配網中性點接地方式分析及接地故障處理

羅超

【摘 要】配網中性點接地方式影響配電網供電可靠性和安全性。對比不接地、經消弧線圈接地、經低電阻接地方式特點，選取中性點接地方式重點評價供電可靠性、接地故障過電壓危害、對人身安全影響等方面，并從不同類供電區域和單相接地故障電容電流角度具體考慮。采取快速跳閘方式，運用有效的單相接地故障判別技術，躲過絕大多數瞬時接地故障，實現快速就近隔離故障。

【關鍵詞】配電網；中性點接地方式；接地故障

配網中性點接地方式選取與接地故障處置關系緊密，影響供電可靠性。目前對于配網中性點接地方式的選取，國內外尚無統一標準，往往基于自身實際網架狀況和運行經驗綜合確定，如德國大規模選取消弧線圈接地方式，法國城市電網以電纜線路為主，主要選取低電阻接地方式。建國初期，我國仿照蘇聯模式，選取不接地、經消弧線圈接地方式。目前不接地、經消弧線圈接地、經低電阻接地方式并存，仍廣泛選取不接地與經消弧線圈接地的小電流接地方式。但隨著電纜線路的大量應用，一些沿海發達城市亦選取低電阻接地的大電流接地方式，發展較為迅速。

1 不同中性點接地方式特點

配網中性點接地方式，指配電網絡的中性點與大地之間電氣上的連接方式。不同接地方式，具有不同的電氣特征，可以等效為中性點通過一定數值的阻抗與大地連接，因零序阻抗不同，故單相接地時故障電流值亦不同。實際配網運行，特別是中壓配網運行中，通常選取的不接地、經消弧線圈接地、經低電阻接地方式，具有各自優缺點。

1.1 中性點不接地方式

選取中性點不接地方式，在發生單相接地故障時，盡管三相對地電壓發生變化，但是三相間線電壓保持對稱，對負荷供電沒有影響，允許短時繼續運行，此時現場運維人員可在此期間及時采取措施處理。但是非故障相電壓出現過電壓，特別是在永久性金屬性接地故障時升高為線電壓，相應增加絕緣壓力甚至使非故障相絕緣擊穿，造成事故擴大，故通常帶接地故障運行不得超過2個小時。中性點不接地方式，單相接地故障電流較小，接地電弧可能自動熄滅，使系統恢復正常運行。中性點不接地方式一般適用于單相接地故障電容電流不大于10A、發展速度較慢的配網，如偏遠郊區和農村。

1.2 中性點經消弧線圈接地方式

實際配電網電容電流往往較大，對于中性點不接地配網發生單相接地故障時，配網接地電弧往往難以自動熄滅，因而需要選取經消弧線圈接地方式，將接地電弧電流有效降為可使其自動熄滅的閾值內。中性點經消弧線圈接地方式發生單相接地故障時，同樣允許繼續運行1～2小時。但是當配網發展使得單相接地故障電流快速增長時，消弧線圈容量往往無法適應需求，此外接地故障選線的準確率也偏低。中性點經消弧線圈接地方式一般適用于單相接地故障電容電流大于10A的架空線路，或絕緣滿足要求的電纜架空混聯線路。

1.3 中性點經低電阻接地方式

中性點經低電阻接地方式能夠快速準確判斷故障線路，并迅速切除故障線路，相比于直接接地的配網，其單相接地故障電流明顯減小，但對配網設備依然存在影響，并會導致跳閘率增高，特別是在雷雨天氣造成停電影響范圍擴大。中性點經低電阻接地方式一般適用于發生永久性故障概率高的電纜線路及電纜化率較高的混聯線路，這類線路本身故障較少，若故障往往為永久性破壞。

