3～66kV電網中性點接地方式解析

張 升,王華廣,石 卉（.國家核電山東電力工程咨詢院有限公司； .國家電網山東電力集團；.中國水利水電第四工程局有限公司,濟南 500）

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3～66kV電網中性點接地方式解析

張 升1,王華廣2,石 卉3
（1.國家核電山東電力工程咨詢院有限公司； 2.國家電網山東電力集團；3.中國水利水電第四工程局有限公司,濟南 250013）

摘 要：從3-66kV電網供電的安全可靠性、電氣設備的絕緣水平以及對通信系統的干擾等方面，綜合分析、解讀了中性點電阻接地與中性點諧振（消弧線圈）接地等系統以及中性點不接地（絕緣）系統的優缺點。

關鍵詞：中性點接地方式；過電壓；電阻

0 引言

3～66kV電網中性點接地方式是涉及電力系統諸多方面的綜合性技術問題。本文對3～66kV配電網歷史上使用的接地方式的優缺點進行了比對分析，同時簡要介紹了我國電氣設備的絕緣配合情況。

1 電力系統中性點接地系統介紹

國家曾出臺有關規定：對電力系統內中性接地方式劃分成小接地短路系統和大接地短路電流系統2類，后期由于對電流大小的界定關系不好實施，從而改成中性點有效接地和中性點非有效接地兩大系統［1］。

通常在電力系統內，中性點非有效接地的方式主要包括不接地（絕緣）和經消弧線圈（諧振）接地。

消弧線圈接地系統使用歷史。早先一些發達國家的配電網正式不再使用消弧線圈進行接地，一些國家也對配電網中的中性點減少了諧振接地的方式，這些方式對當時的接地方式產生很大影響，后經分析這并不是由于諧振接地方式不好而造成的。

（1）根據升壓的要求和需要。根據絕緣水平的原因，同時滿足降低過電壓的需要，需要把中性點從不接地和諧振接地系統更改為經電阻接地系統。

（2）復雜電網中的使用消弧線圈效果不佳。

（3）電網對地電容電流越大，消弧線圈容量越大，設備不經濟。

2 各種接地系統的過電壓情況以及我國電氣設備的絕緣水平

DL_T_620-1997《交流電氣裝置的過電壓保護和絕緣配合》中，4.2.8 66kV及以下系統發生單相間歇性電弧接地故障時，可產生過電壓，過電壓的高低隨接地方式不同而異。一般情況下最大過電壓不超過下列數值：

不接地系統 3.5p.u.

消弧線圈接地系統 3.2p.u.

電阻接地系統 2.5p.u.

GB_311～1-1997《高壓輸變電設備的絕緣配合》規定，我國3～66kV輸變電設備短時工頻耐受過電壓倍數Kp（P.U）如表1所示。

表1

由以上數據對比分析得出，3～66kV電網任意一種接地方式下的弧光過電壓，我國設備均能滿足絕緣配合的要求。

3 電網中性點各類接地方式的優劣勢分析

3.1 采用中性點電阻接地系統的優缺點分析

（1）中國電阻接地使用情況。近年來國內一些大中城市隨著城市規模不斷擴大，對地電容電流也隨之增加，不少城市電網都改消弧線圈接地方式為電阻接地方式，如青島市南京路220kV變電站于2005年改造為經15.5Ω電阻接地系統。

2011年2月24日00：34，甘肅橋西第一風電場35kV電纜頭單相擊穿后發展成三相故障， 導致酒泉地區損失出力840MW。2011年4 月17日4：51，甘肅干西第二風電場35kV兩個電纜頭絕緣擊穿，繼而35kV母線PT爆炸，導致酒泉地區損失風電出力1006MW。2011年4 月17日10：29，河北張家口地區佳鑫風電場內35kV側發生相間短路故障，風電場內風機低電壓保護和三相不平衡保護動作，河北張家口地區甩出力854MW，并造成500kV沽源變和220kV察北變、義緣變的全部8組35kV并聯電容器過電壓保護動作跳閘。經中國電力科學研究院專家組調查研究分析，這些風電場事故的起因多是由于電纜頭施工工藝不良、運行維護不利引起的單相接地故障，原風電場內的中性點接地系統都采用的非有效接地系統，發生故障后沒有直接跳閘，事故進一步惡化，發展為兩相接地短路，導致母線電壓急劇降低，多數風機不具備低電壓穿越能力，從而大量風機脫網。經此事故調查，國家電網相關部門要求所有與電網接入的風電場，電壓系統必須都采用電阻接地方式。

（2）中性點電阻器接地系統優缺點。電阻接地系統也能限制內過電壓在2.5p.u.以下。研究表明，進一步減小電阻值，提高接地電阻接地電流對降低內過電壓收效不大。當系統中性點采用不接地方式時，單相間歇性弧光接地引起的弧光過電壓倍數不超過3.5 p.u.；當系統中性點采用經電阻接地方式，且電阻電流與電容電流比值（Ijdz/Ic）大于等于1.1倍時，可將弧光過電壓的倍數降低到2.5倍以下。

3.2 采用中性點消弧線圈接地系統的優缺點分析

電網中性點諧振接地是指電網一個或多個中性點經消弧線圈與大地連接，消弧線圈的穩態工頻感性電流對電網穩態工頻容性電流調諧，故稱諧振接地，目的獲得接地故障殘流最小并是感性的，接地故障就可能自清除。因此，中性點消弧線圈接地系統擁有中性點不接地系統的全部優點且性能更優越。同樣的，中性點不接地系統的缺點，中性點消弧線圈接地系統亦全有，但由于消弧線圈降低了單相接地故障時的燃弧率降低了出現最大幅值弧光過電壓的概率。

4 結束語

綜上所述，每一種中性點接地方式都具有自己的特性和優劣勢，具體在使用過程中要根據電網結構、從供電安全可靠性進行考慮，權衡利弊系統特點，同時要考慮電網后期的發展容量，科學的、有針對性的選擇合適的接地方式。

參考文獻：

［1］許穎，3-66kV電網中性點接地方式的幾個問題［Z］.

［2］DL_T_620-1997《交流電氣裝置的過電壓保護和絕緣配合》［S］.

［3］GB_311_1-1997《高壓輸變電設備的絕緣配合》［S］.

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.12.152

作者簡介：張升（1982-），男，本科，工程師，主要從事風力、光伏、火力發電設計、電網變電設計工作。