配電網(wǎng)中性點接地方式的探討

景偉 胡可 嚴鴻鵬

摘?要：配電網(wǎng)中性點的接地方式與電網(wǎng)的安全性和可靠性密切相關(guān)。論文針對當前存在的集中配電網(wǎng)中性點接地方式進行了深入研究，對各個方式對應(yīng)的特征及原理進行了詳細對比，探尋更加合適的接地方式，以達到降低故障電流，降低過電壓及減少通信干擾的目的。

關(guān)鍵詞：配電網(wǎng);中性點;接地方式

中圖分類號：TM762??文獻標識碼：A

配電網(wǎng)中性點接地方式指的就是在配電網(wǎng)中，中性點和土地進行連接的方式。根據(jù)具體方式的不同，主要有以下兩種不同方式，就是有效接地方式和非有效接地方式;有效接地方式又可以進一步劃分為中性點經(jīng)小電阻接地和直接接地兩種方式;因單相接地的故障電流比較大，習(xí)慣上又稱之為大電流接地方式。非有效接地方式也可以進一步被劃分為消弧線圈接地，即小電流接地，和中性點不接地的方式。根據(jù)接地方式的不同，能夠?qū)⑴潆娋W(wǎng)中性點進一步分為包含直接接地、中性點不接地、經(jīng)消弧線圈接地、經(jīng)電阻接地四種不同方式。在特定的配電網(wǎng)中，要從包含技術(shù)、安全、經(jīng)濟等在內(nèi)的多個方面出發(fā)，來確定最佳的接地方式。

1?中性點不同接地方式的特點

1.1?中性點直接接地方式

若配電網(wǎng)中存在單相接地故障，并且接地方式是中性點接地時，當中性點以外還有另外的接地點時，就形成了短路回路，導(dǎo)致接地相故障電流較大，此時必須快速切斷電源，可以防止供電設(shè)備的損壞，這種方式供電的可靠性較低，停電事故頻發(fā);在實際配電網(wǎng)的故障中，很大一部分故障都是單相接地所導(dǎo)致的，并且其中大部分是瞬時性故障，最終降低了供電可靠性，導(dǎo)致供電異常。但是這種接地方式出現(xiàn)單相接地故障時，會因為系統(tǒng)中性點的鉗位作用使非故障相的對地電壓不會有明顯的上升（一般低于正常運行電壓的140%），因而對系統(tǒng)絕緣是有利的。

1.2?電阻接地方式

在中性點和大地之間增加電阻的接地方式被稱為電阻接地方式，通過電阻阻值的選擇對故障電流的大小進行控制。根據(jù)接地故障電流大小，可劃分為低電阻和高電阻接地。低電阻接地指的是當接地故障電流大于等于100A而小于1000A時;高電阻接地方式指的是當接地故障電流小于10A時。在配電系統(tǒng)采用小電阻接地方式的情況下，若出現(xiàn)單相接地情況，非故障相電壓可能達到正常值的?3倍，由于高壓及中壓配電系統(tǒng)的絕緣水平設(shè)計時考慮了更高的雷電過電壓，因此基本不會對配電系統(tǒng)中的設(shè)備造成很大的危害。當系統(tǒng)出現(xiàn)單相接地故障時，無論是否為永久性，都會作用于設(shè)備跳閘，這導(dǎo)致線路的跳閘非常頻繁，對正常供電的負面影響很大，使得配電系統(tǒng)整體的可靠性大大降低。

1.3?經(jīng)消弧線圈接地方式

在中性點和地之間將配置一個帶氣隙的可調(diào)電抗器就被稱為經(jīng)消弧線圈接地。在配電系統(tǒng)中出現(xiàn)單相接地情況下，因為接地導(dǎo)致的容性電流能夠受到消弧線圈內(nèi)部的感性電流的補償作用，在出現(xiàn)接地故障的情況下，產(chǎn)生的接地電流變?yōu)閿?shù)值相對較小的殘余電流，殘余電流產(chǎn)生的接地電弧是較容易熄滅的。由于消弧線圈的存在，當殘流熄弧后，導(dǎo)致電壓恢復(fù)的初速度降低，故障相電壓的恢復(fù)時間增多，恢復(fù)電壓的最大值受到了限制，避免了接地電弧的重燃，從而達到徹底熄弧的效果。其特點是當線路出現(xiàn)單相接地故障的情況下，配電網(wǎng)仍然能夠根據(jù)既定規(guī)程，正常持續(xù)運行2小時而不會受到故障的影響。通過對運行過程的觀察，結(jié)合專業(yè)的研究資料，接地電流只要小于10A時，電弧能夠自行滅弧，因消弧線圈的感性電流可與接地點流過的容性電流相抵消，當調(diào)節(jié)的較好時，電弧能夠自行滅弧。對于中壓電網(wǎng)中電纜饋電回路不斷增長的情況，導(dǎo)致接地故障的概率有增高的趨勢，但是因為接地電流能夠被補償，所以單相接地故障不會導(dǎo)致相間故障的出現(xiàn)。綜上所述，中性點經(jīng)消弧線圈接地方式和中性點經(jīng)小電阻接地方式相比，前者具有更好的可靠性。

