淺析電力系統(tǒng)中性點接地方式

羅育輝

摘 要：電力系統(tǒng)中性點接地方式的選擇直接影響著電力系統(tǒng)的運行情況，要想讓電力系統(tǒng)安全、穩(wěn)定地運行，就一定要恰當?shù)剡x取中性點的接地方式。筆者通過大量的研究和實踐總結了三種主要的中性點接地方式，分別是中性點不接地、中性點經(jīng)消弧線圈接地和中性點直接接地。通過對這3種接地方式的分析，希望能夠讓電力系統(tǒng)的運行方式朝著更加穩(wěn)定的方向發(fā)展，讓電力系統(tǒng)適應時代的要求和科技的發(fā)展。

關鍵詞：中性點；接地方式；消弧線圈；位移電壓；直接接地

中圖分類號：TM727 文獻標識碼：A

所謂電力系統(tǒng)中性點接地方式就是電力系統(tǒng)當中，變壓器或者發(fā)電機中性點和地之間所采用的連接方式。通過大量的實踐發(fā)現(xiàn)，選用恰當?shù)闹行渣c接地方式非常重要，不但對電力系統(tǒng)的電流起到一定的抑制作用，還可以對過電壓的水平進行有效的控制。鑒于以上情況，筆者進行了本次研究，對電力系統(tǒng)中性點的接地方式進行探討，重點論述了三種主要的接地方式，分別為中性點不接地方式、中性點經(jīng)消弧線圈接地、中性點直接接地。希望通過本次分析幫助相關工作人員選擇最合適的中性點接地方式，保證電力系統(tǒng)安全、可靠、有效地運行。

一、中性點不接地

電力系統(tǒng)中性點接地方式就是中性點和地之間沒有任何實質性的連接，然而電力系統(tǒng)的三相卻和地之間有電容的存在，也就是說，電力系統(tǒng)中性點不接地是通過等值電容來實現(xiàn)接地的目的的，并且電力系統(tǒng)中性點不接地的零序電抗是一個可以變化的有限數(shù)值。所以能夠得到以下結論：電力系統(tǒng)中性點不接地和中性點絕緣是完全不同的。

1.安全性

實踐證明，電力系統(tǒng)中性點不接地安全性更高。實驗表明，如果三相供電系統(tǒng)進行單相接地，那么中性點不接地的短路電流要比直接接地的電力小很多，也就是說，中性點不接地連接方式和直接接地方式相比較，中性點不接地更加的安全。因此，在很多低壓供電系統(tǒng)或者爆炸危險場所都選用中性點不接地的連接方式。

2.可靠性

電力系統(tǒng)中性點不接地連接方式除了具有安全性的優(yōu)點之外，還具有可靠性的特點。通過研究發(fā)現(xiàn)，中性點不接地配電網(wǎng)存在單相接地故障的時候，線電壓通常是處于對稱不變的狀態(tài)，同時故障位置的短路電流非常小，所以對用戶的用電安全沒有起到破壞作用。鑒于以上情況，在現(xiàn)有的配電網(wǎng)絡當中，電力系統(tǒng)中性點不接地方式的使用比例接近90%。除此之外，如果中性點不接地方式所使用的線路比較短，因此電容產(chǎn)生的電流也非常小，接地電弧能夠自動地熄滅，避免了線路跳閘的發(fā)生，以上分析表明，電力系統(tǒng)中性點不接地系統(tǒng)可以實現(xiàn)帶故障運行；如果中性點不接地方式所使用的線路比較長，接地電容所產(chǎn)生的電流就比較大，此時將可能形成間歇性電弧和高幅值的孤光接地過電壓，這個時候需要繼電保護來對線路進行改善。

3.電壓的升高

當電力系統(tǒng)中性點不接地系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障的時候，中性點的電壓將會升高，并且升至相電壓，所以對中性點的絕緣水平將有新的要求，此時的絕緣水平必須達到線電壓的標準。然而，通過調查發(fā)現(xiàn)，大部分服役期的電網(wǎng)主變都是分級絕緣變壓器，這就必然會對中性點不接地系統(tǒng)的普遍應用產(chǎn)生一定的干擾作用。通過上述分析，中性點不接地系統(tǒng)的運用是受到一定局限的。對于三相供電系統(tǒng)和線路比較短的配電網(wǎng)來說，更加適合采用中性點接地系統(tǒng)；對于低壓供電系統(tǒng)或者爆炸危險場所來說，更加適合采用中性點不接地系統(tǒng)。

二、中性點經(jīng)消弧線圈接地

1.特點

在分析電力系統(tǒng)中性點經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)的特點時，筆者將分別從優(yōu)點和缺點兩個方面進行。

