3～66kV電網(wǎng)中性點接地方式解析

張 升,王華廣,石 卉（.國家核電山東電力工程咨詢院有限公司； .國家電網(wǎng)山東電力集團；.中國水利水電第四工程局有限公司,濟南 500）

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3～66kV電網(wǎng)中性點接地方式解析

張 升1,王華廣2,石 卉3
（1.國家核電山東電力工程咨詢院有限公司； 2.國家電網(wǎng)山東電力集團；3.中國水利水電第四工程局有限公司,濟南 250013）

摘 要：從3-66kV電網(wǎng)供電的安全可靠性、電氣設備的絕緣水平以及對通信系統(tǒng)的干擾等方面，綜合分析、解讀了中性點電阻接地與中性點諧振（消弧線圈）接地等系統(tǒng)以及中性點不接地（絕緣）系統(tǒng)的優(yōu)缺點。

關鍵詞：中性點接地方式；過電壓；電阻

0 引言

3～66kV電網(wǎng)中性點接地方式是涉及電力系統(tǒng)諸多方面的綜合性技術問題。本文對3～66kV配電網(wǎng)歷史上使用的接地方式的優(yōu)缺點進行了比對分析，同時簡要介紹了我國電氣設備的絕緣配合情況。

1 電力系統(tǒng)中性點接地系統(tǒng)介紹

國家曾出臺有關規(guī)定：對電力系統(tǒng)內(nèi)中性接地方式劃分成小接地短路系統(tǒng)和大接地短路電流系統(tǒng)2類，后期由于對電流大小的界定關系不好實施，從而改成中性點有效接地和中性點非有效接地兩大系統(tǒng)［1］。

通常在電力系統(tǒng)內(nèi)，中性點非有效接地的方式主要包括不接地（絕緣）和經(jīng)消弧線圈（諧振）接地。

消弧線圈接地系統(tǒng)使用歷史。早先一些發(fā)達國家的配電網(wǎng)正式不再使用消弧線圈進行接地，一些國家也對配電網(wǎng)中的中性點減少了諧振接地的方式，這些方式對當時的接地方式產(chǎn)生很大影響，后經(jīng)分析這并不是由于諧振接地方式不好而造成的。

（1）根據(jù)升壓的要求和需要。根據(jù)絕緣水平的原因，同時滿足降低過電壓的需要，需要把中性點從不接地和諧振接地系統(tǒng)更改為經(jīng)電阻接地系統(tǒng)。

（2）復雜電網(wǎng)中的使用消弧線圈效果不佳。

（3）電網(wǎng)對地電容電流越大，消弧線圈容量越大，設備不經(jīng)濟。

2 各種接地系統(tǒng)的過電壓情況以及我國電氣設備的絕緣水平

DL_T_620-1997《交流電氣裝置的過電壓保護和絕緣配合》中，4.2.8 66kV及以下系統(tǒng)發(fā)生單相間歇性電弧接地故障時，可產(chǎn)生過電壓，過電壓的高低隨接地方式不同而異。一般情況下最大過電壓不超過下列數(shù)值：

不接地系統(tǒng) 3.5p.u.

消弧線圈接地系統(tǒng) 3.2p.u.

電阻接地系統(tǒng) 2.5p.u.

GB_311～1-1997《高壓輸變電設備的絕緣配合》規(guī)定，我國3～66kV輸變電設備短時工頻耐受過電壓倍數(shù)Kp（P.U）如表1所示。

表1

由以上數(shù)據(jù)對比分析得出，3～66kV電網(wǎng)任意一種接地方式下的弧光過電壓，我國設備均能滿足絕緣配合的要求。

3 電網(wǎng)中性點各類接地方式的優(yōu)劣勢分析

3.1 采用中性點電阻接地系統(tǒng)的優(yōu)缺點分析

（1）中國電阻接地使用情況。近年來國內(nèi)一些大中城市隨著城市規(guī)模不斷擴大，對地電容電流也隨之增加，不少城市電網(wǎng)都改消弧線圈接地方式為電阻接地方式，如青島市南京路220kV變電站于2005年改造為經(jīng)15.5Ω電阻接地系統(tǒng)。

