張 宇

（東北電業(yè)管理局第四工程公司，遼寧 遼陽 111000）

淺談電廠廠用電中性點(diǎn)接地方式

張 宇

（東北電業(yè)管理局第四工程公司，遼寧 遼陽 111000）

針對(duì)電廠廠用電中性點(diǎn)應(yīng)選擇哪種接地方式的問題，通過對(duì)接地電流和不同接地方式的分析，探討了最能使供電安全可靠的接地方式。

電廠；廠用電；中性點(diǎn)；接地方式

我國(guó)電廠廠用電采用經(jīng)消弧線圈接地和不接地方式，已經(jīng)很多年了，但近年來隨著電廠廠用電的容量和電纜線路的日益增加，系統(tǒng)單相接地電容電流不斷增大，且運(yùn)行方式經(jīng)常變化，這使消弧線圈的調(diào)整變得越來越困難。單相接地時(shí)間長(zhǎng)了，可能發(fā)展成為兩相短路，進(jìn)而導(dǎo)致單相接地故障擴(kuò)展為事故。

1 單相接地電容電流

中性點(diǎn)不接地方式在中壓電網(wǎng)中，僅是一種短期的過渡方式，最終還是要過度到經(jīng)消弧線圈或小電阻接地方式。在改造前，還需要對(duì)電網(wǎng)中的電容電流進(jìn)行計(jì)算和測(cè)量，為改造提供技術(shù)數(shù)據(jù)。

中壓電網(wǎng)單相接地電容電流由以下部分構(gòu)成：系統(tǒng)中所有電氣連接的全部線路（電纜線路、架空線路）的電容電流；系統(tǒng)中相與地之間跨接的電容器產(chǎn)生的電容電流；因變配電設(shè)備造成的電網(wǎng)電容電流的增值。

系統(tǒng)中電容電流的計(jì)算，有一個(gè)公式：

式中，

Σic指的是電網(wǎng)上單相接地電容電流之和；

Σic1是線路和電纜單相接地電容電流之和；

Σic2是系統(tǒng)中相與地間跨接的電容器產(chǎn)生的電容電流之和；

k%是配電設(shè)備造成的電網(wǎng)電容電流的增值。10 kV取16%，35 kV取13%。

掌握了系統(tǒng)中電容電流的計(jì)算方法之后，為了準(zhǔn)確選擇和合理配置消弧線圈的容量，還應(yīng)對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行中單相電容電流進(jìn)行實(shí)測(cè)。微機(jī)在線實(shí)時(shí)檢測(cè)裝置，為實(shí)測(cè)網(wǎng)上單相電容電流提供了快速準(zhǔn)確的手段，其原理是：檢測(cè)系統(tǒng)的不平衡電壓E0，并以一定的采樣周期檢測(cè)線電壓U AB、中性點(diǎn)位移電壓U0及中性點(diǎn)位移電流I0。根據(jù)

這個(gè)公式，可以計(jì)算出單相接地電容電流。

式中，

Xc為系統(tǒng)對(duì)地容抗，因

其中Ic為單相接地電容電流。

單相電容電流的檢測(cè)，也可以采用偏置電容法和中性點(diǎn)外加電容法，在測(cè)試中，可以選用幾種不同容量的C f（所加的偏置電容）測(cè)出幾組數(shù)據(jù)，利用移動(dòng)平均值獲得單相接地電容電流，以減少測(cè)試中的誤差。

2 三種不同的接地方式

依照我國(guó)中壓配電系統(tǒng)的規(guī)定，中性點(diǎn)接地的方式主要有三種，即中性點(diǎn)絕緣接地、中性點(diǎn)經(jīng)小電阻進(jìn)行接地、中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈進(jìn)行接地。以上三種接地方式在實(shí)際的應(yīng)用中都分別具有不同的有缺點(diǎn)，這其中，對(duì)于小電阻接地與消弧線圈接地這兩種方式的優(yōu)劣比較，始終都存在各不相同的觀點(diǎn)，相持不下，沒有定論。

