵敏度要求更高,需要更精密的选线保护。
不接地系统: 故障电流最小,仅为系统对地电容电流。系统可以带故障运行,但故障点不易查找,且存在严重的弧光接地过电压风险。

无论哪种接地方式,其核心目的都是为接地故障电流提供一个可控的、预设的通路,并通过继电保护装置的配合,在最短时间内切除故障,将损失降到最低。

地络保护继电器的联动机制

中性点接地与地络保护继电器（如零序电流保护、零序电压保护）是协同工作的。当发生接地故障时,零序电流和/或零序电压会异常升高,这些信号被安装在发电机出口、线路或母线上的零序互感器和电压互感器捕获,并传输给继电保护装置。继电保护装置根据预设的定值,判断是否为接地故障,并发出跳闸指令给相应的断路器,迅速切除故障设备或线路。

实际案例: 在中国某大型钢铁厂的自备电厂中,其发电机出口和各馈线都安装了零序电流保护。当厂区内某条6kV馈线发生单相接地故障时,零序互感器检测到异常零序电流,立即将信号传输给保护继电器。继电器在几十毫秒内判断为接地故障,并发出跳闸指令,切断了该馈线的断路器,从而避免了故障扩大化,保障了其他生产线的正常运行。如果没有发电机中性点的可靠接地,零序电流保护将无法正常工作,导致故障无法被及时发现和切除。

过渡性过电压（アーク地絡過電圧など）的发生机制与中性点接地による抑制効果

除了限制故障电流,中性点接地的另一个重要作用是抑制系统内部产生的过电压,特别是弧光接地过电压。弧光接地过电压是指在不接地系统或经消弧线圈接地系统中,当发生间歇性接地故障（即弧光接地）时,由于电弧的反复燃弧和熄灭,导致系统产生高幅值的谐振过电压,其峰值可能达到正常相电压的数倍,对设备绝缘造成致命威胁。

发生机制: 在不接地系统中,当单相接地故障发生时,如果故障点存在电弧（例如,导线断裂后在空中摇摆,或绝缘子闪络）,电弧会反复燃弧和熄灭。每次电弧熄灭时,故障相电压会迅速恢复到正常值,而系统对地电容储存的能量无法及时释放,导致非故障相的对地电压瞬间升高,形成暂态过电压。如果电弧再次燃弧发生在过电压峰值附近,就会形成谐振,导致过电压幅值不断累积,最终可能击穿非故障相的绝缘,引发多相故障。

中性点接地的抑制效果:

直接接地系统: 由于其对地电抗小,故障电流大,电弧一旦产生就会迅速形成稳定的弧光并被切除,很难形成间歇性弧光,因此能够有效抑制弧光接地过电压。
电阻接地系统: 接地电阻的阻尼作用能够迅速消耗掉故障点产生的能量,阻止电弧反复燃弧,从而有效抑制弧光接地过电压。
消弧线圈接地系统: 这是抑制弧光接地过电压最有效的方式之一。通过精确的电感补偿,使流过故障点的残余电流非常小,不足以维持电弧燃烧。即使发生弧光接地,电弧也会在很短时间内自熄,从而避免了谐振过电压的发生。

实际案例: 某城市郊区的110kV架空线路,早期采用不接地系统,曾多次发生单相接地故障后演变为相间短路,导致大面积停电。经分析,正是弧光接地过电压导致绝缘击穿。后来,该电网将中性点接地方式改为消弧线圈接地,并安装了自动调谐的消弧线圈。改进后,单相接地故障引发的停电次数显著下降,系统稳定性和供电可靠性得到了极大提升。

