蘇州市配網中性點運行方式及其對合解環操作的影響

摘要：在三相交流電力系統中采用不同的電力系統中性點運行方式，將對整個區域電網產生深遠廣泛的影響。以蘇州地區為藍本，通過比較、舉例、分析等方法，闡述了不同中性點運行方式對整個系統可能產生的影響，論證了目前蘇州地區選擇中性點運行方式的正確性和局限性。得出各地應根據不同方式的特點因地制宜、與時俱進選擇中性點運行方式。同時介紹了中性點運行方式不同系統間需進行不可避免的合解環操作時，一些比較有特色的操作原則。

關鍵詞：蘇州；配網；中性點運行方式；合解環

作者簡介：殷一洲（1984-），男，江蘇蘇州人，蘇州供電公司，助理工程師。（江蘇 蘇州 215000）

中圖分類號：TM726 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0079（2012）30-0127-01

電力系統中性點的運行方式是指三相交流電力系統中星形接線的變壓器或發電機的中性點與大地之間的電氣連接方式，這是一個復雜的系統工程問題，它涉及到絕緣水平、通信干擾等許多方面，所以在確定一個電力系統中性點運行方式之前，須經合理的技術、經濟比較。

一、中性點運行方式的分類及其特點

電力系統中性點運行方式有兩大類：一類是中性點直接接地或經過低阻抗接地，稱為大接地電流系統。另一類是中性點不接地，或經過消弧線圈、高阻抗接地，稱為小接地電流系統。其中采用最廣泛的是中性點不接地，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.中性點直接接地系統

一般將系統的中性點直接接地稱為中性點經電阻接地方式，即中性點與大地之間接入一定阻值的電阻，該電阻與系統對地電容構成并聯回路，由于電阻是耗能元件，也是電容電荷釋放元件和諧振的阻壓元件，這種方式對防止諧振過電壓和間歇性電弧接地過電壓，有一定的優越性。

當某線路一相接地時，直接經過接地點和接地的中性點短路，該相接地短路電流的數值達到最大，立即使零序保護動作，將故障線路切除。

這種系統的優點是接地點不會產生穩定電孤或間歇電孤，可以迅速切除接地線路，從而保證了同母線的其他線路安全運行。另外，接地時，這種系統中性點的電位保持不變，非故障相的電壓也不會升高，仍為相電壓，使得在這種系統中的電力設備可以按照相電壓的絕緣要求進行制造，比同電壓等級的中性點不接地系統的電力設備要按線電壓進行制造在經濟性上要優越很多。但這種系統的弱點是不能保證接地線路在一定時間范圍內繼續運行。

2.中性點不接地系統

即中性點對地絕緣系統，這種系統結構簡單，運行方便。當中性點不接地系統中發生單相接地時，接地相電壓降低至0，另兩相升至線電壓值、線電壓不變。由于不構成短路回路，接在相間電壓的受電器其供電并未遭到破壞，包括接地線路在內的整條母線可繼續供電（一般允許繼續運行時間不超過2小時）。這種系統優點為如能在規定時間內處理或隔離故障，則接地對整個系統的運行基本不造成影響。但缺點是在一相接地的狀態下運行，整條母線非故障相電壓升高，絕緣薄弱點很可能被擊穿，影響非接地線路的運行，或引起兩相接地短路，將嚴重地損壞電氣設備。

3.中性點經消弧線圈接地系統

中性點接地回路中接入消孤線圈，單相接地時利用消弧線圈中和接地電容電流相位相反的電感電流進行補償、抵消，使接地點電流變小，甚至為零，這樣接地點的電弧就能很快熄滅。這種系統稱為中性點經消弧線圈接地系統。

在這種系統發生單相接地故障時，電網也可繼續運行2小時，同時由于接地電流得到補償而減小，其擊穿絕緣弱點的能力相應降低，單相接地故障不易發展為相間故障，供電可靠性大大高于中性點經小電阻接地方式。而且接地電流小，還可減輕對附近絕緣弱點線路的影響。但是與不接地系統一樣，用電設備耐壓能力需按線電壓大小設計，對高精密儀器設備相對不利。

根據消弧線圈補償程度的不同，消弧線圈的補償方式可以分為三類：

（1）全補償。即回路中感抗與容抗基本完全相等，電感電流恰巧可以補償接地時的電容電流，接地時接地點電流為零。由于在正常運行中，電網三相電壓不完全對稱，當中性點出現一定的電壓時，這種補償方式可能引起串聯諧振過電壓，應極力避免。

（2）欠補償。接地點尚有未補償的電容性電流。欠補償方式也較少采用，原因是在檢修、事故切除部分線路或系統頻率降低等情況下，可能使系統接近或達到全補償方式。

（3）過補償。補償全部電容電流后接地點仍具有多余的電感性電流。過補償可避免諧振過電壓的產生，因此得到廣泛應用。但多余電感性電流也不能超過規定值，否則電孤無法可靠熄滅。