2.1 中性點(diǎn)不接地

中性點(diǎn)不接地這一方式在我國(guó)10 kV配電網(wǎng)當(dāng)中的應(yīng)用較為普遍。若這一接地方式在運(yùn)行的過程當(dāng)中發(fā)生單相接地的故障，故障點(diǎn)處流過的電流只是電網(wǎng)對(duì)地電容的電流，由于電壓為10 kV的配電系統(tǒng)中可以將I jd控制在10 A以下，因此接地的電弧能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)熄滅，雖然這時(shí)候健全相的電壓會(huì)有所升高，但整個(gè)系統(tǒng)依然處于對(duì)稱狀態(tài)，所以系統(tǒng)依然可以在帶故障的情況下連續(xù)供電，當(dāng)然，這種供電狀態(tài)持續(xù)的并不長(zhǎng)，大概在兩個(gè)小時(shí)左右，但從供電效果上來看，實(shí)現(xiàn)了供電可靠性的相對(duì)提高；另外，這種中性點(diǎn)的接地方式無需其他的附加設(shè)備，只要配有相應(yīng)的絕緣監(jiān)察性的裝置，就可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)單相接地的故障，并迅速作出相應(yīng)的處理，避免因單相故障的長(zhǎng)期存在而發(fā)展成為危害性更大的相間短路的故障。

但是，中性點(diǎn)不接地這一中性點(diǎn)設(shè)置方式中，中性點(diǎn)是對(duì)地絕緣的，所以當(dāng)弧光接地發(fā)生的時(shí)候，對(duì)地電容當(dāng)中的能量無法得到釋放，這使得弧光接地或諧振出現(xiàn)過電壓，過電壓的數(shù)值通常能達(dá)到2—3.5U xg，這無疑會(huì)對(duì)設(shè)備的絕緣造成一定威脅；另外，當(dāng)前使用較普遍的小電流的接地系統(tǒng)當(dāng)中，選線裝置在選線的準(zhǔn)確率上存在不足，不能夠及時(shí)、準(zhǔn)確地對(duì)接地故障發(fā)生的線路進(jìn)行有效檢測(cè)。所以，當(dāng)單相接地故障發(fā)生后，通過人工試?yán)椒ㄈふ医拥攸c(diǎn)成為最常用的手段，而這也難免會(huì)導(dǎo)致非故障線路出現(xiàn)不必要的停電問題。

2.2 中性點(diǎn)經(jīng)小電阻進(jìn)行接地

中性點(diǎn)經(jīng)小電阻進(jìn)行接地，這一方式主要是指將中性點(diǎn)和大地兩者之間適當(dāng)接入電阻，所接入的電阻應(yīng)當(dāng)具備一定的阻止。這種方式可看做是一種介于中性點(diǎn)直接接地與中性點(diǎn)不接地兩種方式之間的接地方式，當(dāng)前這種方式被以美國(guó)為主的部分國(guó)家所采用。這種方式通常被用來進(jìn)行對(duì)線路中過剩電荷的泄放，從而對(duì)弧光接地的過電壓進(jìn)行限制；另外，在這一接地方式當(dāng)中，通產(chǎn)選擇阻值較小的電阻（工程電阻選取一般為10～20Ω）。系統(tǒng)進(jìn)行單相接地時(shí)，接地點(diǎn)處流過的電流應(yīng)控制在10～500 A之間，通過這一電流來完成零序保護(hù)動(dòng)作的啟動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)線路中單相故障的快速切除。

不同于其他兩種中性點(diǎn)的接地方式，經(jīng)小電阻進(jìn)行接地這一方式，具備其一定的特殊性，具體來看，主要表現(xiàn)為以下幾點(diǎn)：

（1）中性點(diǎn)通過小電阻進(jìn)行接地的系統(tǒng)可以進(jìn)行零序過流的配置及限流速斷的保護(hù)。當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)單相接地的故障時(shí)，故障所處線路的零序保護(hù)能夠在0.5～2.0 s的時(shí)間內(nèi)將故障切除。

（2）正如我們所了解的一樣，電阻是一種耗能的元件，同時(shí)也是一種阻尼性的元件，接入一定的電阻，其實(shí)就是在諧振的回路當(dāng)中串接了一個(gè)阻尼電阻，而在電阻阻尼的作用下，能夠避免形成諧振的過電壓。相關(guān)試驗(yàn)結(jié)果證明，接地電阻的阻值不高于1500Ω的情況下，通常是能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)系統(tǒng)內(nèi)各種諧振的過電壓的消除。