（1）中性點消弧線圈接地的優(yōu)點

在中性點消弧線圈接地系統(tǒng)當中，如果出現(xiàn)了單相故障，就不能夠較好地保持接地電弧，如果電流過零，電弧將發(fā)生自行的熄滅。同時在電弧熄滅的時候，消弧線圈將影響故障點的電壓，具體來說就是讓故障點電壓的恢復更加緩慢，在這個過程中完成了對單相接地故障的合理控制。中性點消弧線圈接地系統(tǒng)單相接地的時候，系統(tǒng)接地點的電流不會受到故障點的影響，并且殘留非常的小。與此同時，消弧線圈能夠對單相接地故障發(fā)揮較強的抑制作用，整個過程當中，電力設備的繼電保護器件和斷路器都不用做任何操作。

（2）中性點消弧線圈接地的缺點

雖然中性點經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)存在很多優(yōu)勢，但不得不指出的是，這種電力系統(tǒng)接地方式也存在很多缺點。在采用中性點經(jīng)消弧線圈接地的連接方式的時候，暫態(tài)過電壓和工頻過電壓都非常高，補償電網(wǎng)的運行也相對復雜，那么在短時間內(nèi)部能夠很好地適應電網(wǎng)系統(tǒng)的一些變化。中性點經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)內(nèi)的零序網(wǎng)絡、補償線圈和接地電容構成的串聯(lián)電路非常相似，一旦參數(shù)的配合存在不合理的地方，就很容易出現(xiàn)諧振過電壓較高的情況。

2.位移電壓的降低

通過文獻研究發(fā)現(xiàn)，DL/T 620-1997中有如下內(nèi)容：當中性點消弧線圈接地系統(tǒng)穩(wěn)定運行的時候，經(jīng)消弧線圈接地的系統(tǒng)里面中性點長時間的電壓位移要小于等于系統(tǒng)標稱相電壓的15%。如果中性點位移電壓是Un，那么Un的函數(shù)式就是：Un={U0/[R+j（XL-XC）]}（R+jX1）=U0/。在公式當中，U0表示不對稱電壓；d代表電網(wǎng)的阻尼率；v表示消弧線圈的脫諧率。通過以上函數(shù)可以得知，要想防止中性點位移電壓過高可以通過以下途徑：

可以通過減小U0的數(shù)值來減低中性點位移電壓；

（2）可以通過加大v的數(shù)值來降低中性點位移電壓。也就是在符合規(guī)定的情況下，讓殘留中仍然存在的高次諧波分量與有工分量；

（3）可以通過增大d值的方式來降低中性點位移電壓。也就是把功率比較大的阻尼電阻連接到消弧線圈的一次回路里面，需要注意的是，加裝電阻將會對電弧的瞬間熄滅產(chǎn)生嚴重的影響，于是要在符合規(guī)定的情況下，把電阻的數(shù)值減小，并且在單相接地故障產(chǎn)生的時候，第一時間把電阻切除。

三、中性點直接接地的特點

所謂中性點直接接地就是電力設備中性點經(jīng)零阻抗接地，而不是電力系統(tǒng)的所有變壓器都是中性點直接接地。當采用中性點直接接地的方式時，限流電抗的數(shù)值比較小，那么單相接地的時候將有非常大的電流經(jīng)過故障點，這就會對電力設備的穩(wěn)定工作帶來非常嚴重的負面影響，也將把故障的波及范圍擴大，以至于引發(fā)大范圍的停電，給生產(chǎn)、生活和財物、人身安全帶來極大的危害。

結論

綜上所述，電力系統(tǒng)中性點接地方式的恰當選取直接影響著電網(wǎng)的安全和穩(wěn)定運行，所以要充分重視中性點接地方式的選擇。筆者通過本文闡述了常用的3種中性點的接地方式，也就是中性點不接地系統(tǒng)、中性點經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)和中性點直接接地系統(tǒng)。研究發(fā)現(xiàn)：（1）電力系統(tǒng)中性點不接地系統(tǒng)比較適合在三相供電系統(tǒng)和線路較短的配電網(wǎng)內(nèi)使用，并且表現(xiàn)出來兩個明顯的優(yōu)點，一是供電安全性高，二是供電可靠性好；（2）中性點經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)。這種接地方式通常在35kV以下的供電系統(tǒng)和易燃易爆區(qū)域內(nèi)使用。然而，需要特別注意的是，使用中性點消弧線圈接地方式的時候要在端部接入電阻，通過這種方式來彌補其存在的一些不足之處；（3）中性點直接接地系統(tǒng)。這種接地方式比較適合在大于110千伏的高壓電網(wǎng)里使用，或者是在小于600V的低壓電網(wǎng)里使用。

總而言之，不同的中性點接地方式都有其獨特的方面，他們的產(chǎn)生和應用都是為了推動電力系統(tǒng)得到更好的發(fā)展，所以在日后的研究工作當中，一定要不斷加深研究的程度，讓研究內(nèi)容和研究成果更好地順應科技和時代的發(fā)展需求。

參考文獻

[1]吳宏亮，李慧芳.關于220kV變壓器中性點經(jīng)小電抗接地方式的探討[J].電子制作，2015（3）：17.

[2]王慎杰，呂艷萍，劉飛，等.110kV電阻接地系統(tǒng)電氣設備適應性研究及試驗[J].電力系統(tǒng)自動化，2015（11）：193-198+207.