城市配電網中性點接地方式問題的探討

摘要:本文主要介紹了配電網常用的幾種中性點接地方式并指出其優缺點及提出了合理選擇中性點的接地方式的方法。

關鍵詞:配電網 中性點 接地方式

0 引言

電力系統的中性點是指三相電力系統中繞組或線圈采用星形連接的電力設備( 如發電機、變壓器等) 各相的連接對稱點和電壓平衡點，其對地電位在電力系統正常運行時為零或接近于零。電力系統中性點接地是一種工作接地，保證電力設備和整個電力系統在正常及故障狀態下具有適當的運行條件。

隨著我國進行城市電網建設與改造，城市電網電纜線路增多，使用電纜具有安全、可靠性高、對城市環境影響小，施工方便、快捷等優點，但是當系統發生單相接地時相對架空線路電容電流增大，因此，以電纜供電為主的城市配電網使用何種中性點接地方式成為問題。

1 配電網絡常用的中性點接地方式

中性點接地采用最廣泛的是中性點接地、中性點經過消弧線圈接地和中性點直接接地等三種方式。

1.1 中性點不接地。中性點不接地方式結構簡單，運行方便。不需任何附加設備，投資少，適用于農村10kV 架空線路為主的輻射形或樹狀形的供電網絡。當中性點不接地配電網發生單相金屬性接地故障時，故障相對地電壓下降為零，兩個非故障相對地電壓將升高倍，變為線電壓。此時三個線電壓仍保持對稱和大小不變，對用電設備的繼續工作沒有什么影響，故規程規定，系統仍可以繼續運行2h，但要求各種設備的絕緣水平應按線電壓來設計。中性點不接地方式在單相接地故障時，仍能繼續供電是一個很大的優點。但隨著配電網規模的擴大，電網中電纜數量的增多，使電網對地電容電流大幅度增大。這樣單相接地故障時故障點的電弧不能自行熄滅，可能產生穩定或間歇性弧光過電壓，在6～10kV 系統中，由于對地電容電流過大而容易發生電纜放炮、開關絕緣子爆炸等事故。故中性點不接地方式在我國配電網中僅是一種過渡方式。

1.2 中性點經電阻接地方式。變電站主變10kV側線圈大多采用三角形接線，故通常采用一次繞組為z 型連接的接地變壓器來引出10kV電網的中性點。以電纜線路為主的城市配電網通常采用低值或中值電阻接地。采用中性點經電阻接地運行方式可以有選擇性地接地選線跳閘，內部過電壓大大降低。

運行經驗表明，瞬間接地故障居多，如果不對具體電網作具體分析，一概將電容電流過大的配電網絡中性點改為經電阻接地，不論故障是瞬時接地或永久性的，線路開關必須跳閘，對用戶突然停電，不僅供電可靠性將會降低，而且加重了運行維護的工作量。

1.3 中性點經消弧線圈接地。消弧線圈是一個裝設于配電網中性點的可調電感線圈，當發生單相接地時，可形成與接地電流大小接近但方向相反的感性電流以補償容性電流，從而使接地處的電流變得很小或接近于零，當電流過零電弧熄滅后，消弧線圈還可減小故障相電壓的恢復速度從而減小電弧重燃的可能性。

消弧線圈的存在，使電弧重燃的次數大為減少，從而使高幅值的過電壓出現的概率減小，一般認為66kV 及以下系統發生間歇性電弧接地故障時，消弧線圈接地方式下的最大過電壓為3.2，略低于中性點不接地系統。中性點經消弧線圈接地的配電網接地電流小，對附近通信線路的干擾小是這種方式的一個優點。

2 中性點接地方式的合理選擇

確定電網中性點的接地方式是一個系統工程，必須綜合考慮供電可靠性、網絡結構、過電壓保護、絕緣配合、繼電保護、人身安全和運行經驗等有關問題，從實際出發，對各種接地方式進行技術經濟分析，權衡利弊，因地制宜，因時制宜。

某地區在總結以往運行經驗的基礎上，對城市電網中性點接地運行方式所采取的技術原則，可供國內同行借鑒。

2.1 在郊區以架空線為主的輻射形配電網中、宜繼續保持中性點不接地運行方式。當電容電流增大時，再考慮按規范改為經消弧線圈接地的運行方式。

2.2 一般市區及城近郊工業區，考慮到電纜線路在不斷增加的趨勢。目前階段仍以消弧線圈接地的運行方式為主，但當電容電流過大，補償有困難時，再考慮改為經電阻接地的運行方式。

