劉安

摘 要：中性點接地方式是電力系統(tǒng)發(fā)展中的重要部分，也是電力系統(tǒng)可靠運行的關(guān)鍵之一。文章從理論上詳細介紹了電力系統(tǒng)中四種主要接地方式，分別是中性點不接地、中性點經(jīng)消弧線圈接地、中性點經(jīng)電阻接地和中性點不接地，同時指出四種接地方式的優(yōu)缺點，并對實際中可能出現(xiàn)的問題和使用情況做了簡單的介紹。

關(guān)鍵詞：中性點； 電力系統(tǒng)； 接地方式

中圖分類號：G717 文獻標識碼：A 文章編號：1006-3315（2013）07-119-002

一、電力系統(tǒng)中性點的接地方式

在電力系統(tǒng)中，當變壓器或發(fā)電機的三相繞組為星形聯(lián)結(jié)時，其中性點可有四種運行方式：中性點不接地運行方式、中性點經(jīng)消弧線圈接地運行方式、中性點經(jīng)電阻接地運行方式、中性點直接接地運行方式。這四種接地方式各有各的特點和適用范圍，采用哪一種中性點運行方式，直接影響到電網(wǎng)的絕緣水平、系統(tǒng)供電的可靠性和連續(xù)性、電網(wǎng)的造價以及對通信線路的干擾程度。只有進行合理的比較、選擇，才能做到安全、可靠和經(jīng)濟面的最大化。下面分別對這四種接地方式進行分析討論。

二、電力系統(tǒng)中性點的運行方式

1.中性點不接地的電力系統(tǒng)

中性點不接地即中性點對地絕緣，圖1是該種方式工作示意圖。假設(shè)三相系統(tǒng)的電源電壓和線路參數(shù)R、L、C都是對稱的，系統(tǒng)正常運行時，三個相的相電壓是對稱的，三個相的對地電容電流也是平衡的。因此三個相的電容電流的向量和為零，地中沒有電流流過。A相、B相、C相的對地電壓，就是相電壓。

必須指出，當電網(wǎng)發(fā)生單相接地故障時是不允許過分長期帶單相接地運行的。由于線電壓保持不變，對電力用戶沒有影響，用戶可繼續(xù)運行，提高了供電可靠性。理論上長期帶單相接地故障運行不會危及電網(wǎng)絕緣，但實際上，因未故障相電壓升高為線電壓，長期運行可能在絕緣薄弱處發(fā)生絕緣破壞而造成相間短路。因此，我國規(guī)定單相接地故障運行的時間不得超過2小時，并要加強監(jiān)視。

為此，為防止由于接地點的電弧及伴隨產(chǎn)生的過電壓，使系統(tǒng)由單相接地故障發(fā)展為多相接地故障，引起故障范圍擴大，所以在這種系統(tǒng)中必須裝設(shè)交流絕緣監(jiān)察裝置，當發(fā)生單相接地故障時，發(fā)出報警信號或指示，以提醒運行值班人員注意，及時采取措施，查找和消除接地故障。如有備用線路，則可將重要負荷轉(zhuǎn)移到備用線路上，當危及人身和設(shè)備安全時，單相接地保護應(yīng)動作于跳閘。

這種系統(tǒng)的缺點為：由于非故障相的對地電壓升高到線電壓，電氣設(shè)備和線路的對地絕緣必須按能承受線電壓考慮設(shè)計，從而相應(yīng)地增加了投資。

2.中性點經(jīng)消弧線圈接地的電力系統(tǒng)

當接地電流較大，采用中性點不接地方式的系統(tǒng)易在接地點產(chǎn)生斷續(xù)電弧，可能引起諧振過電壓現(xiàn)象。為避免該現(xiàn)象發(fā)生，可采用中性點經(jīng)消弧線圈接地的方式。

消弧線圈實際上就是一個可調(diào)的鐵心電感線圈，其電阻很小，感抗很大。系統(tǒng)正常運行時，中性點電位為零，此時，沒有電流流過消弧線圈。

由圖2所見，當發(fā)生單相接地時，流過接地點的總電流是接地電容電流Ic與流過消弧線圈的電感電流IL的相量和。由于Ic超前Uc90°，而IL滯后Uc90°，如圖2（b）所示，因此Ic和IL在接地點互相補償，接地電流小于最小生弧電流，從而消除接地點的電弧以及由此引起的各種危害。并且消弧線圈還能減少電弧重燃的可能性，免于發(fā)生設(shè)備接地故障。

總之，中性點經(jīng)消弧線圈接地的電力系統(tǒng)具有中性點不接地的電力系統(tǒng)的優(yōu)點，且更優(yōu)越。但同樣存在一些缺點：（1）消弧線圈是感性元件，與對地電容構(gòu)成諧振回路，在一定條件下能發(fā)生諧振過電壓；（2）中性點經(jīng)消弧線圈接地僅能降低弧光接地過電壓的可能性，不能徹底消弧弧光接地過電壓；（3）故障選線難，系統(tǒng)不能及時切除故障線路；（4）采用該種方式的電網(wǎng)系統(tǒng)建設(shè)成本比較大。

3.中性點經(jīng)電阻接地的電力系統(tǒng)

