站用400 V交流系統(tǒng)中性線多點接地影響分析

吳江雄 徐超 李河 龍登其 吳文健

摘 要：低壓交流配電系統(tǒng)接地方式有IT，TT，TN 3種方式，其中TN方式分為TN-S，TN-C和TN-C-S 3種方式;不管是哪種方式，其中性線均是要求一點接地。但也因交流配電系統(tǒng)為接地系統(tǒng)，中性線在變壓器端接地;若供電網(wǎng)絡重復接地，對供電負荷沒有明顯實際影響，所以人們并不太關(guān)注。在引入交流系統(tǒng)絕緣監(jiān)測后，中性線多點接地會對絕緣監(jiān)測造成干擾。文章從原理上分析中性線多點接地的影響，提出故障監(jiān)測方法。

關(guān)鍵詞：中性線多點接;多點接地故障;泄漏電流

1? ? 加強交流電源故障監(jiān)測

低壓配電系統(tǒng)的接地方式根據(jù)《交流電氣裝置的接地設計規(guī)范》（GB-50065-2011）、國家電網(wǎng)《農(nóng)村低壓電力技術(shù)規(guī)程》（DL/T621-1997）、《電力設備過電壓保護設計技術(shù)規(guī)程》（DL499-2001）等標準采用了與國際上相同的方式，即IT，TT，TN;其中TN方式分為TN-S，TN-C和TN-C-S 3種方式。第一位字母表示系統(tǒng)和地之間的關(guān)系：I表示系統(tǒng)所有帶電的零部件均與地絕緣或由一點經(jīng)過一定的阻抗接地;T表示系統(tǒng)有一點直接接地。第二位字母表示成套設備中外露可導電部件與地的關(guān)系：T表示外露可導電部件與地之間有直接電連接，這種連接和電源系統(tǒng)中的接地點無關(guān)（即不是通過接地點接地）;N表示外露可導電部件與電源系統(tǒng)接地點（交流系統(tǒng)通常為中性點）之間有直接電連接。第三位和第四位字母用來表示中性導體（即工作零線）和保護導體（即保護零線）的布置形式：S表示中性導體和保護導體各自獨立，C表中性導體和保護導體合用一根導體（PEN）。不管任何方式接地，均是要求在站用變位置中性線抽頭可靠接入一次地網(wǎng)[1]。

變電站地網(wǎng)是由大量銅排網(wǎng)狀焊接組成，導電性極好，所以本應一點接地的中性線發(fā)生多點接地對站用低壓交流電源配電供電系統(tǒng)無實際影響;但在加強交流電源故障監(jiān)測后，因為多點接地產(chǎn)生泄漏電流，對監(jiān)測可能帶來不確定影響。

2? ? 中性線多點接地形成原因

2.1? 交流配電系統(tǒng)各種接地方式詳解

依據(jù)規(guī)程要求，交流配電系統(tǒng)接地網(wǎng)絡有IT，TT，TN-S，TN-C和TN-C-S這5種方式。

2.1.1? IT方式

IT配電方式電力系統(tǒng)中性點不接地或經(jīng)過高阻抗接地，用電設備的外露可導電部分經(jīng)過各自的PE線接地。這種系統(tǒng)多在停電少的廠礦用電系統(tǒng)，它的優(yōu)點是各自設備的PE線是分開的，所以相互之間無干擾，電磁適應性比較好。

2.1.2? TT方式

TT 系統(tǒng)的接地方式，其電力系統(tǒng)中性點直接接地，用電設備的外露可導電部分采用各自的PE線接地。這種接地方式多用于低壓公共電網(wǎng)及農(nóng)村集體小負荷電網(wǎng)等，由于各自的PE線互不相關(guān)，因此電磁適應性較好。這種系統(tǒng)可以有效減輕電擊的危險程度，對人體相對安全。

2.1.3? TN-S方式

TN-S接地方式的電力系統(tǒng)中性點直接接地，中性線與保護線是分開的，通常稱為三相五線制系統(tǒng)。這種系統(tǒng)安全可靠，多用于環(huán)境條件比較差的場所及高壓用戶在低壓電網(wǎng)中采用保護接零的系統(tǒng)中。

