尚麗杰 喬艷花 王海濤

河南煤化集團(tuán)中原大化電器公司

淺談中高壓電網(wǎng)中性點(diǎn)接地方式

尚麗杰 喬艷花 王海濤

河南煤化集團(tuán)中原大化電器公司

星形連接變壓器或發(fā)電機(jī)的中性點(diǎn)，即電力系統(tǒng)的中性點(diǎn)的運(yùn)行方式，是一個(gè)十分復(fù)雜的問題。它關(guān)系到絕緣水平、通信干擾、接地保護(hù)方式、電壓等級(jí)、系統(tǒng)接線等很多方面。接地方式的選擇直接影響到電力運(yùn)行的安全性!穩(wěn)定性和經(jīng)濟(jì)性.本文就我國比較常見的四種中性點(diǎn)接地方式的特點(diǎn)和適用范圍做了分析比較和歸納。

接地；大電流；消弧線圈；電容電流

電力系統(tǒng)的中性點(diǎn)接地方式有：不接地、經(jīng)電阻接地、經(jīng)電抗接地、經(jīng)消弧線圈接地、直接接地等幾種。我國220Kv及以上電網(wǎng)一般采用大電流接地方式，即中性點(diǎn)直接接地方式和中性點(diǎn)經(jīng)小電阻接地方式；110Kv～154Kv的電力網(wǎng)，在我國，舊有的154Kv電力網(wǎng)是經(jīng)消弧線圈接地的，而110Kv電力網(wǎng)大部分采用直接接地方式，小部分采用經(jīng)消弧線圈接地的方式。6Kv～35Kv配電網(wǎng)一般采用小電流接地方式，即中性點(diǎn)非直接接地方式，主要有以下三種：不接地、經(jīng)消弧線圈接地及經(jīng)高電阻接地.

下面簡要介紹一下中性點(diǎn)直接接地、不接地、經(jīng)消弧線圈接地和經(jīng)電阻接地四種接地方式的特點(diǎn)：

1 中性點(diǎn)直接接地

我國220Kv及以上電網(wǎng)一般采用大電流接地方式，即中性點(diǎn)直接接地方式，中性點(diǎn)電位固定為地電位，發(fā)生單相接地故障時(shí)，通過大地形成回路,就形成單相短路，通過接地點(diǎn)的短路電流很大，要燒毀電氣設(shè)備。因此，發(fā)生接地故障后，電力網(wǎng)不能再繼續(xù)運(yùn)行供電，此時(shí)，繼電保護(hù)應(yīng)立即動(dòng)作于跳閘，切除故障。

由于發(fā)生單相故障時(shí)非故障相電壓不會(huì)升太高,暫態(tài)過電壓水平也較低,系統(tǒng)設(shè)備承受過電壓時(shí)間也較短。大電流接地系統(tǒng)系統(tǒng)產(chǎn)生的內(nèi)過電壓最低,所以，大電流接地系統(tǒng)可使整個(gè)系統(tǒng)設(shè)備絕緣水平降低，從而大幅降低造價(jià)。但是大電流接地系統(tǒng)在發(fā)生單相接地時(shí)所產(chǎn)生的大電流對(duì)通訊系統(tǒng)的干擾影響很大,當(dāng)電力線路與通訊線路平行走向時(shí)，由于耦合產(chǎn)生感應(yīng)電壓，會(huì)對(duì)通訊造成干擾。

2 中性點(diǎn)不接地

適用于單相接地故障電容電流低于10A以下的線路，以架空線路為主，尤其是農(nóng)村10Kv配電網(wǎng),此類型電網(wǎng)瞬間單相接地故障率占60%～70%.

在這種系統(tǒng)中，當(dāng)各相對(duì)地電容不相等時(shí)，即使在正常運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，中性點(diǎn)對(duì)地電位也不再是零，通常這種情況叫“中性點(diǎn)位移”，即中性點(diǎn)不再是地電位了，而是和大地有電位差。這種現(xiàn)象的產(chǎn)生多是由于架空線路排列不對(duì)稱而又換位不完全的緣故。

假設(shè)理想狀態(tài)下，各相對(duì)地電容完全相等，在這種系統(tǒng)中，當(dāng)一相發(fā)生接地時(shí)，其結(jié)果為：

2.2 各相間電壓大小和相位沒有變化，三相保持平衡，所以單相接地時(shí)可以繼續(xù)運(yùn)行一段時(shí)間，為排除故障點(diǎn)贏得時(shí)間。但不允許長期接地運(yùn)行，尤其是發(fā)電機(jī)直接供電的電力系統(tǒng)，否則，會(huì)惡化成兩相短路。所以在這種系統(tǒng)中，一般應(yīng)裝設(shè)絕緣監(jiān)視。當(dāng)發(fā)生單相接地時(shí)，應(yīng)及時(shí)發(fā)出信號(hào)，使值班人員迅速采取措施，盡快消除故障，最多不能超過2小時(shí)。

2.3 當(dāng)接地電流大于5A時(shí)，可能在接地點(diǎn)引起“弧光接地”，“弧光接地”的持續(xù)間歇電弧可能引起線路的諧振現(xiàn)象而產(chǎn)生過電壓，損壞電氣設(shè)備或發(fā)展成為相間短路，這時(shí)應(yīng)裝設(shè)動(dòng)作與跳閘的接地保護(hù)裝置

