淺談配電網(wǎng)中性點(diǎn)接地的新思路

李海生

（承德供電豐寧分公司，河北 承德068350）

1 配電網(wǎng)中性點(diǎn)不同接地方式的優(yōu)缺點(diǎn)分析

配電網(wǎng)是電網(wǎng)中較為重要的組成部分之一，肩負(fù)著電能分配的使命，其安全、可靠運(yùn)行直接關(guān)系到供電可靠性，而想要確保配電網(wǎng)能夠安全、穩(wěn)定、可靠運(yùn)行，除了需要保證各個(gè)設(shè)備安全運(yùn)行之外，接地方式的選擇也尤為重要。目前，我國(guó)配電網(wǎng)的接地方式主要有以下幾種：

1．1 中性點(diǎn)不接地

這是現(xiàn)有配電網(wǎng)中較為常用的一種接地方式，其優(yōu)點(diǎn)非常明顯，具體體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：（1）接地方式比較簡(jiǎn)單，經(jīng)濟(jì)性較高；（2）當(dāng)出現(xiàn)單相接地故障時(shí)，由于線路中的線電壓相位和量值均不會(huì)發(fā)生明顯變化，因此所有的三相用電設(shè)備均可正常運(yùn)行，供電可靠性較高，并且這種接地方式還允許在發(fā)生單相接地故障的情況下繼續(xù)運(yùn)行2 h左右，能夠給搶修提供一定的時(shí)間。雖然該接地方式的優(yōu)點(diǎn)十分明顯，但是其也存在一定的缺點(diǎn)，最為典型的是系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時(shí)，健全相的電壓會(huì)隨之升高并成為線電壓，這樣一來(lái)便會(huì)對(duì)電力設(shè)備的絕緣等級(jí)要求較高，換言之，采取這種接地方式的配電網(wǎng)，其中的設(shè)備都需要按照較高的耐壓水平來(lái)選擇線電壓，這對(duì)設(shè)備的安全運(yùn)行非常不利。

1．2 諧振接地

所謂諧振接地具體是指中性點(diǎn)經(jīng)過(guò)消弧線圈接地的一種方式。這種接地方式的優(yōu)點(diǎn)：（1）當(dāng)出現(xiàn)單相接地故障時(shí)，消弧線圈中產(chǎn)生的感性電流可以對(duì)電網(wǎng)中產(chǎn)生的容性電流起到一定的補(bǔ)償作用，這樣便能夠使故障點(diǎn)上的電流值無(wú)限接近于0，并且允許帶故障運(yùn)行2 h左右，供電可靠性顯著提高。（2）由于系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)的電流相對(duì)較小，從而大幅度降低了故障率，能夠有效地組織瞬時(shí)性接地向永久性接地故障的轉(zhuǎn)變，有助于確保電網(wǎng)運(yùn)行的安全性，同時(shí)對(duì)周?chē)ㄓ嵕€路的干擾也相對(duì)較小。缺點(diǎn)：（1）當(dāng)系統(tǒng)運(yùn)行方式發(fā)生改變時(shí)，會(huì)由于補(bǔ)償不當(dāng)而引起諧振過(guò)電壓；（2）當(dāng)線路發(fā)生永久性接地故障時(shí)，消弧線圈自身的補(bǔ)償以及選線功能十分不利于對(duì)接地線路進(jìn)行快速隔離，從而會(huì)導(dǎo)致故障時(shí)間相對(duì)較長(zhǎng)，造成事故范圍進(jìn)一步擴(kuò)大。