2.1.4? TN-C方式

TN-C接地方式其電力系統(tǒng)中性點直接接地，它與TN-S系統(tǒng)的差別在于將N線與PE線合并成一根PEN線。一般情況下稱為三相四線制系統(tǒng)。目前多采用這種系統(tǒng)工作。當三相負載不平衡或僅僅只有單相負載時，PEN線上有電流通過。

2.1.5? TN-C-S方式

TN-C-S系統(tǒng)其電力系統(tǒng)中性點直接接地，在靠近電源側(cè)的部分，將保護線PE和中性線N聚在一起，實際上接成了TN-C制接地方式;而在靠近負荷側(cè)的部分又將其保護線PE和零線N分開設置（分開后就不允許再接在一起）。這種系統(tǒng)接地比較安全可靠，并且電磁適應性比較好，多用于末端環(huán)境條件比較差的場所及高壓用戶在低壓電網(wǎng)中采用保護接零的系統(tǒng)中。

2.2? 中性線多點接地形成原因分析

站用400 V交流系統(tǒng)由站用變、母聯(lián)柜（包括各種母聯(lián)開工）、交流饋線屏（包括饋線開關(guān)、指示燈、接線母排和端子等）、接線端子線（包括分線開關(guān)、端子等）、供電線路和負荷組成。站用400 V交流系統(tǒng)為接地系統(tǒng)，站用變中性線抽頭接地;在母聯(lián)柜、配電柜進線電纜已經(jīng)出線電纜均是由相線和中性線組成，每個配電電柜底部設計有地排，地排接地電纜直接引入變電站一次地網(wǎng);所以從宏觀上看，站用400 V交流系統(tǒng)是一個較為典型的TT配電系統(tǒng);到端子線后，設備供電線的電源從端子箱引出相線、中性線和地線，局部小范圍看站用400 V交流系統(tǒng)是一個較為典型的TN-S配電系統(tǒng)[2]。

站用400 V交流系統(tǒng)的用電設備除三相平衡負荷不接中性線外，其他設備都是接相線和中性線;所有設備均設計外殼接地。

從負荷供電方式分析，中性線多點接地原因可能有：（1）絕緣故障引起多點接地，由于交流系統(tǒng)是接地系統(tǒng)，即中性線接地;若應絕緣異常導致中性線對地絕緣下降，不影響供電和安全用電，不易發(fā)現(xiàn)。（2）改造錯接線，由于各柜體均有地排，在改造過程中錯接線把N線和地線并接。

3? ? 中性線多點接地故障對站用400 V影響

3.1? 交流配電線路電流情況介紹

站用交流系統(tǒng)負荷分為三相平衡負荷、三相不平衡負荷和三相負荷三種類型。三相平衡負荷電源接三相火線La，Lb和Lc，外殼接地線，負荷工作時火線有電流，地線無電流;三相不平衡負荷電源接三相火線La，Lb，Lc和零線，外殼接地線，負荷工作時火線和零線有電流，地線無電流;單相負荷電源接火線（La或Lb或Lc）和零線，外殼接地線，負荷工作時火線和零線有電流，地線無電流;所以站用交流系統(tǒng)線路火線和零線有電流，地線無電流[3]。

3.2? 中性線多點接地形成線路漏電流

依據(jù)配電線路情況分析，三相平衡負荷不帶N線，不分析中性線多點接地故障;三相不平衡負荷和單相負荷均勻? ? ? ? N線，且N線電流不為零，需要分析中性線多點接地形成線路漏電流情況。

