淺談中壓電網中性點接地方式

摘要：針對中壓電網中性點不接地供電網系統的不斷擴大及電纜饋線回路的增加，單相接地電容電流也在不斷的增加，改造電網中性點接地方式、合理選擇電網中性點接地方式，已是關系到電網運行可靠性關鍵的技術問題，文中對中壓電網兩個有代表的中性點諧振接地方式與低電阻接地方式，進行了分析和論證。

關鍵詞：供電系統 中性點 接地 可靠性

1 概述

中壓電網以35KV、10KV、6KV三個電壓應用較為普遍，其均為中性點非接地系統，但是隨著供電網絡的發展，特別是采用電纜線路的用戶日益增加，使得系統單相接地電容電流不斷增加，這給電網的安全運行帶來了一些問題：系統單相接地時較大的電容電流產生的跨步電壓和接觸電壓對人身安全將構成極大的威脅；單相接地電弧不易熄滅，電弧接地產生的弧光過電壓對設備絕緣的威脅；系統長時間帶單相故障運行容易發展成為相間短路或三相故障。<交流電氣裝置的過電壓保護和絕緣配合>（DL/L620）中規定35KV電網如果單相接地電容電流大于10A，3KV—10KV電網如果接地電容電流大于30A，都需要采用中性點經消弧線圈接地方式，而《城市電網規劃設計導則》中規定“35KV、10KV城網，當電纜線路較長、系統電容電流較大時，也可以采用電阻方式”。因對中壓電網中性點接地方式，世界各國也有不同的觀點及運行經驗，就我國而言，對此在理論界、工程界也是討論的熱點問題，在中壓電網改造中，其中性點的接地方式問題，現已引起多方面的關注，面臨著發展方向的決策問題。

2 中性點不同的接地方式的比較

在我國中壓電網的供電系統中，大部分為小電流接地系統（即中性點不接地或經消弧線圈或電阻接地系統）。我國采用經消弧線圈接地方式已運行多年，但近幾年有部分區域采用中性點經小電阻接地方式，為此對這兩種接地方式作以分析，對于中性點不接地系統，因其是一種過渡形式，其隨著電網的發展最終將發展到上述兩種方式。

2.1 中性點經小電阻接地方式 中性點低電阻接地方式適用于以電纜線路為主、瞬時性單相接地故障很少的、系統電容電流比較大、網架堅強合理、自動化水平高的中壓電網。中性點低電阻接地方式的特點：①可以降低工頻過電壓，單相接地故障時非故障相電壓小于3倍相電壓，且持續時間很短。②有效地限制弧光接地過電壓，在中性點經電阻接地的配網中，當接地電弧熄弧后，系統對地電容中的殘荷將通過中性點電阻泄放掉，在下一次燃弧時其過電壓幅值和從正常運行情況發生單相接地故障時的情況相同，不會產生很高的過電壓。中性點電阻阻值越小，泄放殘荷越快。適當選擇中性點電阻值，可以將過電壓倍數限制在2.8倍相電壓以下。③中性點電阻相當于在諧振回路中并接一個阻尼電阻，由于電阻的阻尼作用，基本上可以消除系統的各種諧振過電壓。試驗表明，只要中性點電阻不是太大(不大于1500歐姆)，就可以消除各種諧振過電壓，電阻值越小，消除諧振的效果越好。④中性點經低電阻接地系統可以簡單的配置零序過流保護，在發生單相接地故障時，當故障電流達到零序保護動作值時零序保護動作，跳開本線路的斷路器。⑤在低電阻接地系統發生接地故障時，當故障電流達到零序保護動作值時可以在很短時間內動作，將電源切除，這就大大降低了人員接觸帶電故障設備的機會。⑥有利于提高系統安全可靠運行水平。由于系統的工頻電壓升高和暫態過電壓倍數較低，對采用常規標準的設備則安全可靠性和設備使用壽命有所提高。⑦中性點經低電阻接地系統，在發生單相接地故障時，故障點流過的電流遠大于諧振接地和不接地系統，故障點的高溫電弧、跨步電壓和接觸電壓對人和動物構成較大威脅。當故障電流達不到零序保護動作值時，則對人身安全更加不利。⑧中性點經低電阻接地系統，對通信、電子設備干擾大，綜合投資相對較高。