1．3 中性點(diǎn)經(jīng)低電阻接地

這種接地方式的優(yōu)點(diǎn)主要體現(xiàn)在以下2個(gè)方面：（1）能夠使過(guò)電壓水平得到有效的限制，當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時(shí)，健全相的電壓雖然會(huì)相應(yīng)地升高，但持續(xù)時(shí)間卻相對(duì)較短，從而對(duì)設(shè)備絕緣等級(jí)的要求較低，因此設(shè)備的耐壓水平可依據(jù)相電壓進(jìn)行選擇，這有助于提高設(shè)備的安全性。（2）當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時(shí)，因故障電流較大，零序電流保護(hù)的靈敏度相對(duì)較高，從而能夠快速地檢測(cè)出接地線路并對(duì)其進(jìn)行隔離，這樣可以進(jìn)一步避免事故范圍擴(kuò)大。缺點(diǎn)：（1）當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生接地故障且電流相對(duì)較大時(shí)，若零序電流保護(hù)未能及時(shí)動(dòng)作，將會(huì)對(duì)故障點(diǎn)附近的絕緣造成嚴(yán)重危害，從而導(dǎo)致相間短路故障。（2）當(dāng)短路電流過(guò)大時(shí)，會(huì)形成比較嚴(yán)重的電磁效應(yīng)，進(jìn)而會(huì)對(duì)周?chē)耐ㄓ嵕€路造成一定的干擾。（3）過(guò)大的短路電流還會(huì)在故障點(diǎn)位置處形成大量的電離氣體，由此便會(huì)建立起持續(xù)不斷的電弧，想要使故障自行清除基本是不可能實(shí)現(xiàn)的，這樣一來(lái)便會(huì)導(dǎo)致線路在發(fā)生瞬時(shí)性接地故障時(shí)非常容易跳閘，增加線路的跳閘故障率。

2 配電網(wǎng)中性點(diǎn)接地方式選擇的新思路

配電網(wǎng)中性點(diǎn)接地方式的選擇是一個(gè)較為復(fù)雜且系統(tǒng)的工程，在具體確定過(guò)程中，需要綜合考慮多方面的因素，如供電可靠性、電網(wǎng)結(jié)構(gòu)、過(guò)電壓保護(hù)、繼電保護(hù)、絕緣配合、運(yùn)行穩(wěn)定性、人身安全等。同時(shí)，還應(yīng)從實(shí)際情況出發(fā)，對(duì)各種接地方式進(jìn)行技術(shù)性和經(jīng)濟(jì)性比較分析后，因地、因時(shí)制宜來(lái)選擇接線方式。鑒于上述3種接地方式均存在一定的優(yōu)缺點(diǎn)，下面筆者提出一種全新的配電網(wǎng)接地方式，即“快速消弧線圈＋快速選線跳閘”的接地方式。

2．1 新接地方式的特點(diǎn)

該接地方式主要強(qiáng)調(diào)的是消弧線圈的快速消弧作用，其特點(diǎn)具體體現(xiàn)在確保消弧線圈快速輸出補(bǔ)償電流的前提下，并在接地故障電流降至較小的殘留狀態(tài)時(shí)，進(jìn)行快速準(zhǔn)確地選擇線路。這種接地方式對(duì)單相接地故障的處理過(guò)程如下：當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生接地故障時(shí)，借助快速消弧線圈能夠?qū)崿F(xiàn)準(zhǔn)確補(bǔ)償，進(jìn)而使瞬時(shí)性故障得到最大程度的恢復(fù)；若故障持續(xù)時(shí)間超過(guò)1 s，通過(guò)準(zhǔn)確性極高的選線裝置能夠迅速查找出故障線路，進(jìn)而可以在第一時(shí)間內(nèi)進(jìn)行維修；如果故障時(shí)間大于整定值，便會(huì)對(duì)選出的線路進(jìn)行跳閘處理。

2．2 關(guān)鍵技術(shù)

新接地方式的實(shí)現(xiàn)過(guò)程中，需要掌握的關(guān)鍵技術(shù)主要有以下3種：快速消弧、快速準(zhǔn)確選擇線路以及消弧與選線的快速動(dòng)態(tài)配合，這3種技術(shù)均可以利用電力電子技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)。其中，快速消弧問(wèn)題可以憑借高短路阻抗式變壓器可控電抗器原理的KD－XH配網(wǎng)智能化快速消弧系統(tǒng)來(lái)解決；快速選擇線路的問(wèn)題則可憑借具備小擾動(dòng)原理的DDS型配網(wǎng)接地故障智能檢測(cè)裝置來(lái)予以解決，這樣兩者之間的動(dòng)態(tài)配合問(wèn)題也就獲得了有效的解決。在帶有消弧線圈的配電網(wǎng)當(dāng)中，快速準(zhǔn)確地選擇線路一直以來(lái)都是一個(gè)難點(diǎn)。通常情況下，消弧線圈的補(bǔ)償會(huì)使故障電流降至較小的殘流，該電流值一般不超過(guò)5 A，并且補(bǔ)償?shù)迷降轿粴埩骶驮叫　６诟唠娮杞拥毓收锨译娙蓦娏飨鄬?duì)較小時(shí)，殘流會(huì)更小，這就要求選線裝置必須具備較高的檢測(cè)靈敏度及準(zhǔn)確性。為了進(jìn)一步確?？煽肯。x線的過(guò)程不可以對(duì)消弧線圈的快速響應(yīng)造成影響，同時(shí)也不能影響實(shí)際的消弧效果。想要使接地故障的持續(xù)時(shí)間降到最少，線路的選擇必須以最快的速度完成。除此之外，還需要考慮在最不利的組合狀態(tài)下完成正確快速的選線。

