淺析電力系統(tǒng)中性點(diǎn)接地方式

羅育輝

摘 要：電力系統(tǒng)中性點(diǎn)接地方式的選擇直接影響著電力系統(tǒng)的運(yùn)行情況，要想讓電力系統(tǒng)安全、穩(wěn)定地運(yùn)行，就一定要恰當(dāng)?shù)剡x取中性點(diǎn)的接地方式。筆者通過(guò)大量的研究和實(shí)踐總結(jié)了三種主要的中性點(diǎn)接地方式，分別是中性點(diǎn)不接地、中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地和中性點(diǎn)直接接地。通過(guò)對(duì)這3種接地方式的分析，希望能夠讓電力系統(tǒng)的運(yùn)行方式朝著更加穩(wěn)定的方向發(fā)展，讓電力系統(tǒng)適應(yīng)時(shí)代的要求和科技的發(fā)展。

關(guān)鍵詞：中性點(diǎn)；接地方式；消弧線圈；位移電壓；直接接地

中圖分類號(hào)：TM727 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

所謂電力系統(tǒng)中性點(diǎn)接地方式就是電力系統(tǒng)當(dāng)中，變壓器或者發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)和地之間所采用的連接方式。通過(guò)大量的實(shí)踐發(fā)現(xiàn)，選用恰當(dāng)?shù)闹行渣c(diǎn)接地方式非常重要，不但對(duì)電力系統(tǒng)的電流起到一定的抑制作用，還可以對(duì)過(guò)電壓的水平進(jìn)行有效的控制。鑒于以上情況，筆者進(jìn)行了本次研究，對(duì)電力系統(tǒng)中性點(diǎn)的接地方式進(jìn)行探討，重點(diǎn)論述了三種主要的接地方式，分別為中性點(diǎn)不接地方式、中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地、中性點(diǎn)直接接地。希望通過(guò)本次分析幫助相關(guān)工作人員選擇最合適的中性點(diǎn)接地方式，保證電力系統(tǒng)安全、可靠、有效地運(yùn)行。

一、中性點(diǎn)不接地

電力系統(tǒng)中性點(diǎn)接地方式就是中性點(diǎn)和地之間沒(méi)有任何實(shí)質(zhì)性的連接，然而電力系統(tǒng)的三相卻和地之間有電容的存在，也就是說(shuō)，電力系統(tǒng)中性點(diǎn)不接地是通過(guò)等值電容來(lái)實(shí)現(xiàn)接地的目的的，并且電力系統(tǒng)中性點(diǎn)不接地的零序電抗是一個(gè)可以變化的有限數(shù)值。所以能夠得到以下結(jié)論：電力系統(tǒng)中性點(diǎn)不接地和中性點(diǎn)絕緣是完全不同的。

1.安全性

實(shí)踐證明，電力系統(tǒng)中性點(diǎn)不接地安全性更高。實(shí)驗(yàn)表明，如果三相供電系統(tǒng)進(jìn)行單相接地，那么中性點(diǎn)不接地的短路電流要比直接接地的電力小很多，也就是說(shuō)，中性點(diǎn)不接地連接方式和直接接地方式相比較，中性點(diǎn)不接地更加的安全。因此，在很多低壓供電系統(tǒng)或者爆炸危險(xiǎn)場(chǎng)所都選用中性點(diǎn)不接地的連接方式。

2.可靠性

電力系統(tǒng)中性點(diǎn)不接地連接方式除了具有安全性的優(yōu)點(diǎn)之外，還具有可靠性的特點(diǎn)。通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)，中性點(diǎn)不接地配電網(wǎng)存在單相接地故障的時(shí)候，線電壓通常是處于對(duì)稱不變的狀態(tài)，同時(shí)故障位置的短路電流非常小，所以對(duì)用戶的用電安全沒(méi)有起到破壞作用。鑒于以上情況，在現(xiàn)有的配電網(wǎng)絡(luò)當(dāng)中，電力系統(tǒng)中性點(diǎn)不接地方式的使用比例接近90%。除此之外，如果中性點(diǎn)不接地方式所使用的線路比較短，因此電容產(chǎn)生的電流也非常小，接地電弧能夠自動(dòng)地熄滅，避免了線路跳閘的發(fā)生，以上分析表明，電力系統(tǒng)中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)帶故障運(yùn)行；如果中性點(diǎn)不接地方式所使用的線路比較長(zhǎng)，接地電容所產(chǎn)生的電流就比較大，此時(shí)將可能形成間歇性電弧和高幅值的孤光接地過(guò)電壓，這個(gè)時(shí)候需要繼電保護(hù)來(lái)對(duì)線路進(jìn)行改善。

