摘 要:本文對(duì)配電網(wǎng)中采用的各種中性點(diǎn)接地方式進(jìn)行了技術(shù)分析比較，提出了應(yīng)結(jié)合實(shí)際電網(wǎng)結(jié)構(gòu)和發(fā)展來選擇合理中性點(diǎn)的接地方式。

關(guān)鍵詞:10kV配電網(wǎng) 中性點(diǎn) 接地方式

中圖分類號(hào):TM862 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1674-098X(2011)03(c)-0059-01

10kV配電網(wǎng)中性點(diǎn)接地方式是一個(gè)涉及電力系統(tǒng)各個(gè)方面的綜合性問題，它與供電可靠性、人身安全、設(shè)備安全、繼電保護(hù)、絕緣水平，過電壓保護(hù)、電磁兼容、經(jīng)濟(jì)性等問題有密切關(guān)系，對(duì)電力系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與運(yùn)行有著重大影響。10kV配電網(wǎng)安全可靠供電要求高，其供電電纜化程度不斷提高，電容電流不斷增大，這都需要我們對(duì)其中性點(diǎn)接地方式進(jìn)一步進(jìn)行分析探討。10kV配電網(wǎng)的中性點(diǎn)接地方式存在多種形式，各有利弊，所以需要尋求適合電網(wǎng)特點(diǎn)的安全可靠、經(jīng)濟(jì)合理的中性點(diǎn)接地方式。

1 三種不同接地方式

10kV配電系統(tǒng)中，中性點(diǎn)的接地方式基本上有三種:中性點(diǎn)絕緣接地方式、中性點(diǎn)經(jīng)小電阻接地方式和中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地方式。這三種接地方式各有優(yōu)缺點(diǎn)，特別對(duì)于小電阻接地和消弧線圈接地方式孰優(yōu)孰劣問題，一直存在不同的觀點(diǎn)。

1.1 中性點(diǎn)不接地

中性點(diǎn)不接地方式是10kV配電網(wǎng)采用得比較多的一種方式。中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時(shí)，一般認(rèn)為其接地電流很小，若是瞬時(shí)故障，一般能自動(dòng)熄弧，非故障相電壓升高不大，不會(huì)破壞系統(tǒng)的對(duì)稱性，故可帶故障繼續(xù)供電2h，從而獲得排除故障時(shí)間，相對(duì)地提高了供電的可靠性。但是在發(fā)生弧光接地時(shí)，電弧的反復(fù)熄滅與重燃，由于對(duì)地電容中的能量不能釋放，造成電壓升高，從而產(chǎn)生弧光接地過電壓或諧振過電壓，其值可達(dá)很高的倍數(shù)，對(duì)設(shè)備絕緣造成威脅。特別是新建110kV變電站一般采用10kV電纜出線，至變電站外再登桿的形式，出線數(shù)較多、線路較長時(shí)，單相接地電容電流已比較大，若仍采用本期中性點(diǎn)不接地，對(duì)安全運(yùn)行存在一定隱患。

1.2 中性點(diǎn)經(jīng)小電阻接地

中性點(diǎn)經(jīng)小電阻接地方式，即在中性點(diǎn)與大地之間接入一定阻值的電阻，該方式可認(rèn)為是介于中性點(diǎn)不接地和中性點(diǎn)直接接地之間的一種接地方式，世界上以美國為主的部分國家采用中性點(diǎn)經(jīng)小電阻接地方式。采用此種方式，用以泄放線路上的過剩電荷，來限制弧光接地過電壓。中性點(diǎn)經(jīng)小電阻接地方式中，一般選擇電阻的值較小(工程上一般選取10～20Ω)。在系統(tǒng)單相接地時(shí)，控制流過接地點(diǎn)的電流在10～500A之間，通過流過接地點(diǎn)的電流來啟動(dòng)零序保護(hù)動(dòng)作，因此可快速切除線路單相故障。中性點(diǎn)經(jīng)小電阻接地的特點(diǎn)有:(1)中性點(diǎn)經(jīng)小電阻接地系統(tǒng)可以配置零序過流或限流速斷保護(hù)。當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時(shí)，故障線路的零序保護(hù)可在(0.5～2.0)sec切除故障。根據(jù)電網(wǎng)的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，零序保護(hù)動(dòng)作準(zhǔn)確率在95%以上，可及時(shí)切除故障線路。(2)由于電阻是耗能元件同時(shí)也是阻尼元件，相當(dāng)于在諧振回路中串接一個(gè)阻尼電阻，由于電阻的阻尼作用，可以限制諧振過電壓的形成。試驗(yàn)表明，當(dāng)接地電阻值R≤1500Ω，基本上可以消除系統(tǒng)內(nèi)的各種諧振過電壓。(3)在中性點(diǎn)不接地和經(jīng)消弧線圈接地的系統(tǒng)中，健全相的過電壓水平可超過3倍相電壓，對(duì)設(shè)備的的絕緣水平造成一定的危害。在小電阻接地系統(tǒng)中，當(dāng)接地電弧第一次自動(dòng)熄滅后，系統(tǒng)的對(duì)地電容的殘余電荷將通過小電阻及時(shí)泄放，因此過電壓幅值不高，不會(huì)產(chǎn)生很高的過電壓，健全相的過電壓低于3倍相電壓，因此一般不會(huì)危及設(shè)備的絕緣。(4)有利于降低操作過電壓，中性點(diǎn)經(jīng)小電阻接地的配電網(wǎng)發(fā)生單相故障時(shí)，零序保護(hù)動(dòng)作，可準(zhǔn)確并迅速地切除線路的故障。如果發(fā)生單相接地故障的線路是架空線路，由于架空線路發(fā)生單相接地故障較多，在故障跳閘后，線路還將重合一次，根據(jù)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)和實(shí)測表明，無論重合閘是否成功，線路重合過程中不會(huì)引起明顯的操作過電壓。(5)采用中性點(diǎn)經(jīng)小電阻接地，當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生單相故障時(shí)，無論故障是永久性還是非永久性的，故障線路均跳閘，因此線路跳閘次數(shù)較多;當(dāng)架空絕緣導(dǎo)線斷線，裸導(dǎo)線斷線接觸的是沙礫、瀝青、混凝土等干燥地面時(shí)，由于接地電流小，零序保護(hù)由于靈敏度原因可能不動(dòng)作，會(huì)導(dǎo)致一定程度的安全事故。

