高可靠性要求下中性點接地方式的研究與探討

姜學(xué)宗

摘 要：電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性會直接影響我國社會大眾的生產(chǎn)生活方式，選擇科學(xué)、合理的中性點接地方式，可以有效的預(yù)防電力事故的發(fā)生。本文首先對中性點接地方式的原理進行了闡釋，接著對高可靠性要求下中性點接地方式進行了相應(yīng)的研究和分析。

關(guān)鍵詞：中性點接地；原理；可靠性

中圖分類號：TM862 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2018）20-0105-02

進入新世紀后，我國經(jīng)濟社會繼續(xù)保持高速發(fā)展的態(tài)勢，作為重要的基礎(chǔ)性保障要素，電力能源發(fā)揮著越來越重要的作用，因此，必須確保電力系統(tǒng)具有較高的穩(wěn)定性及安全性。科學(xué)、合理的中性點接地方式對于提升供電可靠性有著顯著的影響，現(xiàn)已得到了業(yè)界和學(xué)術(shù)界的高度重視，成為首要的研究課題之一。

1 中性點接地方式的原理與對比

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，我國已開始采用小電阻接地方式作為中性點接地的主要方式。當前，較為常見的接地方式主要包括：

1.1 中性點不接地

對于中性點不接地方式來說，由于電網(wǎng)不需要與大地進行連接，因此無需投入相應(yīng)的設(shè)備，一方面簡化了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，另一方面也降低了成本支出。即使出現(xiàn)單相接地故障，接地電壓為0，也不會對系統(tǒng)的正常運行造成較大的影響。但如果接地點電流超過一定值時，就會產(chǎn)生間歇性電弧，影響設(shè)備的絕緣性能，嚴重的還會導(dǎo)致變壓器線圈變形情況的出現(xiàn)，對整個電網(wǎng)的正常運行造成影響，甚至損壞電網(wǎng)中運行的設(shè)備。

1.2 消弧線圈接地

該接地方式也被稱之為諧振接地方式，可以有效的應(yīng)對單相接地故障，主要是利用消弧線圈所形成的感應(yīng)電流來降低接地電流，從而使電弧自動消滅。消弧線圈接地方式的優(yōu)缺點同樣明顯，一旦出現(xiàn)電力故障，單憑電流的方向以及大小是難以實現(xiàn)保護作用的。

1.3 中性點直接接地

對于該接地方式來說，一旦出現(xiàn)單相接地故障，必須要關(guān)注絕緣問題。其優(yōu)點在于即使發(fā)生故障，線路電壓也不會出現(xiàn)明顯的提升，可以有效的減少線路成本，因為會產(chǎn)生較大的接地電流，因此無須配置過于復(fù)雜的保護設(shè)備就可以實現(xiàn)故障線路跳開的功能，可以實現(xiàn)較高的可靠性。同樣其問題在于故障電流過大，通常情況下，電網(wǎng)必須停止運行，會嚴重干擾附近通信設(shè)備的正常使用，同時會形成較大的接觸電壓和跨步電壓，觸電事故的頻率較高。

1.4 小電阻接地方式

當前使用最為廣泛的中性點接地方式就是小電阻接地方式，它可以有效的降低間歇性電弧過電壓出現(xiàn)的可能，一般不會出現(xiàn)異地兩相接地故障的情況，因為故障電流可以增大從而極大的降低了自動檢測工作的困難度，如果出現(xiàn)故障可以在極短時間完成跳閘，從而避免了故障影響的擴大，因此不會出現(xiàn)大面積的停電現(xiàn)象。但該接地方式無法對永久性單相接地故障和瞬時性單相接地故障進行準確的判斷，均會造成線路跳閘，因此會對供電可靠性以及穩(wěn)定性造成明顯的負面影響。

2 高可靠性要求下中性點接地方式的研究和分析

要想實現(xiàn)供電方式的高可靠性和穩(wěn)定性，就必須科學(xué)、合理的選擇中性點接地方式。現(xiàn)階段，在高可靠性要求下，我國最為常見的中性點接地方式主要是小電阻接地方式和消弧線圈接地方式。

2.1 小電阻接地方式如何影響供電的高可靠性

較之其他中性點接地方式來說，小電阻接地方式所面對的不確定性因素較為單一，但同時也增加了跳閘的概率。電力系統(tǒng)如果始終處于正常工作的狀態(tài)，小電阻接地方式就會產(chǎn)生明顯的接地電流，因為配電系統(tǒng)對電流與小電阻電流會形成較為顯著的累加效應(yīng)，從而會在極短的時間內(nèi)診斷出故障線路，讓相應(yīng)線路執(zhí)行跳閘動作，以便在極短時間內(nèi)切除故障線路，避免故障影響范圍和影響程度的擴大。在采用該中性點接地方式之后，會提升配電系統(tǒng)的阻尼，從而有效的避免了電壓過大所造成的負面影響，同樣也不會讓電力系統(tǒng)故障所導(dǎo)致的火災(zāi)進一步擴展和蔓延。

配電系統(tǒng)如果采用了小電阻接地方式，都會采用零序保護，在增加選線靈敏度和接地電流的同時，會增強繼電保護拒動所導(dǎo)致的負面影響。如果出現(xiàn)拒動的情況，會提高電力火災(zāi)事故的影響范圍和影響程度，使更多的電力纜線因為故障而受到損毀，嚴重的還會對周邊造成高度的危害和影響。采用小電阻接地方式的系統(tǒng)的配電線路有著高度的靈敏性，由于選線問題而產(chǎn)生的跳閘情況基本上是不會出現(xiàn)的，跳閘情況只會是因為線路問題。通常情況下，跳閘包括的情形如下：首先，設(shè)備發(fā)出信號線路執(zhí)行跳閘動作，會在故障出現(xiàn)后的極短時間內(nèi)完成故障線路的切除，從而避免了線路故障所造成負面影響的繼續(xù)擴大；其次，如果出現(xiàn)拒動，無法成功發(fā)出信號而導(dǎo)致跳閘，但針對的僅僅只是電纜。

