淺析中壓供配電系統中性點接地方式

摘要：電力系統中，中壓供配電系統中性點接地方式是一個綜合性的問題，涉及到技術、經濟、安全等多個方面的內容。當前，在供電網系統中，單相接地電容電流隨著中壓電網中性點不接地的擴大和電纜饋線回路的增加也在逐漸增加。因此，優化電網中性點，選擇科學合理的接地方式，成為電網安全高效運行的關鍵。

關鍵詞：供電系統 中性點接地 可靠性

0 引言

在我國，長期以來都是通過中性點不接地或經消弧線圈接地的方式對6～35kV的中壓配電網進行處理。近年來，電纜線路的使用量隨著電網的不斷發展呈現出不斷增加的趨勢，進而造成系統單相接地電容電流逐漸增加，導致電網單相接地故障頻繁發生。按照我國電氣設備的規范要求：對于35kV電網，如果單相接地電容電流超過10A，或者3kV-10kV電網其接地電容電流超過30A，那么，中性點必須采用消弧線圈的接地方式。然而施行的《城市電網規劃設計導則》明文規定：“對于運行的35kV、10kV城網，如果電纜鋪設較長，并且流過系統電容的電流比較大時，需要采用電阻方式。”正是基于上述問題，關于中性點接地方式受到社會各界的關注和青睞，關于發展方向的決策性問題，需要研究和分析中性點的接地方式，確保供電系統運行的可靠性和安全性。

1 大電流接地系統

該系統就是指中性點直接接地系統。運行中大電流接地系統，如果系統一相出現接地，必然引發單相接地短路，出現短路電流，線路保護裝置在刺激下被迫做出動作，線路通過斷路器跳閘排除故障。

大電流接地系統的優點：系統單相接地出現故障時，中性點處于零電位，而其它對地電壓沒有改變。所以，在大電流接地系統中，結合電網的相電壓，單一地考慮輸電設備的絕緣情況即可，在我國110kV以上的電網大電流接地方式得到廣泛應用。

大電流接地系統的缺陷：

①電網運行受到系統單相接地故障的影響和制約，需要將短路電流造成的經濟損失降到最低。小電流接地系統在可靠性方面要優于大電流接地系統；

②運行的中性點直接接地系統出現單相接地現象，將會產生跨步電壓與接觸電壓，形成安全隱患。工作人員此時登桿或接觸帶電導體，容易出現觸電事故，給人們的生產生活帶來影響。在這種情況下，要提高安全意識，設置繼電保護裝置，制定切實可行的保障措施；

③中性點接地系統出現單相接地故障將在一定程度上影響通訊系統，并對其造成一定的干擾。

2 小電流接地系統

小電流接地系統分為三種，這三種系統各具優缺點：

2.1 中性點不接地系統

對地而言該系統的中性點是絕緣的，結構簡單、運行方便、不許附加設備、投資費用少這是中性點不接地系統的特點所在，對于10kV輻射形或樹狀形的架空線路應用比較廣泛。

優點：中性不接地系統發生單相接地故障時，產生的電流很小，對其他的非故障電壓影響不大，不會破壞系統的對稱性。如若接地故障是在瞬間產生，系統通常情況下能夠自動熄弧。根據相關規定：出現單相接地故障后，中性點不接地系統持續工作時間不得超過兩小時，從而為排除故障爭取了一定的寶貴時間，提升了供電系統的可靠性；

缺點：由于該系統的中性點是絕緣的，導致電網的對地電容中存儲了大量的電荷而沒有相應的通路進行釋放，出現弧光接地時，電弧的不斷熄火與重燃給電容持續地充電。由于中性點的絕緣性使得對地電容不能釋放能量，使得電壓逐漸攀升，最后形成弧光接地過電壓或者諧振過電壓，過高的電壓給設備絕緣層造成破壞。