3.2.1? 三相不平衡負荷

三相不平衡負荷回路，正常情況下，依據(jù)節(jié)點電流原理分析有：

a+b+c+n=0

當發(fā)生中性線多點接地時，原來從N線回到變壓器的不平衡負荷電流有部分從故障接地點、再經(jīng)過地網(wǎng)回變壓器，打破原有電流平衡關(guān)系，依據(jù)節(jié)點電流原理分析有：

a+b+c+n+地=0

3.2.2? 單相負荷

單相負荷是由一根相線和零線（N線）構(gòu)成供電回路，回路電壓220 V，是大部分低功率負荷的供電方式。正常情況下，依據(jù)節(jié)點電流原理分析有：

a+n=0或b+n=0或c+n=0

當發(fā)生中性線多點接地時，原來從N線回到變壓器的不平衡負荷電流有部分從故障接地點、再經(jīng)過地網(wǎng)回變壓器，打破原有電流平衡關(guān)系，依據(jù)節(jié)點電流原理分析有：

a+n+地=0或b+n+地=0或c+n+地=0

3.3? 中性線多點接形成地網(wǎng)電流

通過地網(wǎng)形成泄漏電流電流的前提條件是負荷工作，線路帶電;二地網(wǎng)電流不需要線路通電也能形成。

依據(jù)物理學電壓的定義“電壓也稱作電勢差或電位差，是衡量單位電荷在靜電場中由于電勢不同所產(chǎn)生的能量差的物理量。其大小等于單位正電荷因受電場力作用從A點移動到B點所做的功，電壓的方向規(guī)定為從高電位指向低電位的方向”。

變電站地網(wǎng)是由較寬銅排網(wǎng)狀焊接構(gòu)成，電阻極低;供電線路N線和地線均是4 mm以上電纜，線路阻抗也很小;所以整改回路內(nèi)電阻Ri很小。

故障回路在地網(wǎng)電壓作用下形成的地網(wǎng)電流：

4? ? 中性線多點接地監(jiān)測方法

為不影響站用400 V交流系統(tǒng)供電安全，有必要監(jiān)測各供電回路進行多點接地故障監(jiān)測。監(jiān)測多點接地故障方法是實時測量各供電回路電流電流矢量和，發(fā)現(xiàn)線路矢量和不為零時，及時告警、排查異常原因，解除故障點，保障交流系統(tǒng)安全運行。

5? ? 結(jié)語

本文查詢總結(jié)交流配電系統(tǒng)接地方式，分析站用400 V交流系統(tǒng)供電系統(tǒng)中性線多點接地的危害，提出檢測站用400 V交流系統(tǒng)中性線多點接地的方法和必要性。

[參考文獻]

[1]羅建軍，羅朝陽，王軍.220kV及以上變電站站用400V交流系統(tǒng)備自投電源開關(guān)延時整定的安全問題[J].電氣工程應用，2010（2）：26-27.

[2]湯恒舟.提速DF11G型內(nèi)燃機車AC400V供電系統(tǒng)技術(shù)方案[J].鐵道機車車輛，2007（2）：12-15.

[3]劉希禹.直流高壓供電系統(tǒng)必須考慮蒿電池的均充電壓和放電終止電壓[J].電氣應用，2010（22）：17.

（編輯 傅金睿）

Influence analysis of multi point grounding of neutral line in 400 V AC station system

Wu Jiangxiong1， Xu Chao1， Li He1， Long Dengqi1， Wu Wenjian2

（1.Guilin Power Supply Bureau of Guangxi Power Grid Co.， Ltd.， Guilin 541000， China; 2.Guangzhou Qianshun Electronic Equipment Co.， Ltd.， Guangzhou 510000， China）

Abstract：Low voltage AC distribution system grounding methods are： it， TT， TN three ways， TN way is divided into TN-S， TN-C and TN-C-S three ways; no matter which way， the ground wire is required to be grounded at one point. But also because the AC distribution system is grounded system， the neutral line is grounded at the transformer end; if the power supply network is repeatedly grounded， there is no obvious practical impact on the power supply load， so people do not pay much attention to it. After the introduction of AC system insulation monitoring， multi-point grounding of neutral line will cause interference to insulation monitoring. This paper analyzes the influence of multi-point grounding of neutral line in principle， and puts forward the fault monitoring method.

Key words：neutral multi-point grounding; multi-point grounding fault; leakage current