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1、1配电网中性点接地方式的几个问题的讨论作者：朱同春 文章来源：深圳华力特电气有限公司 点击数： 82 更新时间：2007-7-12 荐 摘要摘要 本文比较了配电网中性点不同接地方式的优缺点。对配电网经电阻接地对供电可靠性，通信，人身安全，开关维护的影响进行了分析。指出对电缆为主的配电网，中性点经电阻接地是优先选择的方式。文章还阐述了中性点电阻阻值选择的原则以及中性点通过电阻接地在国内的实践。关键词： 中性点接地方式 电阻接地 消弧线圈 阻值选择 分析比较 1 中性点接地方式中性点接地方式 我国早期曾规定：将电力系统中性点接地方式分为大接地短路电流系统和小接地短路电流系统两类。因电流大小难以用电
2、力系统中性点接地方式分类来明确界定，因此改成分为中性点有效接地系统和中性点非有效接地系统。 电力系统中性点有效接地，包括直接接地或经低值电阻器或低值电抗器接地，并要求全系统的零序电抗(X0)对正序电抗(X1)之比(X0/X1)为正并低于 3，零序电阻(R0)对正序电抗(X1)之比为正并低于 1。反之为中性点非有效接地系统。 电力系统中性点非有效接地，包括谐振(消弧线圈)接地和不接地。 2 配电网中性点不同接地方式的优缺点配电网中性点不同接地方式的优缺点 配电网中性点与参考地的电气连接方式，按运行需要可将中性点不接地、经消弧线圈接地、经（高、中、低值）电阻器接地、经低值电抗器接地及直接接地等。这
3、些中性点接地方式各具独有的优缺点。2.1 配电网中性点不接地的优缺点配电网中性点不接地是指中性点没有人为与大地连接。事实上，这样的配电网是通过电网对地电容接地。中性点不接地系统主要优点：电网发生单相接地故障时稳态工频电流小。这样 如雷击绝缘闪络瞬时故障可自动清除，无需跳闸。 如金属性接地故障，可单相接地运行，改善了电网不间断供电，提高了供电可靠性。 接地电流小，降低了地电位升高。减小了跨步电压和接触电压。减小了对信息系统的干扰。减小了对低压网的反击等。b 经济方面：节省了接地设备，接地系统投资少。2中性点不接地系统的缺点：a 与中性点电阻器接地系统相比，产生的过电压高（弧光过电压和铁磁谐振过电
4、压等），对弱绝缘击穿概率大。b 在间歇性电弧接地故障时产生的高频振荡电流大，达数百安培，可能引发相间短路。c 至目前为止，故障定位难，不能正确迅速切除接地故障线路。2.2 配电网中性点谐振（消弧线圈）接地的优缺点配电网中性点谐接地是指配电网一个或多个中性点经消弧线圈与大地连接，消弧线圈的稳态工频感性电流对电网稳态工频容性电流调谐，故称谐振接地，目的是使得接地故障残流小，接地故障就可能自清除。因此，中性点不接地系统的优点，中性点消弧线圈接地系统全有并更好些。同样地，中性点不接地系统的缺点，中性点消弧线圈接地系统亦全有仅是出现最大幅值弧光过电压概率小些。这是因消弧线圈降低了单相接地时的建弧率。消弧
5、线圈接地方式的使用是否成功很大程度上还取决于消弧线圈，跟踪系统，选线装置本身的可靠性。2.3 配电网中性点直接接地的优缺点配电网中性点直接接地是指配电网中全部或部分变压器中性点没有人为阻抗加入的直接与大地（地网）充分连接。使该电网处达到 R 0X1和 X0 / X13。中性点直接接地系统的优点有：a 内部过电压较低，可采用较低绝缘水平，节省基建投资。b 大接地电流，故障定位容易，可以正确迅速切除接地故障线路。中性点直接接地系统的缺点有：a 接地故障线路迅速切除，间断供电。b 接地电流大，地电位上升较高。这样：l 增加电力设备损伤。l 增大接触电压和跨步电压。l 增大对信息系统干扰。l 增大对低
6、压网反击。2.4 配电网中性点电阻器接地的优缺点配电网中至少有一个中性点接入电阻器，目的是限制接地故障电流。中性点经电阻器（每相零电阻 R0Xc0每相对地容抗）接地，可以消除中性点不接地和消弧线圈接地系统的缺点，即降低了瞬态过电压幅值，并使灵敏而有选择性的故障定位的接地保护得以实现。由于这种系统的接地电流比直接接地系统的小，故地电位升高及对信息系统的干扰和对低压电网的反击都减弱。因此，中性点电阻器接地系统具有中性点不接地及消弧线圈接地系统或直接接地系统的某些优点，也多少存在这两种接地方式的某些缺点。按限制接地故障电流大小的要求不同，分高、中、低值电阻器接地系统，具体的优缺点亦不同。32.4.1
