常雯雪

（廣東電網(wǎng)公司 珠海供電局，廣東 珠海 519000）

1 引言

在電力體系結(jié)構(gòu)中，中性點(diǎn)的接地模式主要有：以電氣裝備的中性點(diǎn)與地的連接模式進(jìn)行明確， 電氣儀器裝備的中性點(diǎn)是發(fā)電系統(tǒng)中的主要裝備。 現(xiàn)階段國(guó)家統(tǒng)一使用的接地方式有以下幾種： 第一種是中性點(diǎn)接地模式， 第二種是中性點(diǎn)消弧線(xiàn)圈， 第三種是中性點(diǎn)經(jīng)電阻接地， 第四種是中性點(diǎn)直接接地模式。

現(xiàn)階段，我國(guó)不同級(jí)別的電力體系中，中性點(diǎn)運(yùn)行方式如下：（1）電壓超過(guò)110kV 的電網(wǎng)系統(tǒng)中，需要重點(diǎn)考慮的是過(guò)電壓的降低以及絕緣性能的提高， 將其中一小部分中性點(diǎn)的弧線(xiàn)降到最低，都要通過(guò)中性點(diǎn)的直接接地模式與手段來(lái)進(jìn)行。 （2）電壓在3-10kV 范圍內(nèi)的電網(wǎng)系統(tǒng)中，必須要考慮到供電穩(wěn)定性與容易出現(xiàn)隱患的地方， 通常情況下必須要使用不接地的運(yùn)行模式。在所連接的電流少于30A 的情況下，通過(guò)弧線(xiàn)圈來(lái)連接地線(xiàn)。（3）lkV 以下電網(wǎng)，必須做好絕緣工作，縮小故障范圍，通過(guò)不同方式來(lái)選擇接地模式，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際確定。 （4）220V、380V 的三相四線(xiàn)制電網(wǎng)，從安全用電角度考慮，中性點(diǎn)直接接地。

2 四種中性點(diǎn)接地方式的介紹

2.1 中性點(diǎn)直接接地手段

中性點(diǎn)接地體系，其實(shí)就是中性點(diǎn)直接連地與小電阻連電的模式，同時(shí)又稱(chēng)為大電流聯(lián)電。

圖1 中性點(diǎn)直接接地方式示意圖

將中性點(diǎn)直接和地連接的優(yōu)點(diǎn)：（1）當(dāng)中性點(diǎn)直接接地體系出現(xiàn)單相接地的情況時(shí)， 非故障相的相電壓不會(huì)出現(xiàn)任何變動(dòng)。這時(shí)用電線(xiàn)中流動(dòng)的電流是短路電流，使線(xiàn)路保護(hù)裝置迅速動(dòng)作，通過(guò)跳閘或者斷路來(lái)防止事故發(fā)生變化，對(duì)系統(tǒng)其它部件的正常運(yùn)轉(zhuǎn)產(chǎn)生重大影響。（2）在中性點(diǎn)接地系統(tǒng)發(fā)生變化的時(shí)候，因?yàn)檫B地的電流量過(guò)于龐大，繼電保護(hù)一般都能迅速而準(zhǔn)確地將出現(xiàn)問(wèn)題的線(xiàn)路斷開(kāi)，雖然保護(hù)裝置簡(jiǎn)陋但是穩(wěn)定性良好。

中性點(diǎn)直接接地模式的不足之處：（1）發(fā)電的穩(wěn)定性弱，沒(méi)有小接地電流體系大。 另外，其接地點(diǎn)處還存在很大的跨步電壓與其它電壓，很容易出現(xiàn)各種事故問(wèn)題。 （2）中性點(diǎn)直接接地體系，在出現(xiàn)單相接地的時(shí)候產(chǎn)生的電流也會(huì)很大，干擾通訊系統(tǒng)的正常運(yùn)行， 尤其是在電力線(xiàn)路與通訊線(xiàn)路互相平衡的情況下更為嚴(yán)重，因?yàn)榕己细卸霈F(xiàn)的問(wèn)題，影響通訊效應(yīng)。

