電力系統(tǒng)中性點(diǎn)接地方式之淺探

周琴

【摘?要】針對(duì)電力系統(tǒng)電網(wǎng)中性點(diǎn)接地方式的多種問題，以及由此而產(chǎn)生的利弊關(guān)系，決定了我們?cè)诩毙柽x擇電網(wǎng)中性點(diǎn)接地方式的同時(shí)，更合理地改造電網(wǎng)中性點(diǎn)接地方式，已是關(guān)系到電網(wǎng)運(yùn)行可靠性關(guān)鍵的技術(shù)問題，文中針對(duì)電網(wǎng)的中性點(diǎn)接地方式進(jìn)行一些分析和探討。

【關(guān)鍵詞】電力系統(tǒng)中性點(diǎn)接地方式;電網(wǎng)內(nèi)過電壓;電網(wǎng)內(nèi)防雷保護(hù);絕緣水平;供電可靠性

關(guān)于電力系統(tǒng)中性點(diǎn)的接地方式問題，出現(xiàn)了一些不同的觀點(diǎn)，并持續(xù)地進(jìn)行著討論和驗(yàn)證。目前，可分為兩種方式：有效接地系統(tǒng)，非有效接地系統(tǒng)，每種方式都有其特點(diǎn)及適用場所。本文主要從中性點(diǎn)接地方式與電網(wǎng)內(nèi)部過電壓，電網(wǎng)內(nèi)防雷保護(hù)，絕緣水平及供電可靠性幾個(gè)方面進(jìn)行討論，以使我國的電網(wǎng)更可靠、安全、經(jīng)濟(jì)的運(yùn)行。

一、中性點(diǎn)接地方式與電網(wǎng)內(nèi)過電壓

電網(wǎng)的內(nèi)部過電壓，主要為電弧接地過電壓和諧振過電壓，其幅值與中性點(diǎn)接地方式關(guān)系密切。但是，只有在中性點(diǎn)不接地的中壓電網(wǎng)中，過電壓的幅值才會(huì)相對(duì)較高，當(dāng)中性點(diǎn)經(jīng)低電阻或消弧線圈接地時(shí)，內(nèi)部過電壓均會(huì)受到明顯的抑制。因此，在討論有關(guān)內(nèi)部過電壓的問題時(shí)，不能把諧振接地和不接地方式混為一談。

（一）電弧接地過電壓

在中性不接地系統(tǒng)總的電力系統(tǒng)故障中，電網(wǎng)運(yùn)行中的單相接地故障主要有以下幾種：瞬時(shí)性故障;金屬性接地;弧光接地。接地點(diǎn)不穩(wěn)定接地，強(qiáng)大的電容性電流將在線路與地之間產(chǎn)生間歇性電弧，危及整個(gè)電網(wǎng)安全。其中弧光接地是最為嚴(yán)重的一種。當(dāng)弧光接地發(fā)生時(shí)，將在故障相和正常相產(chǎn)生過電壓，這不僅影響電網(wǎng)的正常供電，還將使單相接地在短時(shí)間內(nèi)進(jìn)一步擴(kuò)大為相間短路等嚴(yán)重電力系統(tǒng)事故。

弧光接地對(duì)于中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)的危害有：

（1）導(dǎo)致故障的擴(kuò)大?由于弧光接地時(shí)產(chǎn)生的電弧可能導(dǎo)致單相故障的擴(kuò)大，特別是對(duì)電纜線路而言，故障產(chǎn)生的弧光可能會(huì)使健全相電纜的外護(hù)套及主絕緣的損傷，從而導(dǎo)致相間故障乃至三相故障的發(fā)生。

（2）產(chǎn)生的高頻電流影響消弧線圈的調(diào)諧作用

在電網(wǎng)電容電流分量達(dá)到最大值時(shí)，消弧線圈的電感電流還未起來;待電網(wǎng)電容電流衰減到穩(wěn)態(tài)后，消弧線圈產(chǎn)生很大的飽和高頻電流。

（3）可能發(fā)生過電壓對(duì)電氣設(shè)備的絕緣造成損壞

過電壓對(duì)正常絕緣是無危險(xiǎn)的，但對(duì)絕緣薄弱處是有威脅的。多年的現(xiàn)場事故經(jīng)驗(yàn)表明，絕緣弱點(diǎn)的存在是發(fā)生擴(kuò)大事故的更直接的原因。

目前采用的消除弧光過電壓的措施主要有：中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地和中性點(diǎn)經(jīng)小電阻接地。

（1）中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地消弧線圈的作用原理是當(dāng)電網(wǎng)發(fā)生單相接地故障后，提供一個(gè)電感電流，補(bǔ)償接地電容電流，使接地電流減小，也使得故障相接地電弧兩端的恢復(fù)電壓速度降低，達(dá)到熄滅電弧的目的。

（2）中性點(diǎn)經(jīng)小電阻接地采用中性點(diǎn)經(jīng)小電阻接地，是從限制弧光接地過電壓考慮，在電弧點(diǎn)燃到熄滅過程中，系統(tǒng)所積累的多余電荷在熄滅后半個(gè)工頻周波內(nèi)能夠通過中性點(diǎn)電阻泄漏掉，過電壓幅值就可明顯下降。