3 中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地

適用于單相接地故障電容電流大于10A，瞬間性單相接地故障較多的架空線路為主的配電網(wǎng)。

消弧線圈是一個(gè)具有鐵芯的電感線圈，利用它能消除接地處的電弧以及由它說產(chǎn)生的危害。

這種中性點(diǎn)接地方式主要是利用消弧線圈的感性電流IL去補(bǔ)償接地點(diǎn)的電容電流IC。這兩個(gè)電流剛好相位相反。當(dāng)IL>IC時(shí)，稱為過補(bǔ)償；當(dāng)IL=IC，成為完全補(bǔ)償；當(dāng) IL< IC時(shí)，稱為欠補(bǔ)償。

初看起來，采用完全補(bǔ)償使接地電流為零，是很理想的，但實(shí)際上這樣做事很有問題的。因?yàn)椴捎猛耆a(bǔ)償時(shí)，容抗等于感抗，系統(tǒng)發(fā)生串聯(lián)諧振，串聯(lián)諧振電路內(nèi)產(chǎn)生很大的電流，這個(gè)大電流將在消弧線圈的阻抗上形成很大的壓降，使中性點(diǎn)對(duì)地電位大大升高，可能使設(shè)別的絕緣損壞。因此，一般系統(tǒng)是不會(huì)采用完全補(bǔ)償?shù)姆绞降摹?/p>

不論是欠補(bǔ)償或者是過補(bǔ)償，都可以減少故障電流而達(dá)到減小中性點(diǎn)位移過電壓的目的。但是，在實(shí)際上都采用過補(bǔ)償?shù)姆绞?，原因?yàn)椋?/p>

（1）保留一定裕度，利于電網(wǎng)的擴(kuò)建。

（2）欠補(bǔ)償時(shí)，若改變運(yùn)行方式，切除部分線路時(shí)，容易轉(zhuǎn)變?yōu)榻咏耆a(bǔ)償，產(chǎn)生諧振過電壓。

按規(guī)定，只有當(dāng)消弧線圈容量不足時(shí)，才允許短時(shí)間以欠補(bǔ)償?shù)姆绞竭\(yùn)行，并脫諧度 一般不能超過10%。脫諧度υ的計(jì)算公式如下：

4 中性點(diǎn)經(jīng)電阻接地

中性點(diǎn)接地方式分為高電阻、中電阻和小電阻接地三種方式。高電阻和中電阻接地為小電流接地方式，小電阻接地為大電流接地方式。

對(duì)于大容量以電纜線路為主的電力系統(tǒng)，電容電流往往比較大，要超過30A，如果使用經(jīng)消弧線圈接地方式，一方面調(diào)諧工作有難度，另一方面也會(huì)增加不少投資。這種情況下一般就使用中性點(diǎn)經(jīng)電阻接地的運(yùn)行方式。

電阻是耗能元件，接地故障時(shí)，大量的電容電荷通過電阻得以釋放，可以防止間歇性電弧接地過電壓，限制接地電流。同時(shí)電阻也是諧振的阻壓元件，可以有效的防止諧振過電壓。

4.1 高電阻接地多用于電容電流為10A或稍大的系統(tǒng)內(nèi)。可以帶故障運(yùn)行2h，保障系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性。

4.2 中電阻接地多用于電容電流比10A大得多的電力系統(tǒng)內(nèi)。接地電阻值的選擇與接地電流相配合，保證繼電保護(hù)有足夠的靈敏度，及時(shí)切除故障線路，不至于引起過高的過電壓，也不對(duì)通信線路有所干擾。對(duì)于要求有可靠電源的系統(tǒng)，必須有備用電源。

4.3 小電阻接地多用于電容電流很大的大容量的系統(tǒng)內(nèi)。當(dāng)單根電纜電容電流較大時(shí)，小電阻接地系統(tǒng)也可以采用加裝適當(dāng)補(bǔ)償?shù)姆椒▉硖岣呃^電保護(hù)的靈敏度。也是不允許帶故障運(yùn)行，可靠性較低。

結(jié)語

不管是發(fā)電機(jī)還是變壓器，中性點(diǎn)接地是一個(gè)很值得研究的復(fù)雜問題。牽涉的知識(shí)很多，現(xiàn)有的任何一種接地方式都有它的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)。我們要視實(shí)際情況來選擇最優(yōu)的中性點(diǎn)接地方式。個(gè)人認(rèn)為，幾種接地方式的綜合使用會(huì)是不錯(cuò)的研究方向。總之，系統(tǒng)的安全、可靠、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行沒有百分之百。我們只有不斷的努力，力爭更好、更更好！

[1]進(jìn)網(wǎng)作業(yè)電工培訓(xùn)教材,上冊(cè).遼寧科學(xué)技術(shù)出版社，1992年12月

[2]電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析,第二版.中國電力出版社，1995年11月

[3]電力系統(tǒng)中性點(diǎn)接地方式選擇、設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)行與改造實(shí)用手冊(cè).清華大學(xué)出版社，2004年

10.3969/j.issn.1001-8972.2012.11.022