2 中性點接地方式的選取

中性點接地方式是影響配電網供電可靠性和安全性的重要因素之一。中性點接地方式的選取應在配網規劃設計階段予以充分考慮，根據配電網電容電流，統籌考慮負荷特點、設備絕緣水平以及電纜化率、地理環境、線路故障特性等因素，重點評價供電可靠性、接地故障過電壓危害、對人身安全影響等方面，并考慮電網發展需求，避免或減少未來改造工程量。10kV配電網中性點根據實際情況，選取不接地、經消弧線圈接地或低電阻接地方式。從不同類供電區域考慮，一般A+類供電區域選取低電阻接地，A、B類供電區域選取低電阻接地、經消弧線圈接地，C、D類供電區域選取經消弧線圈接地、不接地方式，E類供電區域選取不接地方式。從單相接地故障電容電流考慮，一般在10A及以下，選取中性點不接地方式；大于10A且小于100A～150A，選取中性點經消弧線圈接地方式；大于100A～150A以上，或以電纜網為主時，選取中性點經低電阻接地方式。對于同一規劃區域內，一般選取相同的中性點接地方式，便于負荷轉供。

3 單相接地故障處理

目前我國的配電網中性點廣泛采用經消弧線圈接地或不接地方式，當單相接地故障發生時，允許系統帶故障運行不超過2小時。但隨著配電網發展，網架規模不斷擴大，設備不斷增多，單相接地故障造成安全風險逐漸增加，并且單相接地故障過電壓可能造成相間短路故障，影響配網安全穩定運行，甚至可能引發人身傷亡事故。

單相接地故障處置，一般借助故障選線或人工拉路的方式尋找具體故障線路。故障選線方面，現階段故障選線裝置盡管投入套數較多，但依然存在裝置覆蓋區域不平衡、選線準確率總體偏低等問題。人工拉路方面，則會造成非故障線路短時停電，在進一步查找接地故障區段又需要逐段線路停電，若線路帶有數字化精密設備、聯合生產線、重要用戶等對供電可靠性有較高要求的敏感負荷，將造成經濟社會負面影響。因此，帶接地故障運行依然可能造成非故障范圍連帶停電，并沒有徹底提高供電可靠性，特別是當前各行各業對可靠供電和優質服務要求日益提高，“供好電、服好務”備受社會各界關注和期待，傳統接地故障處理模式無法完全適應配電網安全穩定運行的要求。在歐美、日本等發達國家，在發生單相接地故障時，多數已采取快速跳閘的處理方式?？紤]到瞬時接地故障在單相接地故障中占比最大，特別是在一些走廊環境復雜的配網區域，受雷電、樹線矛盾以及鳥害造成絕緣子閃絡等因素影響，瞬時接地故障現象更為突出。綜合各方面經驗，采取快速跳閘方式，通過運用基于消弧線圈并聯電阻法等有效的單相接地故障判別技術，設定最末級接地跳閘時間不小于10s，即可躲過絕大多數瞬時接地故障，實現快速就近隔離故障。

【參考文獻】

[1]郭麗偉，薛永端，徐丙垠，蔡燕春，張少凡.中性點接地方式對供電可靠性的影響分析[J].電網技術，2015（8）：2340-2345.

[2]劉渝根，王建南，米宏偉，馬晉佩.10kV配電網中性點接地方式的優化研究[J].高電壓技術，2015（10）：3355-3362.

[3]徐丙垠，李天友.配電網中性點接地方式若干問題的探討[J].供用電，2015（6）：12-16.

[4]蘇繼鋒.配電網中性點接地方式研究[J].電力系統保護與控制，2013（4）：141-148.

[5]干耀生，唐慶華，方瓊，張黎明，付艷華，房亞囡.城市中壓配網中性點小電阻接地方式分析[J].電力系統及其自動化學報，2013（3）：138-141.

[6]熊小伏，劉恒勇，歐陽金鑫，恭秀芬，謝瑩華，李婧.中壓配電網中性點接地方式決策方法研究[J].重慶大學學報，2014（6）：1-8.