1.4?中性點不接地方式

對于我國而言，大部分6—10kV及和一些35kV高壓電網(wǎng)采用的是中性點不接地方式。由于中性點沒有接電，對地分布電容就在較大程度上決定了故障點接地電流的大小。接地電流在常見的架空電網(wǎng)里，其大小一般不大于十安，而在電纜電網(wǎng)里，其大小可能是前者的幾十倍。其主要特點是：當有單相接地故障發(fā)生時，相與相之間的電壓相位和大小不變，三相電壓的保持平衡，因此，系統(tǒng)在較短時間內(nèi)能夠保持運行。但是，為了保障故障不再擴大，防止出現(xiàn)更為嚴重的單相弧光接地以及相間短路問題，導(dǎo)致配電網(wǎng)崩潰，規(guī)定帶故障點運行時間要小于2小時，這么長時間的帶故障點運行給生產(chǎn)和調(diào)度造成的壓力是巨大的。因為中性點絕緣，直接導(dǎo)致電網(wǎng)對地電容中存有較大電能，倘若出現(xiàn)弧光接地問題，對地電容包含超越其自身儲存能力的能量，會進一步導(dǎo)致弧光接地過電壓的出現(xiàn)，其數(shù)值高達相電壓的幾倍，威脅到了設(shè)備絕緣。此外由于配電網(wǎng)中電容元件和電感元件的存在，因為倒閘操作后故障，容易引發(fā)線性諧振或鐵磁諧振，產(chǎn)生諧振過電壓。

2?中性點不同接地方式的綜合比較

3?結(jié)語

（1）在使用經(jīng)消弧線圈接地方式的情況下，因為消弧線圈的電感電流的影響，產(chǎn)生的補償電流對電容電流而言不穩(wěn)定，主要包括三種補償方式，即欠補償、完全補償以及過補償，采用全補償情況下，存在很大可能性會導(dǎo)致三相對地電容與電感之間出現(xiàn)串聯(lián)諧振現(xiàn)象，因此完全補償可行性不高，不過當前有研究通過在自動跟蹤補償系統(tǒng)中加裝阻尼電阻，最終實現(xiàn)完全補償。

（2）中性點不接地方式會導(dǎo)致接地過電壓和斷續(xù)電弧的產(chǎn)生可能性增大，在配電網(wǎng)出現(xiàn)單相接地故障的情況下，各相相位以及電壓大小保持不變，三相系統(tǒng)保持平衡，因此在短時間內(nèi)可以正常運行。

（3）中性點經(jīng)小電阻接地的接地方式有利于降低電弧接地過電壓，保證線路電壓值正常穩(wěn)定。因為和流過故障線路的電流相比，不接地方式下的電流更小，在較大程度上提高了零序過流保護的靈敏度，能夠在故障出現(xiàn)的情況下，快速激發(fā)線路保護裝置作出相應(yīng)反應(yīng)。

由上表可知，上述幾種接地方式優(yōu)缺點不同，在實際運行中應(yīng)根據(jù)配電網(wǎng)具體的情況，選擇最合適的接地方式。

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作者簡介：景偉（1991—?），男，助理工程師，從事配網(wǎng)設(shè)備技術(shù)工藝工作，研究方向為配網(wǎng)設(shè)備智能化;胡可（1986—?），男，工程師，從事配網(wǎng)設(shè)備研發(fā)工作，研究方向為配電自動化;嚴鴻鵬（1996—?），女，助理工程師，從事配電自動化產(chǎn)品設(shè)計開發(fā)工作，研究方向為配網(wǎng)產(chǎn)品通信技術(shù)。