一、概述
在6～35kV配電網中中性點接地方式總體上可分為兩類， 即小電流接地方式和大電流接地方式， 大電流接地方式又分為中性點直接接地或經小電阻接地；小電流接地方式分為中性點不接地或經弧線圈接地或經大電阻接地。 根據《國家電網公司十八項電網重大反事故措施要求》風電場彙集系統應採用經電阻或消弧線圈接地方式， 發生單相接地故障時要快速切除。 現在新疆地區大多採用經電阻接地方式， 無論採用哪種方式設備的容量的選擇都要依據集電線路的接地電容電流大小來確定的，
二、單相接地短路分析
當系統正常運行情況下， 中性點電壓為零， 而這時地的電壓也為零， 即中性點和地是一個電壓。 由於大地的存在， 空氣是絕緣介質， 由此而產生電容效應。 在相電壓的作用下每相都有超前電壓90°的電容電流流入大地， 各相電勢相等， 三相電容電流之和為零。 電壓、電流向量圖如圖一所示。
圖一:正常運行時電壓、電流向量圖
發生單相接地時， 若忽略較小的電容電流產生的電壓降， 則電網中各處故障相的對地電壓變為零。 當A相接地時， A相接地點電壓與地是一個， 為零； 於是A相對地電容被短接， 只有B相和C相對地電容中還存在電流， 此時中性點對地電壓上升為相電壓， 非故障相的對地電壓變為線間電壓升高1.732倍， 其接地短路系統網路圖與向量關係圖如下圖二、三所示。
圖二:A相接地短路系統網路圖
圖三:A相接地時電壓、電流向量圖
通過以上分析可以看車， 中性點採用小電流接地方式， 在系統出現單相接地時故障相電壓為零， 非故障相相電壓會升高為線電壓， 電容電流通過接地點構成回路， 使故障點產生弧光， 若電容電流大， 執行時間長會造成設備的絕緣損壞。 發生單相接地後， 故障相對地電壓降低， 非故障兩相的相電壓升高1.732倍，
對於中性點採用大電流接地方式， 在系統出現單相接地時零電位不變， 非故障相電壓不會升高， 短路電流很大， 要求保護快速動作， 切除故障線路， 這樣就不會產生弧光。
三、單相接地電容電流計算
風電場集電線路有架空和電纜兩種方式， 電容電流計算也有兩種方式:
（一）、架空線路電容電流
1、根據單相對地電容計算
公式：Ic=√3xUeωCx10-3
式中Ue―線路的額定電壓（電網線電壓）（kV）；
L ― 架空線長度（km）；ω— 角頻率
C—單相對地電容（F）；一般架空線單位電容為5-6PF/m。
2、根據經驗可按下式估算
公式：Ic=(2.7-3.3) UeLx10-3
式中Ue―線路的額定電壓（電網線電壓）（kV）；
L ― 架空線長度（km）；2.7—係數， 適用於無架空地線的線路；
3.3-係數， 適用於有架空地線的線路。
（二）、電纜線路電容電流
1、根據單相對地電容計算
公式：Ic=√3xUeωCx10-3
式中Ue―線路的額定電壓（電網線電壓）（kV）；
C—單相對地電容（F）；一般電纜單位電容為200-400PF/m（可查電纜廠家樣本）。
2、根據經驗可按下式估算
公式：Ic=0.1UeL
式中Ue―線路的額定電壓（電網線電壓）（kV）；L ― 電纜長度（km）；
（三）、變電所增加的接地電容電流值
以上計算完後， 還要增加變電所附加的接地電容電流值
額定電壓（kV）
6
10
15
35
63
110
附加值（％）
18
16
15
13
12
10
四、接地電阻選擇
根據電網反措要求， 無論單相接地電容電流35kV還是10kV是否小於10A， 升壓站35kV或10kV系統都必須裝設消弧線圈或接地電阻， 快速切除故障線路。 規範DL/T620規定高電阻接地的系統設計應以限制電弧接地故障產生的瞬態過電壓， 一般採用接地故障電流小於10A。低電阻接地的系統為獲得快速選擇性繼電保護所需的足夠電流，一般採用接地故障電流100A—1000A。由此可以得出接地故障電流在10A-100A之間為中阻接地。
風電場目前多採用電阻接地，選取接地電阻時要綜合考慮限制弧光過電壓、保護的靈敏度、人身安全等因素，一般接地電阻電流按IR=（1～4）Ic 考慮。
接地電阻計算：R=UΦ/IR
UΦ―線路的額定相電壓 （kV）；
五、接地變容量選擇
由於升壓站主變35kV側為Δ接線，無中性點引出，所以在升壓站35kV母線上安裝Z型（曲折型）接地變方便中性點引出。根據需要接地變壓器還可以兼所用變，此時接地變容量應加上所用變容量。
接地變容量計算:S短時=UΦIjd Se=S短時/k，k--超載係數
根據IEEC 規定的C62.92.3標準關於超載係數的規定，換算變壓器的短時容量與持續容量的規定,超載係數與時間容量換算表如下：
超載時間
S短時/Se的倍數
10S
10.5
60S
4.7
10min
2.6
30min
1.9
2h
1.4