3.電壓的升高

當(dāng)電力系統(tǒng)中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障的時(shí)候，中性點(diǎn)的電壓將會(huì)升高，并且升至相電壓，所以對(duì)中性點(diǎn)的絕緣水平將有新的要求，此時(shí)的絕緣水平必須達(dá)到線電壓的標(biāo)準(zhǔn)。然而，通過(guò)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，大部分服役期的電網(wǎng)主變都是分級(jí)絕緣變壓器，這就必然會(huì)對(duì)中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)的普遍應(yīng)用產(chǎn)生一定的干擾作用。通過(guò)上述分析，中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)的運(yùn)用是受到一定局限的。對(duì)于三相供電系統(tǒng)和線路比較短的配電網(wǎng)來(lái)說(shuō)，更加適合采用中性點(diǎn)接地系統(tǒng)；對(duì)于低壓供電系統(tǒng)或者爆炸危險(xiǎn)場(chǎng)所來(lái)說(shuō)，更加適合采用中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)。

二、中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地

1.特點(diǎn)

在分析電力系統(tǒng)中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)的特點(diǎn)時(shí)，筆者將分別從優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)兩個(gè)方面進(jìn)行。

（1）中性點(diǎn)消弧線圈接地的優(yōu)點(diǎn)

在中性點(diǎn)消弧線圈接地系統(tǒng)當(dāng)中，如果出現(xiàn)了單相故障，就不能夠較好地保持接地電弧，如果電流過(guò)零，電弧將發(fā)生自行的熄滅。同時(shí)在電弧熄滅的時(shí)候，消弧線圈將影響故障點(diǎn)的電壓，具體來(lái)說(shuō)就是讓故障點(diǎn)電壓的恢復(fù)更加緩慢，在這個(gè)過(guò)程中完成了對(duì)單相接地故障的合理控制。中性點(diǎn)消弧線圈接地系統(tǒng)單相接地的時(shí)候，系統(tǒng)接地點(diǎn)的電流不會(huì)受到故障點(diǎn)的影響，并且殘留非常的小。與此同時(shí)，消弧線圈能夠?qū)蜗嘟拥毓收习l(fā)揮較強(qiáng)的抑制作用，整個(gè)過(guò)程當(dāng)中，電力設(shè)備的繼電保護(hù)器件和斷路器都不用做任何操作。

（2）中性點(diǎn)消弧線圈接地的缺點(diǎn)

雖然中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)存在很多優(yōu)勢(shì)，但不得不指出的是，這種電力系統(tǒng)接地方式也存在很多缺點(diǎn)。在采用中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地的連接方式的時(shí)候，暫態(tài)過(guò)電壓和工頻過(guò)電壓都非常高，補(bǔ)償電網(wǎng)的運(yùn)行也相對(duì)復(fù)雜，那么在短時(shí)間內(nèi)部能夠很好地適應(yīng)電網(wǎng)系統(tǒng)的一些變化。中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)內(nèi)的零序網(wǎng)絡(luò)、補(bǔ)償線圈和接地電容構(gòu)成的串聯(lián)電路非常相似，一旦參數(shù)的配合存在不合理的地方，就很容易出現(xiàn)諧振過(guò)電壓較高的情況。

