电力系统中性点接地方式及其零序保护夏永刚

电力系统中性点接地方式及其零序保护夏永刚

夏永刚

（国网冀北电力有限公司唐山供电公司河北唐山063000）

摘要：电动机、变压器等电力设备的中性点运行方式不是一蹴而就的事情，其中要涉及到物理、数学等方面的知识，而且据相关资料表明，中性点接地运行方式在采用过程中要考虑设备运行的绝缘情况、送电设备自身以及运行的稳定性、电闸的安全性、通信信号干扰、电压的数值等方面的问题，因此对中性点运行方式进行合理的分析和探讨是十分重要的。

关键词：电力系统；中性点；接地；零序保护；分析

1导言

电力系统中绝大多数故障都是单相接地故障。为提高其动作灵敏性，均装设专门的接地保护装置。该装置构成简单，易于实现。通常反映接地故障时的零序电流和电压，称为零序保护装置。零序保护装置的装设可以使相间短路的保护接线用电流互感器不完全星形接法来实现，简化了设备。而中性点不接地、中性点经消弧线圈接地系统在发生单相接地故障时，由于故障电流小，线电压仍然对称，系统还可以持续运行1-2小时，故称为小电流接地系统。除非有特殊要求，该系统的接地保护才作用于跳闸，否则接地保护只作用于信号，提醒运行人员注意。下面就本人在工作学习过程中的知识点，做一简单介绍。

2电力系统中性点接地方式的分类

电力系统中性点接地方式有两大类：一类是中性点直接接地或经过低阻抗接地，称为大接地系统；另一类是中性点不接地，消弧线圈或高阻抗接地，称为小接地系统。其中采用最广泛的是中性点不接地、中性点经过消弧线圈接地和中性点直接接地3种方式，下面以这3种接地方式为例进行探讨。

2.1中性点不接地方式

三相变压器绕组的引出线活动端不接地而负荷三相绕组的电压，就是中性点不接地方式，由于采用这种运行方式简便而且不需任何投资，被广泛应用到了户外10kV架空电线电力运输网络中。这种运行方式明显优势就是在单相发生接地情况时，没有达到短路程度，除了三相对地电位有变化外，并不会影响送电线路的运行，但持续时间不能过长，在单相出现故障情况下。另两相的电压就对升高，如果这时没有出现故障的两相线路存在绝缘隐患，将会引起接地短路而导致设备等事故的发生。因此在采用中性点不接地运行方式过程中，安装相关的监察装置，以便相关人员在巡察过程中对问题能及时发现及时处理。从而保证电力设备安全运行。

另外，配电网采用不接地方式运行过程中，在发生单相接地故障时，总线路就会因为出现电容电流而导致电容电流过大的现象，如果电流超过10安时，在接地处就会出现燃起的电弧，在接地处电阻恢复过程中还会引发接连不断的周期性电弧。配电网中存在电容与电感振荡回路，这超过10安的周期性电流引起串联性的揩振过电压，进而导致更大电力事故的发生。

2.2中性点经消弧线圈接地

安装在变压器接地系统装置中的电感消弧线圈，连接在中性点与和大地之间，在配电线路单相发生接地短路情况时，总线路中的电容电流在经过消弧线圈时与其中的电感电流总值就与接地点的电流数值相等，这样就会使得接地相线电流降低，电压回复速度也减慢，进而消除了周期性电弧。在消弧线圈中的电感电流与流经的电容电流的总值比发生故障电流最低值小时，也就不会因接地短路而引起电弧以及接下来的连锁反应。

经消弧线圈还能够减少设备中的继电保护器发生保护动作的次数，进而保证配电网送电的持续稳定性。但其中还存在着需要改进的地方，第一、线路中电容电流数值变化要经过计算和测量，采用消弧线圈的方法既繁琐，又缺乏精准；第二、电感消弧线圈只是小电流系统，因此在发生单相接地故障时，所提供的也是低频电容电流，对于高频电流无能为力；第三、在配电网线路中电容电感振荡发生事故时采用消弧线圈措施在选线上难度会比较大。而且各相线与大地绝缘情况也一定要根据线电压进行设计。