在小電阻接地系統中，接地電阻與接地變壓器一般按超載時間10S的倍數選取接地變容量。
六、應用舉例
（一）一個50MW風場，35kV架空集電線路長15km，場內35kV電纜1.5km。全線架設避雷線。
1、根據估算公式計算接地電容電流:
架空線：Icx = 3.3 UeLx10-3 =1.73A 電纜：Icl= 0.1UeL=5.25A
考慮到變電所增加的接地電容電流值13%
Ic =（1+13%）（Icx+Icd）=7.89A
2、接地電阻計算
IR=（1~4）Ic 取係數3倍時IR=23.67A 電阻R=(35/√3)/ IR=853Ω
3、接地變容量計算
I= 24.95 A S=(35/√3)Ijd/10.5=48kVA靠標準等級選50kVA接地變。（二)、同上，採用電纜線路，線路全長16.5km。
1、根據估算公式計算接地電容電流:
Icl=0.1UeL =57.75A
考慮到變電所增加的接地電容電流值13%
Ic =（1+13%）Icd =65.26A
2、接地電阻計算：
IR=（1-4）Ic 取係數3倍時IR=195.78A電阻R=(35/√3)/ IR=103Ω。
3、接地變容量計算
I= 284.5A S=(35/√3)Ijd/10.5=547.3kVA 靠標準等級選630kVA接地變。
七、繼電保護整定要求
中性點採用電阻接地時，要保證線路及接地變的零序保護有足夠的靈敏係數，才能使保護可靠動作。規範DL/T584接地變、出線保護整定要求零序保護動作電流是按躲過本線路的對地電容電流進行整定 。
計算公式：
（一）、接地變零序I段 Idz = I(1)dmin/ klm
Idz ≥Kk I0II I(1)dmin —系統最小單相接地故障電流
Klm—靈敏係數 Klm≥2
Kk —可靠係數 Kk≥1.1
I0II— 下級零序電流I段保護中最大電流定值
接地變零序II段 Idz = I(1)dmin/ klm
Idz ≥ K′k Ic
I(1)dmin —系統最小單相接地故障電流
Klm—靈敏係數 Klm≥2
Ic— 電容電流
K′k —可靠係數 K′k ≥ 1.5
(二) 、出線零序I段 Idz = I(1)dmin/ klm
Idz=Kk I′0I
I(1)dmin —系統最小單相接地故障電流
Klm—靈敏係數 Klm≥2
Kk —可靠係數 Kk≥1.1
I′0I— 下級零序電流I段保護中最大電流定值
零序II段 Idz ≥ Kk I′0II
Idz ≥K′k Ic
I′0II— 下級零序電流II段保護中最大電流定值
Kk —可靠係數 Kk≥1.1
K′k —可靠係數Klm≥1.5
Ic— 電容電流
從整定公式看出，靈敏係數都要求≥ 2 。
七、對舉例校核
（一）、架空線路
1、接地變零序I段無下級零序電流保護，按滿足靈敏係數要求整定。
接地變零序II段：
Idz ≥ K′k Ic =1.5x7.89 = 11.84 A
klm = I(1)dmin/ Idz=24.95/11.84=2.1
Klm ≥2滿足
2、出線零序I段無下級零序電流保護，按滿足靈敏係數要求整定。
零序II段與接地變相同。
（二）、電纜線路
1、接地變零序II段：
Idz ≥K′k Ic =1.5x65.26 = 97.89A
klm = I(1)dmin / Idz=284.5/97.89=2.89
Klm≥2滿足
2、出線同上。
八、結論
線路的接地電容電流的大小與線路的長度及採用架空還是電纜方式有關，彙集系統應採用經電阻或消弧線圈接地方式。經調查在實際運行中，兩種方式雖然都可以實現彙集線系統故障快速切除，但效果不同。彙集線系統採用經電阻接地方式，並配置單相接地故障保護，可以準確的將故障線快速切除；採用不接地或經消弧線圈接地方式，通過帶跳閘功能的小電流接地選線裝置快速切除故障線，成功率很低，為了袮補此缺陷，需跳開主變低壓側開關，以隔離故障。因此，在具體工程中，對新建風電場彙集線系統，應首先採用經電阻接地方式，並配置單相接地故障保護。接地電阻的選擇應按滿足快速切除故障線路為宜，電流取3Ic較合適。中性點採用電阻接地時應注意，當接地變或中性點電阻失去時，應斷開主變低壓側斷路器。
一般採用接地故障電流小於10A。低電阻接地的系統為獲得快速選擇性繼電保護所需的足夠電流，一般採用接地故障電流100A—1000A。由此可以得出接地故障電流在10A-100A之間為中阻接地。風電場目前多採用電阻接地，選取接地電阻時要綜合考慮限制弧光過電壓、保護的靈敏度、人身安全等因素，一般接地電阻電流按IR=（1～4）Ic 考慮。
接地電阻計算：R=UΦ/IR
UΦ―線路的額定相電壓 （kV）；
五、接地變容量選擇