此外，當(dāng)判斷電弧接地過電壓的危害性時(shí)，除了考慮其倍數(shù)或幅值外，還必須同時(shí)考慮其出現(xiàn)的概率和持續(xù)作用的時(shí)間。這些問題在此就不詳細(xì)討論了。

（二）諧振過電壓

中壓電網(wǎng)中諧振過電壓的突出特點(diǎn)是中性點(diǎn)出現(xiàn)位移。顯然，這與中性點(diǎn)的接地方式密切有關(guān)。當(dāng)討論諧振過電壓問題時(shí)，依然不能把諧振接地混同于不接地方式，兩者之間是有明顯區(qū)別的。

電壓互感器鐵心飽和、配電變壓器高壓繞組接地和利用電壓互感器定相等引起的諧振過電壓，同樣多發(fā)生在中性點(diǎn)不接地的電網(wǎng)。當(dāng)中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地后，則可根除前一種諧振過電壓，而對(duì)后兩種諧振過電壓，也可得到有力的限制。關(guān)于斷線諧振過電壓問題，只要消弧線圈過補(bǔ)償運(yùn)行，即可將其限制到對(duì)絕緣無害的程度。

此外，除上面談到幾種諧振過電壓外，其他諧振過電壓很少發(fā)生，這里就不再討論了

二、中性點(diǎn)接地方式與電網(wǎng)內(nèi)防雷保護(hù)

對(duì)配電網(wǎng)來說由于網(wǎng)狀的電網(wǎng)結(jié)構(gòu)、遭雷概率大，再加上配電網(wǎng)的絕緣水平低，存在有大量的絕緣弱點(diǎn)，不但直接雷能造成危害、感應(yīng)雷也能造成危害，而配電網(wǎng)的防雷，基本上沒有直擊雷保護(hù)措施，主要靠安裝在電網(wǎng)上的避雷器保護(hù)，且在避雷器的使用、維護(hù)和接地上也存在一些問題，所以配電網(wǎng)的雷害事故較高，尤其是雷擊跳閘率居高不下。經(jīng)對(duì)大量的配電網(wǎng)運(yùn)行狀況進(jìn)行調(diào)查和研究分析證明，配電網(wǎng)中性點(diǎn)接地方式對(duì)配電網(wǎng)雷擊跳閘率有較大的影響，主要反映在雷擊時(shí)絕緣子的故障建弧率上。

配電網(wǎng)中性點(diǎn)經(jīng)小電阻接地一般配零序保護(hù)，由于中性點(diǎn)經(jīng)小電阻接地時(shí)，接地故障點(diǎn)電流大（可達(dá)600～1000A），在雷擊絕緣子閃絡(luò)時(shí)一般都會(huì)使線路跳閘，使配電網(wǎng)雷擊跳閘率升高。

配電網(wǎng)中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地分為兩種型式。即①經(jīng)固定消弧線圈接地;②經(jīng)自動(dòng)消弧線圈接地。固定消弧線圈由于調(diào)諧上的困難現(xiàn)在已逐漸淘汰，取而代之的是自動(dòng)消弧線圈。

三、電網(wǎng)內(nèi)絕緣保護(hù)與供電可靠性

過電壓、雷擊問題解決了，絕緣水平問題自然也就清楚了。至于有的城市懷疑具有正常絕緣水平的電纜，耐受不了高倍數(shù)的電弧接地過電壓。實(shí)際上，這一顧慮是完全多余的。

運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明，電力系統(tǒng)中的事故以中壓電網(wǎng)的絕緣事故為最多。為了推廣低電阻接地方式而降低絕緣水平，顯然是不明智的。而現(xiàn)在運(yùn)行中的小電流系統(tǒng)的電力設(shè)備，絕緣水平是有適當(dāng)提高，其主要目的是為了防止污閃事故，減少運(yùn)行維護(hù)的工作量。

電力系統(tǒng)的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明，單相接地故障中絕大多數(shù)是瞬間性的，特別是架空線路電網(wǎng)，只要是小電流接地系統(tǒng)，便無需繼電保護(hù)。雖然電纜網(wǎng)絡(luò)與架空線路電網(wǎng)有所不同，但仍然不會(huì)改變這一結(jié)論，而且從長遠(yuǎn)觀點(diǎn)和整體利益出發(fā)，采用諧振接地方式肯定是有益的。

四、結(jié)論

雖然電力系統(tǒng)的中性點(diǎn)接地方式在國內(nèi)尚有不同的觀點(diǎn)，且已成為電網(wǎng)改造中的一個(gè)熱點(diǎn)問題，根據(jù)我國多年的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)及科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，解決了電網(wǎng)中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)長期難以解決的技術(shù)難題，但關(guān)于這方面更完善的措施，還有待進(jìn)一步提高。

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（作者單位：合肥市工程技術(shù)學(xué)校計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)系）