电阻接地系统

电阻接地系统用于工业配电设施中以限制相接地故障电流。IEEE 142-1991 标准规定：“通过电阻接地来限制电流可能是以下一种或多种原因：

1. 减少故障电气设备的燃烧和熔化效应，例如开关设备、变压器、电缆和旋转机器。

2. 减少承载故障电流的电路和设备中的机械应力。

3. 减少接地回路中的杂散接地故障电流对人员造成的电击危险。

4. 减少电弧爆炸或闪光对可能因意外造成或碰巧靠近接地故障的人员造成的危害。

5. 减少因接地故障的发生和清除而引起的瞬时线路电压骤降。

6. 确保对瞬态过电压的控制，同时避免在发生第一次接地故障（高电阻接地）时关闭设施电路。”

一般来说，有两种类型的电阻器用于将电气系统的中性线接地： 低电阻和高电阻 。

当单相接地故障时，流经任一类型电阻器的接地故障电流将增加其余两相的相接地电压。因此，导体绝缘和避雷器额定值必须基于线间电压。在选择安装在电阻接地低压系统上的二极和三极断路器时，还应考虑到相对地电压的临时增加。例如，许多 480/277V 三极断路器都带有基于 277V 对地电压的单极分断额定值。

一旦对地电压增加到480V，断路器的性能就无法保证。与接地故障电流相关的相对地电压的增加也妨碍了将线对中性线负载直接连接到系统。如果存在线路中性负载（例如 277V 照明），则必须由直接接地的系统为其供电。这可以通过具有三相三角形初级和三相四线星形次级的隔离变压器来实现。

低电阻接地系统

当系统的一相短路或电弧接地时，中性接地电阻器 (NGR) 会限制故障电流。如果存在接地故障情况，NGR 通常将电流限制在 200-400A，尽管大多数电阻器制造商将任何将电流限制在 25A 或更大的电阻器标记为低电阻。特定电阻器可以指定为 2400V L-N，400A，10 秒，这意味着电阻器的阻抗使得施加在其上的 2400V 将导致 400A 的电流通过它，并且该单元在过热之前只能承载该电流 10 秒。根据经验，NGR 的设计连续电流额定值约为其额定电流的 10%。额定 400A 持续 10 秒的装置可连续承载 40A（400A 的 10%）。为了防止 NGR 过热，过流保护装置必须设计为在电阻器的损坏曲线被破坏之前跳闸。

高电阻接地系统

高电阻接地 (HRG) 系统在系统的一相短路或电弧接地时限制故障电流，但水平低于低电阻系统。

如果存在接地故障情况，HRG 通常将电流限制在 5-10A，尽管大多数电阻器制造商将任何将电流限制在 25A 或更低的电阻器标记为高电阻。HRG 是连续电流额定值，因此特定单元的描述不包括时间额定值。与 NGR 不同的是，流经 HRG 的接地故障电流通常不会很大，不会导致过流设备运行。由于接地故障电流不会中断，因此必须安装接地故障检测系统。这些系统包括一个旁路接触器，分接在电阻器的一部分上，该电阻器会产生脉冲（周期性地打开和关闭）。接触器打开时，接地故障电流 流过整个电阻。 当接触器闭合时，一部分电阻器被旁路，导致电阻略低，接地故障电流略高。 然后可以使用手持脉冲电流检测器来跟踪接地故障的源头。

为避免瞬态过电压，HRG 电阻器的尺寸必须使设备允许流过的接地故障电流量超过电气系统的充电电流。可以测量或估计配电系统的充电电流。根据经验，低压系统的充电电流估计为每 2000KVA 系统容量为 1A，在4.16kV 时每 2000KVA 系统容量为 2A。如果存在浪涌抑制器，这些估计的充电电流会增加。安装在低压系统上的每组抑制器会产生大约 0.5A 的额外充电电流，而安装在 4.16kV 系统上的每组抑制器会增加 1.5A 的额外充电电流。在 480 伏特下容量为 3000KVA 的系统估计充电电流为 1.5A。

增加一组浪涌抑制器，总充电电流增加0.5A至2.0A。该系统可使用标准 5A 电阻器。大多数电阻器制造商都会发布详细的估算表，可用于更准确地估算电气系统的充电电流。

接地系统比较

低电阻接地：

1. 将相地电流限制在200-400A。

2. 减少电弧电流，并在一定程度上限制仅与相对地电弧电流条件相关的电弧闪光危险。

3. 可以限制短路变压器和旋转机械绕组的机械损伤和热损伤。

4. 不阻止过流设备的操作。

5. 不需要接地故障检测系统。

6. 可用于中压或高压系统。GE 提供高达 72kV 线对线的低电阻接地系统。

7. 导体绝缘和避雷器的额定值必须基于线电压。相间负载必须通过隔离变压器供电。

高电阻接地：

1. 将相地电流限制在 5-10A。

2. 减少电弧电流并从根本上消除仅与相对地电弧电流条件相关的电弧闪光危险。

3. 将消除机械损伤，并可能限制短路变压器和旋转机械绕组的热损伤。

4. 防止过流装置动作，直至故障定位（只有一相接地故障时）。

5. 需要接地故障检测系统来通知设施工程师接地故障情况已发生。

6. 可用于高达5kV的低压系统或中压系统。IEEE 标准 141-1993 规定“高电阻接地应限制在充电电流约为 5.5A 或更低的 5kV 级或更低的系统中，并且不应在 15kV 系统上尝试，除非采用适当的接地继电器”。

7. 导体绝缘和避雷器的额定值必须基于线电压。相间负载必须通过隔离变压器供电。

结论：

电阻接地系统与直接接地系统相比具有许多优点，包括减少弧闪危险、限制与故障相关的机械和热损伤以及控制瞬态过电压。高电阻接地系统也可用于维持服务连续性并协助定位故障源。在设计带有电阻器的系统时，设计/咨询工程师必须考虑导体绝缘额定值、电涌放电器额定值、断路器单极工作额定值的具体要求 ，以及提供相到中性点负载的方法。