与サージアブソーバや避雷器との組み合わせによる総合的な保護対策

虽然中性点接地能够有效抑制内部过电压,但对于外部过电压,特别是雷电过电压和操作过电压,还需要结合其他保护装置进行综合防护。

避雷器（Lightning Arrester）: 主要用于防护雷电过电压。当雷击导致线路或设备上出现高幅值过电压时,避雷器迅速导通,将雷电电流引入大地,保护设备免受损害。雷电过后,避雷器自动恢复绝缘状态。在发电厂、变电站以及重要的输配电线路入口处,避雷器是必不可少的保护装置。
サージアブソーバ（Surge Absorber / Surge Protector）: 广义上可以指避雷器,但在某些语境下特指用于抑制操作过电压或系统内部暂态过电压的装置,通常安装在发电机、大型电机、变压器等设备的端子处。它们通过吸收和耗散过电压能量来保护设备。

综合保护策略: 一个完善的电力系统保护方案,会将発電機中性点接地、继电保护、避雷器和サージアブソーバ有机结合起来。例如,在发电厂的发电机出口,通常会安装一套完整的保护方案:发电机中性点通过电阻接地,用于限制接地故障电流和抑制内部过电压；发电机出口和升压变压器高压侧安装避雷器,用于防护雷电过电压；同时,发电机和变压器本体还配备了零序电流保护、相间短路保护等继电保护装置,确保在任何故障发生时都能迅速准确地切除故障,最大限度地保障电力系统的安全稳定运行。

非常用発電機における中性点接地の重要性:災害時の電力供給を確保する設計思想

在现代社会中,对不间断电力供应的需求日益增长,尤其是在医院、数据中心、高层建筑、通信枢纽等关键设施中。这些场所通常配备非常用発電機（应急发电机）,以应对市电中断时的供电需求。在应急发电机系统中,中性点接地的设计与实施,其重要性不亚于主用发电机,甚至更为关键,因为它直接关系到灾害或突发事件发生时,生命线工程的电力保障能力。

非常用発電機に特化した中性点接地の考え方

应急发电机通常在两种模式下运行:

并网运行模式: 应急发电机与市电系统并联运行,作为市电的补充或备用电源。在此模式下,应急发电机的中性点接地方式需与市电系统保持一致,以避免并网运行时的环流和不平衡问题。
孤岛运行模式（单独運転）: 当市电中断时,应急发电机独立运行,为特定负载供电。在这种模式下,应急发电机成为唯一的电源,其自身的接地方式就显得尤为重要,因为它决定了整个孤岛系统的接地特性和安全水平。

在设计应急发电机中性点接地时,需要重点考虑其在孤岛运行模式下的安全性和可靠性。不同于大型电网,应急发电机系统通常规模较小,负载特性多样,且在紧急情况下运行,对故障响应速度和系统稳定性有更高要求。

常见的应急发电机中性点接地方式:

直接接地: 在孤岛运行时,如果应急发电机直接接地,一旦发生单相接地故障,故障电流较大,有利于继电保护快速动作,切除故障。这种方式简单可靠,但故障冲击较大。
不接地: 某些小型应急发电机系统或对供电连续性要求极高的特殊场所,可能采用不接地方式,以允许一次接地故障不立即跳闸。但这需要配合绝缘监测装置,并注意弧光接地过电压的风险。
电阻接地: 这是应急发电机系统中最常用的接地方式之一。通过电阻限制故障电流,同时又保证继电保护的灵敏性,并在一定程度上抑制过电压。它在安全性和可靠性之间取得了较好的平衡。

BCP（事業継続計画）における役割、信頼性向上と迅速な復旧のための設計

在企业和机构的BCP（Business Continuity Planning,业务连续性计划）中,应急电源是核心组成部分。而中性点接地的合理设计,是确保应急电源系统在灾害发生时能够可靠启动、稳定运行并快速恢复供电的关键。