（3）中性點(diǎn)不接地以及經(jīng)消弧線圈進(jìn)行接地這兩種中性點(diǎn)接地的系統(tǒng)當(dāng)中，健全相過電壓的水平可以超過3倍的相電壓，但卻會(huì)對(duì)設(shè)備的絕緣水平產(chǎn)生一定危害；小電阻接地的系統(tǒng)當(dāng)中，接地電弧出現(xiàn)第一次自動(dòng)熄滅之后，系統(tǒng)當(dāng)中對(duì)地電容里殘余的電荷會(huì)通過小電阻進(jìn)行及時(shí)的泄放，所以過電壓的幅值不會(huì)很高，自然也不會(huì)有很高的過電壓產(chǎn)生；而健全相的過電壓要低于3倍相的電壓，所以通常不會(huì)對(duì)設(shè)備的絕緣產(chǎn)生影響。

（4）在中性點(diǎn)經(jīng)小電阻進(jìn)行接地的方式當(dāng)中，若系統(tǒng)出現(xiàn)單相故障，不管故障是否是永久性的，故障線路都會(huì)自動(dòng)跳閘，所以這一中性點(diǎn)接地方式中，線路出現(xiàn)跳閘的次數(shù)相對(duì)較多；當(dāng)架空的絕緣導(dǎo)線出現(xiàn)斷線故障，而裸導(dǎo)線斷線所接觸到的是瀝青、沙礫以及混凝土等各種干燥地面的時(shí)候，接地的電流通常比較小，所以零序的保護(hù)動(dòng)作會(huì)因靈敏度不足而不會(huì)發(fā)生，這種情況下可能在一定程度上造成安全事故的發(fā)生。

2.3 中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈進(jìn)行接地

所謂的消弧線圈，其實(shí)就是一個(gè)裝設(shè)在配電網(wǎng)中性點(diǎn)位置的可調(diào)性的電感線圈，當(dāng)電網(wǎng)出現(xiàn)單相接地故障的時(shí)候，其通過提供感性電流的方式，來對(duì)單相接地的容性電流進(jìn)行補(bǔ)償。當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生單相接地時(shí)，采用這一接地方式，可以利用消弧線圈中電感電流對(duì)于接地電容的電流的補(bǔ)償作用，將流過接地點(diǎn)處的電流減小至10 A以下。此時(shí)，因接地電流的電容電流得到了有效的補(bǔ)償，所以單相的接地故障不會(huì)發(fā)展成為相間故障。因而經(jīng)消弧線圈進(jìn)行接地這一接地方式，在供電的可靠性上要高于經(jīng)小電阻進(jìn)行接地的方式。

當(dāng)然，這一中性點(diǎn)接地方式，也具備其區(qū)別于其他兩種接地方式的特點(diǎn)，具體來看主要表現(xiàn)為3個(gè)方面：

（1）故障點(diǎn)的接地電弧能夠進(jìn)行自行熄滅，這在某一程度提升了供電的穩(wěn)定性與可靠性。消弧線圈中的感性電流，能夠?qū)收系娜菪噪娏鬟M(jìn)行補(bǔ)償，將單相故障中接地的容性電流控制在10 A以下，所以，接地電弧能夠自行熄滅，避免重燃危險(xiǎn)的發(fā)生。

（2）能夠?qū)崿F(xiàn)接地工頻電流（殘流）的有效降低，使地電位得到提升，減少接地的電位差及跨步電壓的同事，又有效降低了其對(duì)信息系統(tǒng)的干擾和對(duì)低壓設(shè)備的反擊。

（3）傳統(tǒng)消弧線圈是需要進(jìn)行人工調(diào)諧的，這會(huì)使電網(wǎng)出現(xiàn)短時(shí)失去補(bǔ)償?shù)墓收?，同時(shí)也導(dǎo)致單相接地故障的電流得不到有效的控制。而自動(dòng)跟蹤補(bǔ)償?shù)南【€圈裝置，卻可以根據(jù)電網(wǎng)在運(yùn)行方式上的變化，及時(shí)、準(zhǔn)確地對(duì)消弧線圈中的電感值進(jìn)行調(diào)整，當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)單相接地故障的時(shí)候，消弧線圈內(nèi)的電感電流可以對(duì)接地點(diǎn)電容的電流進(jìn)行有效的補(bǔ)償，從而避免間歇性的弧光接地過電壓這一問題的產(chǎn)生。