2.位移電壓的降低

通過(guò)文獻(xiàn)研究發(fā)現(xiàn)，DL/T 620-1997中有如下內(nèi)容：當(dāng)中性點(diǎn)消弧線圈接地系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的時(shí)候，經(jīng)消弧線圈接地的系統(tǒng)里面中性點(diǎn)長(zhǎng)時(shí)間的電壓位移要小于等于系統(tǒng)標(biāo)稱相電壓的15%。如果中性點(diǎn)位移電壓是Un，那么Un的函數(shù)式就是：Un={U0/[R+j（XL-XC）]}（R+jX1）=U0/。在公式當(dāng)中，U0表示不對(duì)稱電壓；d代表電網(wǎng)的阻尼率；v表示消弧線圈的脫諧率。通過(guò)以上函數(shù)可以得知，要想防止中性點(diǎn)位移電壓過(guò)高可以通過(guò)以下途徑：

可以通過(guò)減小U0的數(shù)值來(lái)減低中性點(diǎn)位移電壓；

（2）可以通過(guò)加大v的數(shù)值來(lái)降低中性點(diǎn)位移電壓。也就是在符合規(guī)定的情況下，讓殘留中仍然存在的高次諧波分量與有工分量；

（3）可以通過(guò)增大d值的方式來(lái)降低中性點(diǎn)位移電壓。也就是把功率比較大的阻尼電阻連接到消弧線圈的一次回路里面，需要注意的是，加裝電阻將會(huì)對(duì)電弧的瞬間熄滅產(chǎn)生嚴(yán)重的影響，于是要在符合規(guī)定的情況下，把電阻的數(shù)值減小，并且在單相接地故障產(chǎn)生的時(shí)候，第一時(shí)間把電阻切除。

三、中性點(diǎn)直接接地的特點(diǎn)

所謂中性點(diǎn)直接接地就是電力設(shè)備中性點(diǎn)經(jīng)零阻抗接地，而不是電力系統(tǒng)的所有變壓器都是中性點(diǎn)直接接地。當(dāng)采用中性點(diǎn)直接接地的方式時(shí)，限流電抗的數(shù)值比較小，那么單相接地的時(shí)候?qū)⒂蟹浅４蟮碾娏鹘?jīng)過(guò)故障點(diǎn)，這就會(huì)對(duì)電力設(shè)備的穩(wěn)定工作帶來(lái)非常嚴(yán)重的負(fù)面影響，也將把故障的波及范圍擴(kuò)大，以至于引發(fā)大范圍的停電，給生產(chǎn)、生活和財(cái)物、人身安全帶來(lái)極大的危害。

結(jié)論

綜上所述，電力系統(tǒng)中性點(diǎn)接地方式的恰當(dāng)選取直接影響著電網(wǎng)的安全和穩(wěn)定運(yùn)行，所以要充分重視中性點(diǎn)接地方式的選擇。筆者通過(guò)本文闡述了常用的3種中性點(diǎn)的接地方式，也就是中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)、中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)和中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)。研究發(fā)現(xiàn)：（1）電力系統(tǒng)中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)比較適合在三相供電系統(tǒng)和線路較短的配電網(wǎng)內(nèi)使用，并且表現(xiàn)出來(lái)兩個(gè)明顯的優(yōu)點(diǎn)，一是供電安全性高，二是供電可靠性好；（2）中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)。這種接地方式通常在35kV以下的供電系統(tǒng)和易燃易爆區(qū)域內(nèi)使用。然而，需要特別注意的是，使用中性點(diǎn)消弧線圈接地方式的時(shí)候要在端部接入電阻，通過(guò)這種方式來(lái)彌補(bǔ)其存在的一些不足之處；（3）中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)。這種接地方式比較適合在大于110千伏的高壓電網(wǎng)里使用，或者是在小于600V的低壓電網(wǎng)里使用。

總而言之，不同的中性點(diǎn)接地方式都有其獨(dú)特的方面，他們的產(chǎn)生和應(yīng)用都是為了推動(dòng)電力系統(tǒng)得到更好的發(fā)展，所以在日后的研究工作當(dāng)中，一定要不斷加深研究的程度，讓研究?jī)?nèi)容和研究成果更好地順應(yīng)科技和時(shí)代的發(fā)展需求。

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