基于配电网中性点接地方式的选择

基于配电网中性点接地方式的选择

袁宏华

国网天津市电力公司宝坻供电分公司，天津 301800

摘要：在我国电力系统中配电网部分，其中性点接地方式一直是电力企业较为重视的问题，在配电网中中性点的接地方式是一个重要的综合性的电力工程技术问题，它与人身安全以及供电网的可靠性，还有绝缘配合等方面有着十分密切的关系。目前，我国在配电网当中针对中性点接地方式的选择多都是采用不接地等方式，根据线路环境来选择最适合的中性点接地方式，只有这样才能使配电网的安全性以及可靠性提升，使配电网线路故障率降低，最终使电力企业能够提高经济效益，长久稳定的发展。

关键词：配电网；中性点接地；意义；分析

1 配电网中性点接地的意义

目前，中国中压配电网中性点主要有不接地、谐振接地（也称消弧线圈接地）和低阻接地（也称小电阻接地）3种方式。小电流接地系统的单相接地（简称为小电流接地）故障电流小，瞬时性故障电弧能够自动熄灭；永久接地故障时允许系统带接地点运行2h，可避免突然停电；接地点地电位升高幅度小，有利于消除接触电压与跨步电压触电风险。另一方面，长时间带接地点运行，可能引发相间短路故障、电缆沟着火，导致大面积停电；坠地导线、树闪故障等还可能导致人身触电与火灾事故。因此，随着近年小电流接地故障保护技术的逐步成熟，国家电网和中国南方电网都修改了配电网运行规程，要求快速就近隔离永久性小电流接地故障，以消除事故扩大风险，进一步提高供电安全性与可靠性。在中国，小电流接地故障保护问题长期以来没有得到足够的重视，存在消弧和消谐装置配置不合理与运行不正常现象，接地选线与定位装置正确动作率不高，现场人员往往依靠人工拉路确定故障线路，造成非故障线路停电。随着电缆线路逐步增多，系统中能够自动熄弧的故障比例降低；另一方面，因系统电容电流增大，原有消弧线圈补偿容量不足，消弧效果下降；因此，部分供电企业试图通过改造系统接地方式来解决问题。而由于对不同接地方式优缺点与适用性、小电流接地故障的消弧方法、单相接地故障保护方法，还存在不少模糊甚至错误的认识，提出的接地方式改造与接地故障保护方案不尽合理，达不到提高系统安全性与可靠性的预期。

2 配电网的中性点接地方式分析

2.1 中性点不接地方式

中性点不接地系统实现起来很简单，只需在中性点处不加任何装置。这种方式适用于单相接地故障电容电流低于10A以下的线路，以架空线路为主，尤其是农村10KV配电网。

当这种接地方式发生单相接地故障时，其线电压维持不变，只是相电压升高 倍，而且故障相电流仅为电容电流且小于10A，所以不会影响设备的继续运行。当发生单相接地故障时，故障点电弧可以自熄，线路不跳闸，只报异常信号，可带故障运行一段时间，以保证供电连续性且对通讯的干扰也比较小。

由于发生单相接地故障时，非故障相电压会升高至线电压，因此对电气设备绝缘要求较高，一般都按线电压等级设计。在电容电流大于10A的情况下，极容易产生过电压等级相当高的间歇性弧光接地过电压，且持续时间较长，危及网内绝缘薄弱设备，继而引发两相接地故障，引起停电事故。

采用中性点不接地运行方式，其防雷性能和防内过电压性能较差，易产生中性点不对称电压，影响电能质量，容易损坏电气设备，且容易发生危及用户人身安全的触电事故。

随着我国电力产业的扩大发展，电网结构也日趋复杂，特别是电力电缆越来越多的被采用，电网的单相接地电容电流不断增大，中性点不接地方式已难以适用。所以应根据实际情况重新选择配电网的接地方式。

2.2 中性点经消弧线圈接地方式

在电网中性点与地之间接入电感线圈后，单相接地的电容电流将得到补偿。如能使故障点的残余电流减少时，就可促使电弧自动熄灭，起这种作用的可调电感线圈即为消弧线圈，因为电网单相接地电容性电流得到电感性电流的补偿，故这种电网也称补偿电网，这种接地方式也称为谐振接地方式。