2.2 中性點經消弧線圈接地系統

通過電感消弧線圈將系統中的中性點進行接地處理。

優點：中性點經消弧線圈接地系統能夠迅速補償容性電流，進而抑制弧光過電壓的產生。在該系統中，消弧線圈是一個可調電感，并且帶有一個鐵心，在電網出現接地故障時，接地電流通過消弧線圈處理，變成相應的電感電流，對接地電容電流進行補償，在一定程度上降低了故障點處的電流，把電流控制在自行熄弧范圍之內。消弧線圈在電弧熄火后，延長故障相電壓的恢復時間，有效地預防了電弧重燃，排除了單相接地故障。

缺點：

①系統接地時，根據要求確保消弧線圈處于補償狀態，在方向上使得流過接地和非接地線路的零序電流保持一致，然而零序過流難以對故障線路進行檢測。

②投入使用的中壓電網，其消弧線圈主要是手動調匝的結構，調整只能在退出運行后進行，尤其是電網電容電流發生變化時，不能對消弧線圈進行及時調節，難以發揮補償作用，過電壓問題以及弧光不能自滅依然存在。

2.3 中性點經電阻接地系統

該系統是將一個定值電阻接入中性點和大地之間，使電阻通過并聯的方式和系統對地電容之間構成一個回路。電阻作為電荷釋放元件以及諧振的阻壓元件消耗一定的電能，在一定程度上對諧振過電壓以及間歇性電弧接地過電壓起到預防作用。另外，變電所通過采用電阻接地方式處理，健全相電壓值在一相金屬性接地時就會達到系統電壓值，接地跳開，三相電壓還原正常運行狀態，系統電容電流與中性點電阻值決定接地點電流值。出現非金屬性接地情況后，在接地點電阻的作用下，發生金屬性接地時的電流值高于通過中性點與接地點的電流值，而且健全相電壓升幅變緩，零序電壓值大致能達到單相金屬性接地的一半。

通過對上述進行分析可知，發生單相接地事故，通過采用中性點經電阻接地系統能夠在一定程度上發揮限流降壓的作用，并且該系統的接地方式對設備的絕緣性要求不高，其耐壓等級可以根據相電壓進行選擇。該系統的不足之處是：流過接地點的電流較大，當零序保護拒絕動作或延遲動作，可能會損壞接地點和點周圍的絕緣設備，引發相間故障。另外，出現單相接地現象時，永久性的或非永久性的都可能導致線路跳閘，破壞線路供電的穩定狀態，大大降低供電效率。

3 單相接地電容電流

連接電氣線路的電容電流、與地跨接的電容器產生的電容電流、由變配電設備造成的電網電容電流的增值共同構成中壓電網單相接地電容電流。通常，通過下列公式求得電容電流：

∑Ic=（∑icl+∑ic2）（1+k%） [式1]

其中，∑Ic代表電網上單相接地電容電流之和，∑Ic代表線路和電纜單相接地電容電流之和，l∑ic2代表系統中相與地間跨接的電容器產生的電容電流之和，而k%表示配電設備造成的電網電容電流的增值，通常情況下，10kV取16%，35kV取13%。

我們可以通過中性點外加電容法、偏置電容法等多種方式來檢測單相電容電流。為確保消弧線圈的容量配置符合設計要求，微機在線實時檢測裝置不失為一個最佳檢測手段。通過一定的采樣周期檢測線電壓UAB，中性點位移電壓U0及中性點位移電流Io的方式，對系統不平衡電

壓Eo進行檢測，其單相接地電容電流可通過下列公式計算：

Eo = Uo+Io×Xc [式2]

由于xc=（Eo-Uo）/Io，得Ic=U相/Xc=U相Io/（Eo-Uo）。其中，Xc、Ic分表代表系統對地容抗和單相接地電容電流。

4 小結

中壓電網中性點的接地方式的研究備受業界關注，因為它綜合技術研究、經濟利益等多方面的問題。其一，供電系統能否正常供電，人員安全是否有保障，接地裝置如何配置等等諸多問題都與中壓電網中性點接地方式的研究有密切的關聯；其二，應該根據現階段供電系統的運行狀況和未來規劃，結合技術經濟指標，選擇最佳電網中性點接地方式。諸如此類問題還需要在供電過程中不斷摸索，力求在技術上和經濟合理性方面尋求突破。

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