2.2 消弧線圈接地方式如何影響供電的高可靠性

對于單相接地電容電流較大的區(qū)域通常都會采取消弧線圈接地方式，如果不中斷供電就能夠繼續(xù)運行。采用消弧線圈接地方式能夠確保配電系統(tǒng)持續(xù)、穩(wěn)定、健康的運行，大幅提升供電質(zhì)量水平。就現(xiàn)實中的電纜配電網(wǎng)來說，永久性單相接地故障是電纜配電網(wǎng)最為主要的故障類型，無法在最短時間內(nèi)實現(xiàn)故障線路的切除，處于故障狀態(tài)下的配電系統(tǒng)須繼續(xù)運行一段時間，所以提升了故障擴大的風險。采用消弧線圈接地方式造成的跳閘有可能因為以下因素：首先是因為人工選線或者計算機的問題導(dǎo)致的；其次有可能是因為線路問題所導(dǎo)致的。需要耗費較長的時間才可以恢復(fù)正常運行，會對整個供電網(wǎng)絡(luò)造成嚴重的負面影響。如果是因為選線錯誤，會造成短時間的停電問題，這先讓會嚴重削弱供電穩(wěn)定性、連續(xù)性，是絕大多數(shù)客戶所無法容忍和接受的。

3 某系統(tǒng)中性點接地方式的選擇和應(yīng)用

3.1 系統(tǒng)概況

作為某市最為重要的220KV樞紐變電站，A變電站現(xiàn)階段安裝了兩臺180MVA主變，實現(xiàn)最大負荷為300MW。與該變電站具有直接電氣聯(lián)系的220KV變電站包括A變電站、B變電站和C變電站，最大負荷分別為180MW、240MW和290MW。

3.2 中性點接地方式的選擇

現(xiàn)階段，在A變電站#1、#2主變66KV側(cè)安裝了5700KVA消弧線圈，可實現(xiàn)75A至150A的調(diào)節(jié)，兩臺主變的電容電流分別達到了99.35A和123.21A。由于該變電站直接服務(wù)于城市中心區(qū)域，考慮到未來城市的發(fā)展，電力線路覆蓋的區(qū)域?qū)⒃絹碓酱螅撟冸娬?6KV側(cè)電容電流將隨著時間的推移而逐漸增長。由于消弧線圈的容量已達到目前國內(nèi)的最大值，因此，急需采用小電阻方式來作為該變電站的中性點接地方式。

3.3 中性點接地方式的改造實施方案

3.3.1 消弧線圈并小電阻接地方式的優(yōu)點

采用該方式的優(yōu)點主要包括：首先，有效的避免了弧光接地故障，大幅降低了正常線路的過電壓；其次，能夠?qū)λ矔r性故障予以自動消除，避免頻繁跳閘對影響用戶的正常使用；最后能夠及時、準確的消除高阻接地故障。

3.3.2 實現(xiàn)方案

對于該接地方式來說，在正常運行狀態(tài)下，小電阻不處于正常運行狀態(tài)，僅僅在出現(xiàn)不可消除故障的情況下，才會將小電阻投入運行，從而實現(xiàn)將故障線路的切除。如圖1所示。

3.4 提高可靠性的相關(guān)解決辦法

3.4.1 增加過流零序報警功能

由于改造前的過流保護無法對單相接地故障予以有效的反映和體現(xiàn)，為了優(yōu)化和提升單相接地的告警能力，于之前的過流保護的基礎(chǔ)上，新增接地報警回路、出口壓板和零序過流保護定值，同時為了自產(chǎn)零序電流，改造完成三相CT回路。

3.4.2 新增中性點零序過流保護功能

為對站內(nèi)單相接地故障進行更好的體現(xiàn)和展示，針對性的建設(shè)了中性點零序保護裝置，告警時間延遲0.5S，同時將其作為66KV線路單相接地的備用告警信號。一旦出現(xiàn)線路接地，告警信號將同步上傳至后臺；而如果僅僅是站內(nèi)接地，那么僅僅是將中性點零序告警信號上傳至后臺。

4 結(jié)語

進入新世紀后，我國經(jīng)濟社會繼續(xù)保持高速發(fā)展的態(tài)勢，作為重要的基礎(chǔ)性保障要素，電力能源發(fā)揮著越來越重要的作用，因此，必須確保電力系統(tǒng)具有較高的穩(wěn)定性及安全性。需要根據(jù)現(xiàn)實情況，選擇科學(xué)、合理的中性點接地方式?？偟膩碚f，深化電力系統(tǒng)改革，為社會經(jīng)濟發(fā)展注入更為強勁的活力，需要我國加強中性點接地方式的理論研究和現(xiàn)實應(yīng)用。

參考文獻

[1]尹文琴，崔楊培，陳章寶.一種新型中性點接地方式的研究設(shè)計[J].電氣時代，2017，（12）：123-124.

[2]余波.工廠電力系統(tǒng)大電纜配電系統(tǒng)中性點接地方式與供電可靠性[J].硅谷，2008，（17）：9.

[3]侯聚林.工廠電力系統(tǒng)大電纜配電系統(tǒng)中性點接地方式與供電可靠性[J].數(shù)字化用戶，2013，（06）：20.

[4]于婷.電力系統(tǒng)中性點接地方式淺析[J].科技視界，2014，（04）：292.