系统中性点经消弧线圈接地的主要优点是减少了接地故障电流，当发生单相接地故障时，由于消弧线圈形成的感性电流与系统的电容电流方向相反，当脱谐度较小时，可以使接地电流变的很小甚至接近零，另外消弧线圈还可以降低弧隙的恢复电压上升速度从而降低电弧重燃的概率。然而太小的脱谐度将导致正常运行中较大的中性点位移，在线路不对称度比较大时，消弧线圈接地系统在某些情况下会发生串联谐振，因此必须综合两方面的要求确定合适的脱谐度。目前我国过电压保护规程规定，中性点经消弧线圈接地系统采用过补偿方式，其脱谐度不超过10%；即使由于消弧线圈容量不够而不得不采用欠补偿方式时，脱谐度也不要超过10%；同时还要求中性点位移电压一般不超过相电压的15%。

系统经消弧线圈接地系统也存在一定的缺点，它使得采用以零序电流为特征的选线方式的成功率大大降低，主要是因为在消弧线圈接地系统方式下，且补偿度较小时，故障相的零序电流很小，而且在过补偿的情况下，其方向与非故障线路零序电流一致，因此很难根据零序电流来判别故障线路。另外，随着系统电容电流的增大，消弧线圈的容量也随着要提升，从而增加了设备的经济投入。

2.3 中性点直接接地方式

中性点直接接地方式运行的系统，电气设备的接地绝缘只需按相电压考虑，这对于110KV及以上的高压系统来说，由于绝缘造价的降低同时还改善了保护设备的工作性能，所以是很有经济技术价值的。中性点直接接地系统的主要缺点是，单相接地时构成回路，接地回路通过短路电流，且各相之间电压不再是对称的。为防止大的短路电流损坏设备，必须迅速地切除接地相甚至三相。当线路切除时，常常采用自动重合闸等措施补救。中性点直接接地的另一个缺点是线路发生短路故障对邻近通信线路有电磁干扰。

2.4 小电阻接地方式

小电阻接地即为在电网中性点与大地之间串联一个小电阻来泄放熄弧后半波的能量，使得中性点电位降低，故障相的恢复电压上升速度也减慢，从而减少电弧重燃的可能性，抑制电网过电压幅值。

中性点经电阻接地适用于瞬间性单相接地故障较少的电力电缆线路。该电阻与系统对地电容构成并联回路，由于电阻是耗能元件，也是电容电荷释放元件和谐振的阻压元件，对防止谐振过电压和间歇性电弧接地过电压，有一定优越性。中性点经电阻接地的方式有高电阻接地、中电阻接地、低电阻接地等三种方式。

它有以下特点：

（1）能将单相接地时的异常过电压抑制在运行相电压的2.8倍以下；（2）继电保护简单。当发生单相接地故障时，零序保护动作，可准确判断并快速切断故障线路；（3）可有效降低工频过电压，单相接地故障时非故障相电压不升高，对设备绝缘等级要求较低，其耐压水平可以按相电压来选择；（4）有效地限制弧光接地过电压，当电弧熄灭后，系统对地电容中的残余电荷将通过接地电阻泄放掉，下次电弧重燃时，不会叠加形成过电压；（5）可有效消除系统内谐振过电压，中性点电阻接地相当于在谐振回路中并接阻尼电阻，试验表明，只要中性点电阻<1500Ω，就可以消除各种谐振过电压，电阻越小，消除谐振的效果越好；（6）对电容电流变化的适用范围较大，简单、可靠、经济；（7）系统运行维护简单，是多电源、超大城市的入选方案。

3 结语

由于我国社会的不断发展，人们的用电需求逐渐增加，对电力供应的质量要求也日益提高，电力企业在不断发展的过程中运用先进的理念以及科技技术，使电力系统能够长期稳定的运行。身为电力系统最为重要的一部分，配电网的中性点接地方式是电力系统中对技术性要求较高的课题。

参考文献：

[1]王倩瑜.配电网中性点接地技术研究[J].电子设计工程,2017,25(07):139-143+147.