2.2 中性點(diǎn)不接地方式

中性點(diǎn)不接地形式，也就是中性點(diǎn)對(duì)地絕緣，適用于農(nóng)村10kV 架空線(xiàn)路為主的輻射形或樹(shù)狀形的供電網(wǎng)絡(luò)。 在使用的過(guò)程中，如果出現(xiàn)單相接地問(wèn)題，流過(guò)故障點(diǎn)的電流的值很小，所以又可以將其稱(chēng)作是小電流接地體系。

圖2 中性點(diǎn)不接地方式的構(gòu)造圖

中性點(diǎn)不接地模式的優(yōu)勢(shì)：（1）構(gòu)造簡(jiǎn)易，無(wú)需添加任何裝備儀器，可以在很大程度上降低投資成本。 （2）單相接地不形成短路回路，所以單相接地電流小。

中性點(diǎn)不接地模式的不利因素：（1）由于中性點(diǎn)具有一定的絕緣性能，電網(wǎng)對(duì)地電容中儲(chǔ)存的能量沒(méi)有釋放通路。 當(dāng)出現(xiàn)弧光接地的情況時(shí)，電弧會(huì)發(fā)生反復(fù)熄滅與重燃，向電容反復(fù)充電。 由于對(duì)地電容中的能量不能釋放， 使得電壓的數(shù)值不斷攀高，從而產(chǎn)生弧光接地過(guò)電壓或諧振過(guò)電壓，上升的幅度十分巨大，最終會(huì)影響設(shè)備的性能。 （2）如果接地運(yùn)行的耗時(shí)過(guò)多，很容易造成短路問(wèn)題。 同時(shí)這一問(wèn)題也會(huì)使整個(gè)電網(wǎng)體系出現(xiàn)過(guò)電壓現(xiàn)象。 如果電壓過(guò)大，而且長(zhǎng)時(shí)間如此，則在這一變化過(guò)程中，還有可能會(huì)出現(xiàn)兩點(diǎn)接地故障危險(xiǎn)，導(dǎo)致問(wèn)題惡化。

2.3 中性點(diǎn)經(jīng)電阻接地模式

中性點(diǎn)經(jīng)電阻接地模式，即在中性點(diǎn)與大地之間接入一定電阻值的電阻。 由于這一接地模式中的電阻值的大小不確定，所以完全可以將中性點(diǎn)按照電阻模式劃分成為下面幾種形式：高電阻、低電阻、中等電阻。

圖3 中性點(diǎn)經(jīng)電阻接地方式示意圖

中性點(diǎn)經(jīng)電阻接地模式的優(yōu)勢(shì)：在體系對(duì)地電容形成并聯(lián)回路的情況下，中性點(diǎn)電阻就是一個(gè)能量消耗元件， 同時(shí)又是電容電荷釋放元件和諧振的阻壓元件。 在減少諧振過(guò)電壓和間歇性電弧接地過(guò)電壓方面它能夠發(fā)揮出很大的作用， 所以值得推廣。 也可將其他類(lèi)型的過(guò)電壓限制到較低的水平，使發(fā)生異地兩相接地的可能性減小。

中性點(diǎn)經(jīng)電阻接地方式的缺點(diǎn)：（1）在通過(guò)低電阻完成接地工作時(shí)，出現(xiàn)問(wèn)題的電流的電量會(huì)大幅度增加，導(dǎo)致各種問(wèn)題的出現(xiàn)。經(jīng)高阻接地電流量必須要控制在一定的范圍內(nèi)，通常情況下最好不要超過(guò)4～5 倍，因此高阻接地受到很大的約束。 （2）當(dāng)接地?cái)嗦菲魈幱谔_(kāi)狀態(tài)時(shí)，供電可靠性會(huì)降低，尤其是架空線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)，頻繁的分、合閘讓斷路設(shè)備和其他一些儀器設(shè)備處于受限狀態(tài)。