2.3中性点直接接地系统

在大多数变电站110KV以上的高压配电设备中都是采用中性点直接接地的方式。也就是在线路连接的中性点与大地之间接入了带有一定阻值的电阻。这个电阻与线路系统中的对地电容就会形成一个并联关系的回路，由于电阻是损耗能量的元件，对防止线路中电感电流振谐过电压和周期性电弧具有很大的优势。

在配电线路出现单相接地故障时，采用点直接接地方式时，会出现继电保护器的保护动作，而使得输电线路因跳闸而被中断，也就影响了向用户送电。例如相关人员根据多年工作经验中总结出，在1千伏电压以上架空送电线路中，出现的单相接地情况都是在一刹那间，也就是在采用中性点直接接地方式能立即解除故障而恢复对用户的送电。

3零序保护

3.1中性点不接地系统的零序保护

单相接地时，中性点成以单相电压存在，影响系统内三相电力系统，因此系统内都会出现零序电压，而短路点的零序电压即为相电压。

3.1.1零序电流保护

当零序电流继电器感应到零序电流时将动作发出信号。为防止单相接地电流较大造成重大影响，通常将保护装置也接于零序电流滤过器形成的零序回路中，对交大电流进行控制。

3.1.2方向性零序电流保护

一般情况下故障线路与非故障线路零序功率方向会有所不同，因此在使用充分利用这个特点，对零序功率方向继电器要采用方式接入进行控制，必须采用正极性接入，防止误动或拒动。

3.1.3绝缘监察装置

绝缘监察装置对接地后出现的零序电压进行监测，并进行延时动作与信号的发生。运行期间可以利用线路始端五次谐波零序电流异常，对故障线路进行判别，实现有效的监测。

3.2中性点直接接地系统零序保护

采用中性点直接接地系统时，正常情况下零序电流不存在，而接地时则会产生很大的零序电流和零序电压的变化。系统中一旦出现接地短路，必然导致零序电流的产生。因此可以通过安装零序电流互感器对接地导致的零序电流信号进行监测。此外，零序电压发生的变化也可以通过利用零序电压过滤器进行监测，通过采用一种或两种监测均可以实现对接地现象的监测。一是零序电流保护。当电力系统运行过程中出现不对称时，由于平行线路间的影响，将导致临近线路零序电流的异常产生，造成继电器误动作。为此，一般情况况下通过设置限定值或方向元件来提高监测精度，防止误判误动。二是零序方向电流保护。当单相接地短路时，将导致零序电流的方向发生了变化，将出现反向零序电流，为此，需要零序方向元件，加强对零序电流方向的判别，形成方向保护。同时，由于故障带的零序电压会随着传输距离衰减，因此离故障点越远，零序电压越低，由于零序功率方向继电器没有死区，因此保护也相对全面。

4结论

现阶段我国已经通过对中性点运行方式，在很大程度上解决了电力中性点运行方式，使得配电设备的运行提高了可靠性，而得到了国网改造相关人员的设备在运行中存在的问题，但要发挥解决问题方法的成效性。但是要发挥解决问题方法的成效性，还需要变电站相关人员加强对专业技术的学习和相关措施的完善。对于中性点的接地运行方式，各配电站的相关人员要从安全角度出发，结合实际情况采用中性点接地运行方式。由以上的分析可知，不论是小电流接地系统还是大电流接地系统，只要系统发生了单相或两相接地故障，系统中便会出现零序电流及零序电压。由此常常装设反应零序量的零序电流保护及零序方向电流保护或绝缘监察装置。只不过在大接地系统中保护动作直接作用于跳闸，而小接地电流系统通常是用来发出信号，提醒工作人员注意。但零序电流保护并不是反应接地故障的唯一保护，在灵敏性不满足要求的情况下，我们可以用接地距离保护来快速反应接地故障。

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