1.3 中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地

消弧線圈是一個(gè)裝設(shè)于配電網(wǎng)中性點(diǎn)的可調(diào)電感線圈，當(dāng)電網(wǎng)發(fā)生單相接地故障時(shí)，其作用是提供一個(gè)感性電流，用來補(bǔ)償單相接地的容性電流。采用中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地方式，在系統(tǒng)發(fā)生單相接地時(shí)，利用消弧線圈的電感電流對(duì)接地電容電流進(jìn)行補(bǔ)償，使流過接地點(diǎn)的電流減小到能自行熄弧范圍，因接地電流電容電流得到補(bǔ)償，單相接地故障并不發(fā)展為相間故障，按規(guī)程規(guī)定系統(tǒng)可帶單相接地故障運(yùn)行2h。因此中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地方式的供電可靠性，高于中性點(diǎn)經(jīng)小電阻接地方式。中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地的特點(diǎn)有以下幾點(diǎn)。

(1)故障點(diǎn)接地電弧可自行熄滅，提高了供電可靠性。由于消弧線圈的感性電流對(duì)故障容性電流的補(bǔ)償，使單相故障接地容性電流在10A以下，因此接地電弧可以自行熄滅并避免重燃。(2)可降低了接地工頻電流(即殘流)和地電位升高，減少了對(duì)低壓設(shè)備的反擊以及對(duì)信息系統(tǒng)的干擾。(3)傳統(tǒng)的消弧線圈需要人工進(jìn)行調(diào)諧，不僅會(huì)使電網(wǎng)短時(shí)失去補(bǔ)償，而且不能有效地控制單相接地的故障電流。自動(dòng)跟蹤補(bǔ)償消弧線圈裝置則能夠隨電網(wǎng)運(yùn)行方式的變化，及時(shí)、快速地調(diào)節(jié)消弧線圈的電感值，當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生單相接地時(shí)，消弧線圈的電感電流能有效地補(bǔ)償接地點(diǎn)的電容電流，避免了間歇性弧光接地過電壓的產(chǎn)生。

2 中性點(diǎn)接地方式的優(yōu)化選擇

配電網(wǎng)中性點(diǎn)接地方式是一個(gè)涉及到電力系統(tǒng)許多方面的綜合性的技術(shù)問題，在選擇中性點(diǎn)接地方式時(shí)，必須考慮電氣設(shè)備和線路的絕緣水平，繼電保護(hù)的靈敏性和選擇性，供電的可靠性，以及對(duì)通信系統(tǒng)的干擾。綜合以上分析，在配電網(wǎng)建設(shè)中涉及中性點(diǎn)接地方式的選擇，可以按如下原則:中性點(diǎn)不接地方式對(duì)于10kV配電網(wǎng)具有運(yùn)行維護(hù)簡單、經(jīng)濟(jì)，單相接地時(shí)允許帶故障運(yùn)行2h，供電連續(xù)性好，接地電流僅為線路及設(shè)備的電容電流等優(yōu)點(diǎn)，但該方式對(duì)于電網(wǎng)電容電流及負(fù)荷水平有嚴(yán)格限制，超過一定數(shù)值將引起電弧接地過電壓，因此使用范圍有限。中性點(diǎn)經(jīng)小電阻接地能快速切除故障，過電壓水平低，不易發(fā)展諧振過電壓，可采用絕緣水平較低的電纜和設(shè)備?？刹捎媒饘傺趸锉芾灼鳒p少絕緣老化，提高電網(wǎng)及設(shè)備可靠性，減低火災(zāi)事故概率。但應(yīng)考慮供電可靠性要求、故障時(shí)瞬態(tài)電壓和電流對(duì)電氣設(shè)備的影響、對(duì)通信的影響和繼電保護(hù)技術(shù)要求、本地的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)等。對(duì)于電纜和架空線路混合的配電線路，接地故障發(fā)生在架空線路部分則非永久性故障的可能性較大，發(fā)生在電纜部分則大多為永久性故障，這種網(wǎng)絡(luò)的電容電流較大，應(yīng)采用中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地方式，補(bǔ)償后單相接地故障的電流應(yīng)小于10A。并應(yīng)優(yōu)先采用自動(dòng)跟蹤補(bǔ)償消弧線圈，對(duì)于非連續(xù)調(diào)節(jié)的自動(dòng)跟蹤補(bǔ)償消弧線圈，其脫諧度應(yīng)小于5%，對(duì)于連續(xù)調(diào)節(jié)的自動(dòng)跟蹤補(bǔ)償消弧線圈，其脫諧度應(yīng)小于2%。

3 結(jié)語

10kV配電網(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，配電網(wǎng)中性點(diǎn)接地方式的選擇是具有綜合性的技術(shù)問題。應(yīng)結(jié)合當(dāng)?shù)嘏潆娋W(wǎng)的發(fā)展水平、電網(wǎng)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，因地制宜地選擇配電網(wǎng)中性點(diǎn)接地方式。