2.4 中性點(diǎn)經(jīng)消弧線(xiàn)圈接地方式

中性點(diǎn)不接地電網(wǎng)出現(xiàn)單相接地情況時(shí)，將接地點(diǎn)必須要經(jīng)過(guò)的整個(gè)體系的對(duì)地電容電流，如果力量過(guò)大，就會(huì)導(dǎo)致接地弧光過(guò)電壓過(guò)大，導(dǎo)致整體范圍內(nèi)的電壓值升高，引起絕緣體的破損，導(dǎo)致各個(gè)接地線(xiàn)路斷裂，引起停電問(wèn)題。 為了避免出現(xiàn)這種現(xiàn)象，可以在中性點(diǎn)中加入一個(gè)電感線(xiàn)圈，在完成接地時(shí)就會(huì)有電流從中通過(guò)，此電流和原系統(tǒng)中的電容電流會(huì)相互融合，有效減少電流引起的故障問(wèn)題， 將這種模式稱(chēng)作消弧線(xiàn)圈的接地模式。

圖4 中性點(diǎn)經(jīng)消弧線(xiàn)圈接地方式示意圖

中性點(diǎn)經(jīng)消弧線(xiàn)圈接地模式的優(yōu)勢(shì)：將這種接地模式應(yīng)用到電網(wǎng)系統(tǒng)中，如果出現(xiàn)單相接地問(wèn)題，那么經(jīng)過(guò)消弧線(xiàn)圈的電流就是電感性電流，這種電流是對(duì)電容電流的一種補(bǔ)償。 這種接地電流補(bǔ)償性作用很強(qiáng)大，能夠保障發(fā)電工作的正常進(jìn)行，對(duì)電弧的重燃有很好的控制性能， 可減少高幅值電弧接地過(guò)電壓出現(xiàn)的可能性。

該種接地模式的劣勢(shì)：（1）在這種接地模式下很難找到引發(fā)事故的線(xiàn)路故障。 （2）消弧線(xiàn)圈本身是感性元件，和對(duì)地電容構(gòu)成諧振回路，在具體的環(huán)境中很容易產(chǎn)生電壓過(guò)大的問(wèn)題；中性點(diǎn)經(jīng)消弧線(xiàn)圈接地對(duì)弧光接地電壓的水平會(huì)產(chǎn)生很大的影響，會(huì)導(dǎo)致弧光接地電壓壓力的上升。

3 四種接地方式的綜合比較

電力系統(tǒng)中性點(diǎn)接地方式的選擇原則為：電力系統(tǒng)過(guò)電壓與絕緣配合；滿(mǎn)足繼電保護(hù)要求；保證供電可靠性；減少對(duì)信息系統(tǒng)的干擾。 下面對(duì)這四種接地方式進(jìn)行綜合比較。

3.1 電力設(shè)備和線(xiàn)路的絕緣水平

和不直接接地時(shí)電壓的數(shù)值相比，中性點(diǎn)直接接地電力網(wǎng)的絕緣水平要明顯少20%左右的量， 根據(jù)額定電壓數(shù)值大小的不同，接地設(shè)備的絕緣程度在經(jīng)濟(jì)效益上也有明顯的降低。當(dāng)電力系統(tǒng)中的電壓超過(guò)110kV 時(shí)， 變壓器等電氣設(shè)備的造價(jià)大約與絕緣水平成比例增加，當(dāng)電力系統(tǒng)中電壓的大小超過(guò)3～10kV時(shí)，絕緣水平較其它情況下也要大很多。