2.2 中性點經消弧線圈接地方式 1916年發明了消弧線圈，并于1917年首臺在德國Pleidelshein電廠投運至今，已有84年的歷史，運行經驗表明，其廣泛適用于中壓電網，在世界范圍有德國、中國、前蘇聯和瑞典等國的中壓電網均長期采用此種方式，顯著提高了中壓電網的安全經濟運行水平。中性點經消弧線圈接地方式的特點：①利用消弧線圈的感性電流對電網的對地電容電流進行過補償，使單相接地故障電流限制在10安培以內，對人身安全有利。②瞬時性單相接地故障點電弧可以自熄，熄弧后故障點絕緣可以自行恢復。③可以減少間隙性弧光接地過電壓的發生概率，單相接地時不破壞系統對稱性，可以帶故障運行一段時間，以便查找故障線路。④可以根除電壓互感器鐵芯飽和過電壓，操作過電壓一般能抑制在2.8倍相電壓以下。⑤限制電纜故障的發生和擴大。根據美國統計，電纜故障的66%是由外皮向內部發展的。電纜本體對地絕緣能力的喪失是一個逐漸發展的過程。采用自動跟蹤消弧線圈接地方式對三相對地導納的不平衡十分敏感，可以在故障起始階段便能被反映出來。如果處理及時，就可防止絕緣被擊穿。萬一擊穿，由于故障點的殘余電流很小，很難形成相間短路事故。⑥通訊干擾小，運行管理比較簡單。⑦單相接地故障時，非故障相工頻電壓最高升到3 相電壓。對于電容電流很大的配電網，如果通過補償要使單相接地故障電流殘流小于10安培，就必須使系統保持較小的脫諧度，系統的脫諧度過小，對由于三相電容不對稱引起的中性點位移電壓會產生較強的放大作用，容易使中性點電壓偏移超過規程允許值。

從中性點經消弧線圈接地方式的特點可以看出，在系統發生單相接地時，流過接地點的電流較小，其特點是線路發生單相接地時，可不立即跳閘，按規程規定電網可帶單相接地故障運行2小時。從實際運行經驗和資料表明，當接地電流小于10A時，電弧能自滅，因消弧線圈的電感的電流可抵消接地點流過的電容電流，若調節得很好時，電弧能自滅。對于中壓電網中日益增加的電纜饋電回路，雖接地故障的概率有上升的趨勢，但因接地電流得到補償，單相接地故障并不發展為相間故障。而且微機自動跟蹤消弧裝置的出現，有效的解決了中性點經消弧線圈接地方式的電網，長期難以解決的技術問題；該裝置在運行中計算機周期采樣，以獲得電網運行的適時參數，計算機對系統電容電流、殘流進行計算，根據設定值與計算值的偏差自動調整電抗器的電感量，從而實現消弧線圈運行在設定值上。選線裝置是通過計算機過對線路零序電流的采樣，計算機根據采樣電流的幅值和方向判斷接地線路，可達到準確及時的檢出有接地故障的線路。因此中性點經消弧線圈接地方式的供電可靠性，大大的高于中性點經小電阻接地方式。

3 結束語

中壓電網的中性點接地方式在國內也有不同的觀點，并已成為電網改造中的一個熱點問題，根據我國多年的運行經驗及科學技術的進步，解決了中壓電網中性點經消弧線圈接地系統長期難以解決的技術難題。自動跟蹤消弧線圈及接地選線裝置的不斷完善和推廣應用，為中壓電網中性點經消弧線圈接地提供了技術保障。為此，在我國采用中性點經消弧線圈接地方式是我國中壓電網的發展方向。

參考文獻：

[1]《工業與民用配電設計手冊》（第三版），中國電力出版社出版.

[2]柳春生.實用供配電技術[M].北京：機械工業出版社，2000．