3 中性點(diǎn)接地方式的選擇

供電的可靠性相對(duì)較高、對(duì)設(shè)備及人體的安全性較好、通訊的干擾較小、投入資金較少等，這些都是中性點(diǎn)不接地這一系統(tǒng)所具備的優(yōu)點(diǎn)，正因?yàn)檫@些系統(tǒng)運(yùn)行優(yōu)勢(shì)的存在，使得這一接地方式，更適宜在那些系統(tǒng)不大、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單、運(yùn)行方式?jīng)]有太大變化的系統(tǒng)當(dāng)中進(jìn)行運(yùn)用。

其次，中性點(diǎn)經(jīng)小電阻進(jìn)行接地的方式，主要具備過電壓較小的優(yōu)勢(shì)，所以其系統(tǒng)的電纜絕緣水平上的選擇較低，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)投入資金的有效控制。

另外，對(duì)于主要應(yīng)用架空線路的系統(tǒng)，其單相接地多為瞬時(shí)的故障，不管是單相還是多相故障，這一接地的方式一概都出現(xiàn)跳閘的現(xiàn)象。

最后，對(duì)于那些以電纜為主的配電網(wǎng)，因電纜發(fā)生單相接地這一瞬時(shí)故障的可能性較低，所以采用經(jīng)小電阻進(jìn)行接地的方式較為適宜。

從對(duì)單相接地故障當(dāng)中對(duì)電流危害性的限制這一角度考慮，相比于其他接地方式而言，經(jīng)消弧線圈進(jìn)行接地的方式更具優(yōu)勢(shì)。

具體來看，消弧線圈可以依照系統(tǒng)電容電流的情況進(jìn)行實(shí)時(shí)的補(bǔ)償，避免間歇性的弧光接地過電壓的發(fā)生，其供電的可靠性也因此有所提升；然而消弧線圈自動(dòng)跟蹤對(duì)選線的準(zhǔn)確率不是很高，在實(shí)際的運(yùn)行當(dāng)中，一些變電站在安裝了自動(dòng)跟蹤及補(bǔ)償消弧線圈之后，常因裝置在選線準(zhǔn)確率上的問題，而需要再通過試?yán)伨€這一辦法來進(jìn)行故障點(diǎn)的尋找。

4 結(jié)束語

電網(wǎng)中性點(diǎn)接地方式是一個(gè)涉及到可靠供電、人身和設(shè)備安全、通訊干擾和過電壓等方面的問題，國(guó)家新頒發(fā)的電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《DL／T620-1997交流電氣裝置的過電壓保護(hù)和絕緣配合》中提到，電廠廠用電對(duì)地電容電流較大。所以現(xiàn)在大多電廠采用中性點(diǎn)經(jīng)小電阻接地的運(yùn)行方式。

[1]陸國(guó)慶，姜新宇.影響消弧線圈應(yīng)用效果的重要性能[J].電網(wǎng)技術(shù)，2001，25(11)：62-65.

[2]陸國(guó)慶，姜新宇，歐陽旭東，等.高短路阻抗變壓器式自動(dòng)快速消弧系統(tǒng)——配電網(wǎng)中性點(diǎn)新型接地方式的實(shí)現(xiàn)[J].電網(wǎng)技術(shù)，2000，24(7)：25-28.

Discuss the Power Plant Factory Electricity Neutral-point Earthing Ways

ZHANG Yu
（The Fourth Engineering Company，Dongbei Electric Power Bureau,Liaoyang Liaoning 111000，China）

in the power plant factory electricity neutral grounding method should be to choose which,through the docking to current and different grounding method of analysis,discusses the most can make reliable power supply grounding method.

power plant;apc;neutral;earthing ways

TM 62

B

1672-545X（2011）08-0205-03

2011-05-10

張 宇（1970—），男，內(nèi)蒙古通遼人，工程師，碩士學(xué)位，東北電業(yè)管理局第四工程公司副經(jīng)理，研究方向：電力工程。