3.2 繼電保護(hù)動(dòng)作可靠性

中性點(diǎn)不接地或經(jīng)消弧線(xiàn)圈接地的體系中，單相接地只有少量的電流通過(guò)， 對(duì)此采取一定的保護(hù)措施可能具有很大的難度；中性點(diǎn)直接接地的電力系統(tǒng)中，接地電流較大，對(duì)其進(jìn)行保護(hù)簡(jiǎn)單易行，系統(tǒng)穩(wěn)定性較好。

3.3 供電的可靠性

在電力系統(tǒng)中單相接地體系具有很大的可選擇性。 中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)單相接地電流很大，而且加強(qiáng)的速度比較快，對(duì)供電的穩(wěn)定性有著很大的影響。 當(dāng)出現(xiàn)一些小規(guī)模的問(wèn)題時(shí)可以及時(shí)進(jìn)行彌補(bǔ)與調(diào)整，不過(guò)在短時(shí)間內(nèi)很容易造成巨大的沖擊，造成各種儀器裝備的損耗。 另外，因?yàn)槿菀壮霈F(xiàn)跳閘等問(wèn)題，所以需要多次對(duì)其進(jìn)行維修檢查。 中性點(diǎn)不接地、中性點(diǎn)經(jīng)電阻接地和中性點(diǎn)經(jīng)消弧線(xiàn)圈接地等小接地電流系統(tǒng)都可以防止出現(xiàn)這種問(wèn)題，出現(xiàn)問(wèn)題的時(shí)候還可以持續(xù)運(yùn)行1～2h，可在這段時(shí)間段內(nèi)將所有的問(wèn)題全部排除。

4 500kV 國(guó)安站的中性點(diǎn)接地方式介紹

隨著電網(wǎng)體系的不斷擴(kuò)展， 終端電網(wǎng)體系的不斷增大，國(guó)內(nèi)500kV 電網(wǎng)在2010年前后都會(huì)變成密集型的雙/多環(huán)網(wǎng)，會(huì)出現(xiàn)以下問(wèn)題：（1）體系的不斷增大，網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)牢固性的增加，緊密性程度的加重，都會(huì)導(dǎo)致短路電流量的增加。 （2）規(guī)模巨大的發(fā)電廠多臺(tái)升壓變壓器中性點(diǎn)直接死接地， 使本站或附近變電站的零序電抗急劇下降，導(dǎo)致單相短路電流增大，會(huì)大于或接近于三相短路電流。

就國(guó)安站而言， 也出現(xiàn)了以上問(wèn)題。 國(guó)安站及近區(qū)主要500kV 變電站中500kV 及220kV 母線(xiàn)短路電流如表1 所示。

表1 2011年國(guó)安站及近區(qū)各500kV 站短路電流 單位：kA

國(guó)安站、桂山站正常方式下均是兩臺(tái)主變合母運(yùn)行，其中國(guó)安220kV 母線(xiàn)三相短路電流為44.1kA， 單相短路電流達(dá)到51.7kA，超過(guò)50kA，并高于三相短路電流7.6kA。 桂山站三相短路電流為42.4kA，單相短路電流為51.0kA，超過(guò)50kA，同時(shí)高于三相短路電流8.6kA，均需采取措施，降低單相短路電流。

“十二五”期間，國(guó)安站近區(qū)新增500kV 加林站、上稔站以及臺(tái)山核電站。加林站投產(chǎn)后，珠海電網(wǎng)通過(guò)4 回500kV 線(xiàn)路與主網(wǎng)相連，與中山電網(wǎng)之間具備220kV 電網(wǎng)解環(huán)運(yùn)行的條件。珠海電網(wǎng)與中山電網(wǎng)斷開(kāi)220kV 聯(lián)絡(luò)， 珠海地區(qū)考慮將國(guó)安站和加林站合成一個(gè)供電區(qū)，通過(guò)珠?！珖?guó)安雙回線(xiàn)路聯(lián)絡(luò)運(yùn)行。 該運(yùn)行情況下，國(guó)安站220kV 三相短路電流為46.1kA，單相短路電流為52.4kA，大于三相短路電流，且超過(guò)國(guó)安站220kV 側(cè)斷路器的開(kāi)關(guān)容量，需采取措施降低國(guó)安站的單相短路電流水平，提高珠海電網(wǎng)供電的靈活性及可靠性。