由於升壓站主變35kV側為Δ接線，無中性點引出，所以在升壓站35kV母線上安裝Z型（曲折型）接地變方便中性點引出。根據需要接地變壓器還可以兼所用變，此時接地變容量應加上所用變容量。
接地變容量計算:S短時=UΦIjd Se=S短時/k，k--超載係數
根據IEEC 規定的C62.92.3標準關於超載係數的規定，換算變壓器的短時容量與持續容量的規定,超載係數與時間容量換算表如下：
超載時間
S短時/Se的倍數
10S
10.5
60S
4.7
10min
2.6
30min
1.9
2h
1.4
在小電阻接地系統中，接地電阻與接地變壓器一般按超載時間10S的倍數選取接地變容量。
六、應用舉例
（一）一個50MW風場，35kV架空集電線路長15km，場內35kV電纜1.5km。全線架設避雷線。
1、根據估算公式計算接地電容電流:
架空線：Icx = 3.3 UeLx10-3 =1.73A 電纜：Icl= 0.1UeL=5.25A
考慮到變電所增加的接地電容電流值13%
Ic =（1+13%）（Icx+Icd）=7.89A
2、接地電阻計算
IR=（1~4）Ic 取係數3倍時IR=23.67A 電阻R=(35/√3)/ IR=853Ω
3、接地變容量計算
I= 24.95 A S=(35/√3)Ijd/10.5=48kVA靠標準等級選50kVA接地變。（二)、同上，採用電纜線路，線路全長16.5km。
1、根據估算公式計算接地電容電流:
Icl=0.1UeL =57.75A
考慮到變電所增加的接地電容電流值13%
Ic =（1+13%）Icd =65.26A
2、接地電阻計算：
IR=（1-4）Ic 取係數3倍時IR=195.78A電阻R=(35/√3)/ IR=103Ω。
3、接地變容量計算
I= 284.5A S=(35/√3)Ijd/10.5=547.3kVA 靠標準等級選630kVA接地變。
七、繼電保護整定要求
中性點採用電阻接地時，要保證線路及接地變的零序保護有足夠的靈敏係數，才能使保護可靠動作。規範DL/T584接地變、出線保護整定要求零序保護動作電流是按躲過本線路的對地電容電流進行整定 。
計算公式：
（一）、接地變零序I段 Idz = I(1)dmin/ klm
Idz ≥Kk I0II I(1)dmin —系統最小單相接地故障電流
Klm—靈敏係數 Klm≥2
Kk —可靠係數 Kk≥1.1
I0II— 下級零序電流I段保護中最大電流定值
接地變零序II段 Idz = I(1)dmin/ klm
Idz ≥ K′k Ic
I(1)dmin —系統最小單相接地故障電流
Klm—靈敏係數 Klm≥2
Ic— 電容電流
K′k —可靠係數 K′k ≥ 1.5
(二) 、出線零序I段 Idz = I(1)dmin/ klm
Idz=Kk I′0I
I(1)dmin —系統最小單相接地故障電流
Klm—靈敏係數 Klm≥2
Kk —可靠係數 Kk≥1.1
I′0I— 下級零序電流I段保護中最大電流定值
零序II段 Idz ≥ Kk I′0II
Idz ≥K′k Ic
I′0II— 下級零序電流II段保護中最大電流定值
Kk —可靠係數 Kk≥1.1
K′k —可靠係數Klm≥1.5
Ic— 電容電流
從整定公式看出，靈敏係數都要求≥ 2 。
七、對舉例校核
（一）、架空線路
1、接地變零序I段無下級零序電流保護，按滿足靈敏係數要求整定。
接地變零序II段：
Idz ≥ K′k Ic =1.5x7.89 = 11.84 A
klm = I(1)dmin/ Idz=24.95/11.84=2.1
Klm ≥2滿足
2、出線零序I段無下級零序電流保護，按滿足靈敏係數要求整定。
零序II段與接地變相同。
（二）、電纜線路
1、接地變零序II段：
Idz ≥K′k Ic =1.5x65.26 = 97.89A
klm = I(1)dmin / Idz=284.5/97.89=2.89
Klm≥2滿足
2、出線同上。
八、結論
線路的接地電容電流的大小與線路的長度及採用架空還是電纜方式有關，彙集系統應採用經電阻或消弧線圈接地方式。經調查在實際運行中，兩種方式雖然都可以實現彙集線系統故障快速切除，但效果不同。彙集線系統採用經電阻接地方式，並配置單相接地故障保護，可以準確的將故障線快速切除；採用不接地或經消弧線圈接地方式，通過帶跳閘功能的小電流接地選線裝置快速切除故障線，成功率很低，為了袮補此缺陷，需跳開主變低壓側開關，以隔離故障。因此，在具體工程中，對新建風電場彙集線系統，應首先採用經電阻接地方式，並配置單相接地故障保護。接地電阻的選擇應按滿足快速切除故障線路為宜，電流取3Ic較合適。中性點採用電阻接地時應注意，當接地變或中性點電阻失去時，應斷開主變低壓側斷路器。