可靠性: 合理的接地设计能够有效防止地络故障导致的系统瘫痪,确保发电机在紧急时刻能够顺利启动并承担负荷。例如,在某大型数据中心,其应急发电机系统通常采用低电阻接地,以确保在市电中断后,任何内部接地故障都能被快速定位并切除,而不会影响整个数据中心的供电。
迅速恢复: 当故障发生时,正确的接地方式配合灵敏的继电保护,能够迅速切除故障,将影响范围降到最低。这对于需要快速恢复运行的关键设施至关重要。例如,在医院的ICU病房,应急发电机一旦启动,就必须确保供电的绝对连续性。如果发生接地故障,保护系统必须能够快速精确地切除故障点,而不能导致整个ICU的停电。
安全性: 防止人身触电和设备损坏,是应急电源的首要任务。中性点接地确保了故障时设备外壳电压的安全,保障了维护人员和使用人员的安全。

単独運転時の課題と対策

应急发电机在孤岛运行（单独運転）时,由于缺乏大电网的支撑,其运行特性与并网运行时有所不同,面临一些独特的挑战:

电压和频率的稳定性: 孤岛运行时,发电机的电压和频率完全由自身控制。负载的突然变化可能导致电压和频率波动。良好的接地系统有助于维持系统稳定,因为它可以减少地络故障对系统电压和频率的冲击。
接地故障电流限制: 孤岛系统容量有限,如果采用直接接地,单相接地故障电流可能非常大,对发电机绕组和断路器造成巨大冲击。因此,对于孤岛运行的应急发电机,电阻接地（尤其是低电阻接地）成为更优的选择,它既能限制故障电流,又能保证保护的灵敏性。
谐波问题: 孤岛系统中的非线性负载（如UPS、变频器）可能产生谐波,影响系统电压波形。中性点接地方式的选择也需考虑谐波对保护动作的影响。

対策:

选择合适的接地方式: 通常推荐采用电阻接地,以平衡故障电流限制和保护灵敏度。
完善的继电保护配置: 针对孤岛运行特点,配置灵敏且可靠的零序电流保护、过电流保护等。
自动转换开关（ATS）: 确保市电中断时,负载能够平稳、快速地从市电切换到应急发电机,并确保在切换过程中接地系统的正确连接。
定期维护和测试: 确保接地电阻符合要求,接地连接牢固可靠。

中性点接地システムの定期点検項目

为了确保接地系统的有效性,以下定期点检项目至关重要:

接地电阻测量:
- 重要性: 接地电阻值是衡量接地系统性能的核心指标。接地电阻过大,会削弱接地系统在故障时的保护作用,导致故障电流无法有效泄放,设备外壳电压升高,保护装置可能拒动或误动。
- 测量方法: 通常采用三点法（又称62%法或二线一辅助探针法）或四线法进行测量。测量时,将接地电阻测试仪的P1、C1端子连接到被测接地极,P2、C2端子连接到辅助电流极和辅助电压极。辅助电极的放置位置和距离有严格要求,以确保测量结果的准确性。
- 频率: 每年至少测量一次,对于重要设备或地质条件较差的区域,应增加测量频率。在季节变化（如旱季和雨季）后进行测量,因为土壤湿度会影响接地电阻。
- 标准: 接地电阻值需符合国家标准（如GB/T 15544《电力系统接地》）和设计规范的要求。例如,大型发电厂的接地电阻通常要求小于0.5欧姆,一般变电站要求小于4欧姆。
连接部的确认:
- 重要性: 接地引线与中性点、接地网、设备外壳之间的连接必须牢固可靠,接触电阻小。松动、腐蚀或虚接的连接会增加接地电阻,甚至导致接地回路开路,使接地系统失效。
- 检查内容: 检查所有接地连接点是否有松动、锈蚀、过热变色、断裂等现象。特别是螺栓连接处,应确保紧固到位,并涂抹防腐剂。对于焊接连接,检查焊缝是否饱满、无裂纹。
- 检查频率: 每年至少一次,或在设备大修时进行详细检查。
接地引线和接地体的外观检查:
- 重要性: 接地引线和接地体（如接地极、接地带）长期暴露在土壤或空气中,容易受到腐蚀、机械损伤或盗窃。
- 检查内容: 检查接地引线是否有破损、断裂、绝缘老化。检查露出地面的接地引线是否被腐蚀严重。对于埋入地下的接地体,虽然无法直接检查,但可以通过定期测量接地电阻的变化来间接判断其状态。
- 检查频率: 每年至少一次,重点检查露出地面的部分。
绝缘劣化の兆候:
- 重要性: 虽然接地系统本身是导电的,但与之相关的设备（如发电机绕组、变压器绕组）的绝缘状况直接影响接地故障的发生频率和严重程度。
- 检查内容: 定期进行设备绝缘电阻测试、泄漏电流测试、局部放电测试等,监测设备绝缘状态。如果发现绝缘劣化趋势,应及时采取措施,从源头上减少接地故障的发生。
- 检查频率: 依据设备特性和运行年限,执行相应的预防性试验周期。