2．3 新接地方式的實(shí)現(xiàn)條件

雖然性能良好的快速消弧線圈的出現(xiàn)給選線技術(shù)增加了一定的難度，但是其也為合理、優(yōu)化的選線創(chuàng)造了有利條件，從而使小擾動(dòng)選線原理的實(shí)現(xiàn)成為可能。所謂小擾動(dòng)選線原理實(shí)質(zhì)上是指在接地過(guò)程中，使消弧線圈的補(bǔ)償度在較短時(shí)間及較小的范圍內(nèi)變化，并對(duì)各個(gè)線路零序電量的變化量進(jìn)行比較。通過(guò)理論分析可知，非接地線路的補(bǔ)償度與零序電流的關(guān)系曲線相對(duì)于工頻諧振點(diǎn)而言是對(duì)稱(chēng)的，但接地線路卻是不對(duì)稱(chēng)的，為此，接地故障線路的零序電量變化量必然最大，這樣其便會(huì)被選出。這種選線原理的關(guān)鍵在于：（1）短時(shí)。由消弧線圈所提供的補(bǔ)償電流偏離工頻諧振點(diǎn)的總體時(shí)間大致為3～4個(gè)周期左右。（2）范圍小。補(bǔ)償電流變化所導(dǎo)致的接地電流增量相對(duì)較小。以上這2點(diǎn)確保了系統(tǒng)發(fā)生接地故障時(shí)，電弧不會(huì)出現(xiàn)重燃的現(xiàn)象。為了進(jìn)一步提高準(zhǔn)確度，可以采用對(duì)稱(chēng)調(diào)節(jié)的方式，即在工頻諧振點(diǎn)左右對(duì)稱(chēng)地讓補(bǔ)償度發(fā)生變化，并保證非接地線路零序電流基本保持不變，而接地線路零序電流則會(huì)出現(xiàn)較大的變化，這樣便很容易地被快速、準(zhǔn)確選出。因消弧與選線能夠多次進(jìn)行小擾動(dòng)配合，從而有效地確保了正確性，由此也使選線的高準(zhǔn)確率獲得了理論上的保障。大量的實(shí)踐也充分證明了“快速消弧線圈＋快速選線跳閘”接地方式的可行性。

3 結(jié)語(yǔ)

由上文可知，不同配電網(wǎng)中性點(diǎn)接地的選擇具有一定差別，將對(duì)配電網(wǎng)的安全、穩(wěn)定運(yùn)行產(chǎn)生影響。只有結(jié)合配電網(wǎng)運(yùn)行的實(shí)際需求，有針對(duì)性地選擇中性點(diǎn)接地方法，才能確保配電網(wǎng)運(yùn)行目標(biāo)的順利實(shí)現(xiàn)?！翱焖傧【€圈＋快速選線跳閘”方式作為全新的接地方法，在應(yīng)用中具備諸多優(yōu)勢(shì)，必將成為今后配電網(wǎng)中性點(diǎn)接地的選擇目標(biāo)。

［1］姜濤，李勇．電力系統(tǒng)城市配電網(wǎng)中性點(diǎn)接地方式探討［J］．科技信息，2008（3）

［2］田鳳蘭，趙珩，許東升．鄭州地區(qū)10 k V配電網(wǎng)中性點(diǎn)接地運(yùn)行方式分析［A］．第一屆全國(guó)電力系統(tǒng)配電技術(shù)交流研討會(huì)論文集［C］，2008

［3］王云霞．關(guān)于配電網(wǎng)中性點(diǎn)不同接地方式的優(yōu)點(diǎn)及可靠性探討［J］．機(jī)電信息，2009（36）