綜上所述， 為限制2011年、2015年國(guó)安站單相短路電流，提高國(guó)安站及珠海電網(wǎng)近區(qū)供電可靠性， 增強(qiáng)國(guó)安站短路電流水平對(duì)電網(wǎng)發(fā)展的適應(yīng)性， 提高國(guó)安站及中珠電網(wǎng)運(yùn)行方式的靈活性，有必要在國(guó)安站主變中性點(diǎn)加裝小電抗，限制220kV 母線(xiàn)的單相短路電流。

由圖可見(jiàn)，接地方式采用的電氣接線(xiàn)為：變壓器中性點(diǎn)接小電抗，在小電抗前并聯(lián)放電間隙、避雷器保護(hù)，在小電抗兩端裝設(shè)旁路刀閘。 可以通過(guò)旁路刀閘轉(zhuǎn)換到直接接地，從而變壓器可以實(shí)現(xiàn)直接接地和小電抗接地之間的切換， 同時(shí)可用于小電抗的檢修維護(hù)。 遠(yuǎn)期電容隔直裝置通過(guò)隔離刀閘串聯(lián)在小電抗后，若小電抗故障或需檢修，通過(guò)閉合旁路刀閘退出小電抗，不影響電容隔直裝置的運(yùn)行。

圖5 中性點(diǎn)經(jīng)小電抗接地方式示意圖

表2 2011年國(guó)安站主變小電抗容量分析結(jié)果 單位：kA

由表2 可見(jiàn)，對(duì)于降低500kV 單相短路電流，中性點(diǎn)經(jīng)小電抗接地效果不明顯。 但是，在500kV 變電站220kV 側(cè)單相短路通過(guò)的電流量需要被加以控制的情況下， 采用中性點(diǎn)經(jīng)小電抗接地是可以達(dá)到理想效果的最佳措施， 具體數(shù)值的大小可以控制在高、中壓Uk%值的1/10～1/3 的范圍內(nèi)。 所以，通常情況下，中性點(diǎn)絕緣水平大約相當(dāng)于由原來(lái)死接地的35kV 級(jí)提高到63kV 級(jí)，能夠滿(mǎn)足實(shí)際發(fā)電所需。 所以，當(dāng)自耦變壓器中性點(diǎn)經(jīng)小電抗接地后，各種數(shù)值就會(huì)發(fā)生變化，其高、中、低壓三個(gè)繞組的零序電抗都會(huì)對(duì)電阻的大小產(chǎn)生很大的阻礙。

5 結(jié)語(yǔ)

中性點(diǎn)接地模式關(guān)系到方方面面的問(wèn)題，能夠保證供電系統(tǒng)的安全性、可靠性以及設(shè)備狀況的穩(wěn)定性，對(duì)于電壓保護(hù)，電磁兼容等方面的問(wèn)題都可以進(jìn)行很好的處理，對(duì)電力系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與運(yùn)行有著重大作用。 因此，對(duì)中性點(diǎn)接地方式選擇時(shí)，應(yīng)根據(jù)實(shí)際需要具體分析，盡可能做到既滿(mǎn)足供電系統(tǒng)的要求，又達(dá)到節(jié)省投資的目的。

[1]劉慶，徐瑜.關(guān)于10kv 配電系統(tǒng)中性點(diǎn)經(jīng)小電阻接地方式的探討[J].電氣開(kāi)關(guān)，2007（03）.

[2]毛敬偉.淺析電力系統(tǒng)中性點(diǎn)不同工作方式下的單相接地[J].科學(xué)之友，2008（05）.

[3]劉江.供電系統(tǒng)中性點(diǎn)接地方式的探討[J].電子科學(xué)，2009（20）.