よくあるトラブルとその原因

接地电阻值过高:
- 原因:
  - 接地极腐蚀: 长期埋入地下,接地极（如铜棒、镀锌钢管）会因土壤酸碱度、湿度等因素而腐蚀,有效接触面积减小。
  - 土壤干燥: 土壤湿度是影响接地电阻的重要因素。在长期干旱季节,土壤电阻率会显著升高。
  - 接地引线断裂或连接不良: 接地引线在地下部分或连接处断裂、虚接,导致接地回路不完整。
  - 接地网扩建不足: 随着系统容量增加或新设备接入,原有接地网容量不足以满足要求。
- 对策: 增加接地极数量、埋设深度；改善土壤导电性（如回填降阻剂）；修复或更换断裂的接地引线和连接件；定期浇水增加土壤湿度。
接地连接不良或开路:
- 原因:
  - 螺栓松动: 长期振动、热胀冷缩导致螺栓松动。
  - 接触面氧化腐蚀: 尤其是在潮湿、多尘或有腐蚀性气体环境中。
  - 焊接不良: 施工时焊接不牢固,或焊缝开裂。
  - 机械损伤: 外部施工、车辆碾压等导致接地引线断裂。
- 对策: 定期紧固螺栓；清洁接触面并涂抹导电膏或防腐剂；检查并重新焊接不良焊缝；加强对接地引线的保护,避免机械损伤。
接地引线或接地体被盗:
- 原因: 铜等金属价格高昂,不法分子盗窃接地引线或接地极。
- 对策: 采用防盗设计,如将接地引线埋入墙体或使用不易被盗的材料；加强巡检和安保措施；推广使用复合材料接地极。

効果的なトラブルシューティング手順

当发现接地系统异常或发生接地故障时,应遵循以下步骤进行故障排除:

确认故障现象: 是接地电阻值升高？还是发生接地故障跳闸？如果是跳闸,是单相接地还是多相接地？
初步检查: 目视检查所有可见的接地连接点和接地引线,是否有明显松动、断裂或腐蚀。
测量接地电阻: 使用专业的接地电阻测试仪,精确测量各接地极和总接地网的电阻值,与历史数据和设计值进行对比。
分段排查: 如果接地网较大或系统复杂,可以采取分段断开或测试的方法,逐步缩小故障范围,找出高阻点或断点。
专业工具辅助: 使用钳形接地电阻表、地网故障定位仪等专业工具,可以更高效地查找地下接地体断裂或连接不良的位置。
环境因素分析: 考虑近期天气变化（如长时间干旱）、周边施工活动等是否可能影响接地系统。
记录与分析: 详细记录每次检查和维修的数据、时间、发现的问题和解决方案,为后续的维护和故障预测提供依据。

实际案例: 中国某小区配电房,其变压器中性点采用直接接地。在一次例行巡检中,运维人员发现接地引线与接地网连接处螺栓严重锈蚀,导致接触不良,接地电阻值升高。虽然当时未发生故障,但潜在风险极大。运维人员立即采取措施,对连接点进行除锈、打磨,更换了新的螺栓和垫片,并涂抹了防腐导电膏,使接地电阻恢复正常。这一预防性维护避免了未来可能发生的接地故障和触电风险。