2011年2月24日00：34，甘肅橋西第一風電場35kV電纜頭單相擊穿后發(fā)展成三相故障， 導致酒泉地區(qū)損失出力840MW。2011年4 月17日4：51，甘肅干西第二風電場35kV兩個電纜頭絕緣擊穿，繼而35kV母線PT爆炸，導致酒泉地區(qū)損失風電出力1006MW。2011年4 月17日10：29，河北張家口地區(qū)佳鑫風電場內(nèi)35kV側(cè)發(fā)生相間短路故障，風電場內(nèi)風機低電壓保護和三相不平衡保護動作，河北張家口地區(qū)甩出力854MW，并造成500kV沽源變和220kV察北變、義緣變的全部8組35kV并聯(lián)電容器過電壓保護動作跳閘。經(jīng)中國電力科學研究院專家組調(diào)查研究分析，這些風電場事故的起因多是由于電纜頭施工工藝不良、運行維護不利引起的單相接地故障，原風電場內(nèi)的中性點接地系統(tǒng)都采用的非有效接地系統(tǒng)，發(fā)生故障后沒有直接跳閘，事故進一步惡化，發(fā)展為兩相接地短路，導致母線電壓急劇降低，多數(shù)風機不具備低電壓穿越能力，從而大量風機脫網(wǎng)。經(jīng)此事故調(diào)查，國家電網(wǎng)相關部門要求所有與電網(wǎng)接入的風電場，電壓系統(tǒng)必須都采用電阻接地方式。

（2）中性點電阻器接地系統(tǒng)優(yōu)缺點。電阻接地系統(tǒng)也能限制內(nèi)過電壓在2.5p.u.以下。研究表明，進一步減小電阻值，提高接地電阻接地電流對降低內(nèi)過電壓收效不大。當系統(tǒng)中性點采用不接地方式時，單相間歇性弧光接地引起的弧光過電壓倍數(shù)不超過3.5 p.u.；當系統(tǒng)中性點采用經(jīng)電阻接地方式，且電阻電流與電容電流比值（Ijdz/Ic）大于等于1.1倍時，可將弧光過電壓的倍數(shù)降低到2.5倍以下。

3.2 采用中性點消弧線圈接地系統(tǒng)的優(yōu)缺點分析

電網(wǎng)中性點諧振接地是指電網(wǎng)一個或多個中性點經(jīng)消弧線圈與大地連接，消弧線圈的穩(wěn)態(tài)工頻感性電流對電網(wǎng)穩(wěn)態(tài)工頻容性電流調(diào)諧，故稱諧振接地，目的獲得接地故障殘流最小并是感性的，接地故障就可能自清除。因此，中性點消弧線圈接地系統(tǒng)擁有中性點不接地系統(tǒng)的全部優(yōu)點且性能更優(yōu)越。同樣的，中性點不接地系統(tǒng)的缺點，中性點消弧線圈接地系統(tǒng)亦全有，但由于消弧線圈降低了單相接地故障時的燃弧率降低了出現(xiàn)最大幅值弧光過電壓的概率。

4 結(jié)束語

綜上所述，每一種中性點接地方式都具有自己的特性和優(yōu)劣勢，具體在使用過程中要根據(jù)電網(wǎng)結(jié)構(gòu)、從供電安全可靠性進行考慮，權衡利弊系統(tǒng)特點，同時要考慮電網(wǎng)后期的發(fā)展容量，科學的、有針對性的選擇合適的接地方式。

參考文獻：

［1］許穎，3-66kV電網(wǎng)中性點接地方式的幾個問題［Z］.

［2］DL_T_620-1997《交流電氣裝置的過電壓保護和絕緣配合》［S］.

［3］GB_311_1-1997《高壓輸變電設備的絕緣配合》［S］.

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.12.152

作者簡介：張升（1982-），男，本科，工程師，主要從事風力、光伏、火力發(fā)電設計、電網(wǎng)變電設計工作。