2.3 市中心，經徹底改造的繁華地區及大型住宅小區，以電纜為主的配電網，在條件許可的情況下，改為中性點經電阻接地運行方式。

3 新技術新方法的運用

3.1 微機接地保護故障選線裝置。現代新型微機接地保護故障選線裝置，可以準確地選出接地線路，并可根據電網的具體情況，瞬間或延時跳開單相接地故障線路，限制( 縮短) 帶故障運行的時間。

新型微機接地保護故障選線裝置的應用為主城區配電網接地方式提供了新的選擇。新型的微機接地保護裝置，借助零序電壓起動對各條線路的電流進行采樣濾波，通過比較諧波電流的大小和方向確定故障線路。在判定電流方向時，采用90°比較法，即大于90°為反向;小于90°為同向。如果所有線路的諧波電流數值相差不大，且其方向相同時，則判斷為母線故障。由于對相位要求不嚴格，顯著提高了保護選擇的可靠性，因此新型的微機接地保護故障選線裝置能可靠地、有選擇地迅速切除故障線路或指示出故障線路，有效地防止故障擴大，減少不必要的停電。

3.2 故障相快速金屬接地法。故障相快速金屬接地法是最近才提出的，在電力系統應用的時間短，它的原理是: 正常運行時為中性點非接地系統，當系統一旦發生單相接地時，瞬間( 30s 內) 在母線上把故障相做金屬性接地處理，使故障相對地電壓降為零伏，讓故障點弧光自然熄滅。它的特點是限制了弧光接地過電壓，降低絕緣事故及鐵磁諧振過電壓的可能性，性能不隨電網運行方式的改變而改變。缺點是要配置專門可靠的選線設備，若一旦選線不成功，設備動作后，故障點弧光熄滅，運行人員將無法查找故障線路。

3.3 “殘流法”。利用消弧線圈的自動調諧過程，根據殘流的絕對值變化幅度大小逐一比較判斷出故障饋線，這種方法利用的是穩態基波分量，因此不受系統暫態過程的影響，也不受諧波污染源的干擾，選線可靠性高。最大的優點不受線路結構不對稱的影響。此外，還能擺脫不平衡電流互感器對測量精度的影響。采用相對原理實現故障選線，理論上也不存在過渡電阻的影響。

3.4 自動跟蹤補償消弧線圈。采用自動快速跟蹤補償的消弧線圈，并配合可靠的自動選線跳閘裝置，可以將電容電流補償到殘流很小，使瞬時性接地故障自動消除而不影響供電。而對于系統中永久性的接地故障，一方面通過消弧系統的補償來降低接地點電流，防止發生多相短路;另一方面，通過選線裝置正確選出接地線路并設定的時間內跳閘，避免系統設備長時間承受工頻過壓。因此，該接地方式綜合了傳統消弧線圈接地方式跳閘率低、接地故障電流小的優點和小電阻接地方式對系統絕緣水平要求低、容易選出接地故障線路的優點，是比較合理和很有發展前景的中性點接地方式。

4 結束語

電網中性點接地方式是一個涉及到電力系統許多因素的綜合問題，隨著我國城市配電網電纜線路增多，原有的中性點不接地或是經消弧線圈接地的運行方式已經不能滿足要求。每一種中性點接地方式各有其特點和優缺點，應充分考慮各種因素如本地區特點、電網結構、供電可靠性、設備與線路的絕緣水平等，通過技術經濟比較，從長遠的發展觀點，因地制宜地確定配電網中性點接地方式。

參考文獻:

[1]鐘宏.配電網中性點接地方式選擇[J].四川電力技術，2006，29(5): 38-

39，43.

[2]汪進.10kV配電網中性點接地方式[J].四川電力技術，2007，30(3): 8-11.

[3]唐世宇，孫渝江，魏淑瓊.重慶城市配電網中性點接地方式的改進[J].水電能源科學，2005，23(6):65-67.

[4]李穎.中壓配電網的接地方式[J].貴州電力技術，2006，9(3):3-5.