中性點經(jīng)電阻接地系統(tǒng)，就是在電網(wǎng)中性點與大地之間接入某一電阻器。該電阻與系統(tǒng)對地電容構(gòu)成并聯(lián)回路，由于電阻是耗能元件，也是電容電荷釋放元件和諧振的阻壓元件，適當選擇所接電阻器的阻值，不僅可以減少電弧重燃的可能性，也可以抑制電網(wǎng)過電壓的輻值，還可以提高繼電保護裝置的靈敏度以作用于跳閘，從而有效保護系統(tǒng)正常運行。由此可見，采用中性點經(jīng)電阻接地方式能在單相接地故障時產(chǎn)生限流降壓作用，對設(shè)備絕緣等級要求較低，其耐壓水平可以按相電壓來選擇。

中性點經(jīng)電阻接地系統(tǒng)的缺點為：（1）由于接地點的電流較大，當零序保護動作不及時或拒動時，將使接地點及附近的絕緣受到更大的危害，導(dǎo)致相間故障發(fā)生；（2）當發(fā)生單相接地故障時，無論是永久性的還是非永久性的，均作用于跳閘，使線路的跳閘次數(shù)大大增加，影響了用戶的正常供電，使其供電的可靠性下降。

隨著一些城市電網(wǎng)負荷迅速增長、電纜線路增加很快、系統(tǒng)電容電急劇增加，特別是近幾年大規(guī)模城市電網(wǎng)改造，電纜線路逐步代替架空線路，電網(wǎng)結(jié)構(gòu)大大加強。在電纜線路為主的城市電網(wǎng)中采用不接地或經(jīng)消弧線圈接地方式，因單相接地過電壓燒壞設(shè)備的事故概率大大增加。為解決這一矛盾，北京、廣州、深圳等大城市逐步采用中性點經(jīng)低電阻接地方式。中性點經(jīng)電阻接地方式在上述城市配網(wǎng)中已有多年運行經(jīng)驗，運行經(jīng)驗證明，對降低系統(tǒng)過電壓水平、提高系統(tǒng)可靠性具有良好的效果。

4.中性點直接接地的電力系統(tǒng)

隨著我國電力系統(tǒng)輸電電壓的增高和輸電距離的不斷增長，越來越多的廣泛采用中性點直接接地的運行方式，即中性點直接與大地相連。如圖3所示。

正常運行時，由于三相系統(tǒng)對稱，中性點的電壓為零，中性點沒有電流流過。當系統(tǒng)中發(fā)生單相接地時，由于中性點的鉗位作用，故障相對地電壓為0，非故障相對地電壓是相電壓，中性點對地電壓仍為0。所以，按這種方式運行的系統(tǒng)，供電設(shè)備的相絕緣只需按相電壓來考慮。這對110kV及以上的高壓系統(tǒng)來說，具有顯著的經(jīng)濟技術(shù)價值，因為高壓電器，特別是超高壓電器，其絕緣問題是影響電器設(shè)計制造的關(guān)鍵問題。電器絕緣要求的降低，直接降低了電器的造價，同時也改善了電器性能。并且在形成單相接地短路時，單相短路電流比線路的正常負荷電流大得多，使保護裝置動作于跳閘，切除短路故障，使系統(tǒng)的其他部分恢復(fù)正常運行，工作可靠。

中性點直接接地系統(tǒng)的缺點為：（1）單相短路太大，必須立即斷開電路，這樣造成的后果是短期停電（重合閘成功），或者是長期停電（永久性故障，則重合閘不成功）。因此，供電可靠性不如小電阻接地電力系統(tǒng)；（2）巨大的短路電流引起的電動力和熱效應(yīng)可能使一些電氣設(shè)備造成損壞。一些斷路器由于切斷短路電流的次數(shù)增加，會增加其維護檢修的工作量；（3）大的接地電流對鄰近的通信線路干擾大，感應(yīng)電壓可能危及工作人員安全，易發(fā)生觸電傷害事故或引起信號裝置誤動作，因此，電力線和通信線間必須保持一定的距離。

三、結(jié)語

在三相交流電力系統(tǒng)中，采用哪種接地方式要根據(jù)電壓等級的高低、系統(tǒng)容量的大小、線路的長短和運行氣象條件等因素經(jīng)過技術(shù)經(jīng)濟綜合比較來確定的，以達到較好的工程效果。中性點不接地、中性點經(jīng)消弧線圈接地、中性點經(jīng)電阻接地和中性點直接接地是配電網(wǎng)選取過程中常見的四種方式，各有利弊。因此，電力系統(tǒng)的中性點運行方式，應(yīng)依據(jù)國家的有關(guān)規(guī)定，并根據(jù)實際情況而確定。我國6～10kV電力網(wǎng)和部分35kV電力網(wǎng)采用中性點不接地方式；20kV及以上系統(tǒng)中單相接地電流大于10A及3～10kV電力網(wǎng)中單相接地電流大于30A，其中性點均采用經(jīng)消弧線圈接地方式；我國一些大城市的10kV系統(tǒng)采用經(jīng)低電阻接地的方式；110kV以上電力網(wǎng)和380/220V低壓電網(wǎng)均采用中性點直接接地方式。

參考文獻：

[1]劉介才.工廠供電，北京機械工業(yè)出版社，2009第2版

[2]企業(yè)供電系統(tǒng)與運行，中國勞動社會保障出版社