二、目前蘇州供電公司地區配網中性點運行方式的特點

由于110kV變電站低壓側為三角形連接，須經接地變轉化為星形接線，方能配置中性點接線方式。

對于農村以架空線為主的配網采用不接地方式，便于較遠地區的巡視查線。

對于架空及電纜混合網絡的城市副中心區域采用中性點經自動跟蹤補償消弧線圈接地方式，以盡量保證供電可靠性。個別采用中性點經電阻接地方式，主要為珠江變、濱河變和開山變。

對于饋線以電纜為主的園區20kV配網，由于園區外資先進科技企業較多，精密儀器對電壓要求較高，接地時如繼續運行，將使整條母線非接地相電壓整體升高，不利于精密儀器的運行，故采用中性點經電阻接地方式，盡快切除故障。

三、合解環操作的一般原則

合環是指在電力系統電氣操作中將線路、變壓器或斷路器串構成的網絡閉合運行的操作，而解環是指在電力系統電氣操作中將線路、變壓器或斷路器串構成的閉合網絡開斷運行的操作。

為了盡量減少停電時間，縮小停電范圍，日前蘇州配網調度較頻繁使用變壓器的合解環操作，來實現在無停電或少停電的前提下進行運方調整以及故障或檢修段線路、設備的隔離。

合解環操作必須滿足以下原則，以控制環流和穩定頻率：合環以前必須確認合環兩側相位一致；合環前應盡量將合環兩側電壓差調至最小，一般不超過額定電壓的20%；合環時，一般應經同期裝置檢定，合環兩側功角差不大于30度；不同電壓等級的電磁環網未經計算或領導批準不得進行合環操作；合、解環前，應充分考慮合、解環后潮流的變化，并確定解列點，確保合、解環后系統各點電壓在規定范圍以內。

解列點設置一般有三種方式：通過變電站母聯開關進行同一變電站各變壓器合解環時，停用母聯開關解列保護；35kV、10kV系統合解環時停用解列側線路開關重合閘自動裝置；20kV純電纜線路合解環時停用非解列側開關電流II段保護，個別帶架空線的20kV線路同時還需停用解列側線路開關重合閘自動裝置（蘇州配網純電纜線路開關重合閘自動裝置投停用狀態，含架空線則啟用）。

四、中性點運行方式對合解環操作的影響

第一，中性點經小電阻接地運行方式變電站，站內變壓器間合解環時，應保證同一段母線只能有一個中性點接地點，否則需立即停用一個接地變，待恢復運行時投入，以圖1為例。

當停用#1主變時，操作順序如下：將130母聯開關繼保啟用；合上130母聯開關（合環），繼保停用；拉開103#2主變開關（解環）；拉開152#2接地變開關；將100母聯開關繼保啟用；合上100母聯開關（合環），繼保停用；拉開102#2主變開關（解環）；將#1主變由運行改為冷備用。

這樣操作的原因主要有：當130母聯開關合上，103#2主變開關拉開后在#2主變和#3主變間形成了同一條母線有兩處中性點接地點的運行方式。此時該段母線如發生單相接地，將構成兩條并聯的接地回路，其電流為一處接地點運行方式接地電流的一半。不能達到線路零序電流保護整定值，無法切除接地故障。由于二次接線的排布，經152#2接地變構成的接地回路在線路開關扣動時其后各保護是以已拉開的103#2主變開關為上一級跳開對象的，無法構成有效的后備保護。

第二，中性點經小電阻接地運行方式變壓器與中性點經消弧線圈接地運行方式變壓器10kV側合解環前須將消弧線圈改為手動檔，解環后恢復自動檔。

當中性點經小電阻接地運行方式變壓器與中性點經消弧線圈接地運行方式變壓器10kV側合環時，其電網結構的變化決定了系統內容抗勢必增加，消弧線圈一般由原先的過補償變為欠補償，消弧線圈如在自動檔，檔位將自動上升。因消弧線圈檔位有限，存在出現升至一定檔位，恰巧出現滿補償引發串聯諧振過電壓的可能。雖然欠補償狀態下，也有因檢修或事故切除線路形成滿補償的可能，但這種可能性與接地同時發生的概率相對較小。同時，在實際操作中又發現合環后有可能出現消弧線圈檔位來回擺動的情況，故采用改手動檔的方式將消弧線圈檔位在合環時固定。

致謝：配調班金文凱師傅、湯繼剛師傅、顏偉林工程師給予了無私指導和點撥，在此致以深切的感謝！

（責任編輯：孫晴）