7、 中性点高值电阻器接地系统的优缺点中性点高值电阻器接地系统是限制接地故障电流水平为 10A 以下，高电阻接地系统设计应符合每相零序电阻 R 0Xc0（每相对地容抗）准则，以限制由于间歇性电弧接地故障时产生的瞬态过电压。优点： a 可防止和阻尼谐振过电压和间歇性电弧接地过电压，在 2.5PU 及以下。b 接地电流水平为 10A 以下，减小了地位升高。c 接地故障可以不立即清除，因此能带单相接地故障相运行。缺点：使用范围受到限制，适用于某些小型 610KV 配电网和发电厂厂用电系统。2.4.2 中性点低值电阻器接地系统的优缺点为获得正确迅速切除接地故障线路，就必须降低电阻器的电阻值。优点：a 内过
8、电压（含弧光过电压、谐振过电压等）水平低，提高网络和设备的可靠性。b 大接地电流（1001000A），故障定位容易，可以正确迅速切除接地故障线路。缺点：a 因接地故障入地电流 If=1001000A，地电位升高比中性点不接地、消弧线圈接地、高值电阻器接地系统等的高。b 接地故障线路迅速切除，间断供电。2.4.3 中性点中值电阻器接地系统的优缺点为了克服高值和低值接地系统的弊端而保留其优点，而采用中值电阻。接地故障电流控制在50100A，仍保留了内过电压水平低、地电位升高不大、正确迅速切除接地故障线路等优点，并亦具有切除接地故障线路间断供电等缺点。 3 我国城市配电网中性点经消弧线圈接地方式存在
9、的问题我国城市配电网中性点经消弧线圈接地方式存在的问题 近年来，随着我国电力工业的迅速发展，城市配电网的结构变化很大，在馈电线路中电缆所占的比重越来越大，中性点经消弧线圈接地运行方式的一些问题日渐暴露。随着配网电容电流的迅速增大，很难保证消弧线圈在一定脱谐度下过补偿运行。主要原因为：（1）消弧线圈的调节范围有限，一般为 1：2，不适合工程初期和终期的需要。（2）消弧线圈各分接头的标称电流和实际电流误差较大，有些甚至可达 15%，运行中就发生过由于实际电流值与铭牌数据差别而导致谐振的现象。（3）计算电容电流和实际电容电流误差较大，多数变电站是电缆和架空线混合的供电网络，准确而及时的掌握配电线路的
10、长度是很难做到的，而且电缆型号繁多，单位长度的电容电流也不尽相同。（4）有些配电网在整个接地电容电流中含有一定成分的 5 次谐波电流，其比例高达 5%15%，即使将工频接地电流计算得十分精确，但是对于 5%15%接地电容电流中的谐波电流值还是无法补偿的。综上所述，以电缆为主的配电网，当发生单相接地故障时，其接地残流较大，运行于过补偿的条件也经常不能满足。电缆为主配电网的单相接地故障多为系统设备在一定条件下由于自身绝缘缺陷造成的击穿，而且接地残流较大，尤其是当接地点在电缆时，接地电弧为封闭性电弧，电弧更加不易自行熄灭（单相接地电容电流所产生的弧光能自行熄灭的数值，远小于规程所规定的数值，对交4联
11、聚乙烯电缆仅为 5A），所以电缆配电网的单相接地故障多为永久性故障。由于中性点经消弧线圈接地的系统为小电流接地系统，发生单相接地永久性故障后，接地故障点的检出困难，不能迅速检出故障点所在线路。这样，一方面使系统设备长时间承受过电压作用，对设备绝缘造成威胁，另一方面，不使用户断电的优势也将不复存在。在中性点经消弧线圈接地系统中，过电压数值较高，对设备绝缘造成威胁。(1)单相接地故障点所在线路的检出，一般采用试拉手段。在断路器对线路试拉过程中，有时将产生幅值较高的操作过电压，（2）中性点经消弧线圈接地系统和中性点不接地系统相比，仅能降低弧光接地过电压发生的概率，并不能降低弧光接地过电压的幅值，（3
12、）中性点经消弧线圈接地的系统在某些条件下，会发生谐振过电压。由于上述原因，另外由于电缆为弱绝缘设备，例如10kV 交联聚乙烯电缆的 1 分钟工频耐压为 28kV，比一般设备低 20%以上，所以电缆在单相接地故障在故障点检出过程中，由于工频或暂态过电压的长时间作用，常发展成相间故障，造成一线或多线跳闸。单相接地时，非故障相电压升高至线电压甚至更高，在不能及时检出故障点线路情况下，无间隙金属氧化物避雷器（MOA）长时间在线电压下运行，容易损坏甚至爆炸，此类事故前些年并不鲜见。提高 MOA 的额定电压后，虽然可以大幅度的降低此类事故的发生，但在 MOA阀片特性没有明显改善的情况下，势必使 MOA 在
13、雷电冲击电流下的残压升高，降低了保护性能。另外，中性点经消弧线圈接地系统发生弧光接地过电压、谐振过电压时，过电压作用时间有可能较长，MOA 由于动作负载问题，一般并不要求 MOA 限制此类过电压。这使 MOA 的限压作用降低，优势减弱，不利于 MOA 在配电网的推广使用。 4 配电网中性点经低值电阻器接地人们关注的几个问题配电网中性点经低值电阻器接地人们关注的几个问题 41 关于可靠性 41.1 供电可靠性的要求和影响供电可靠性的因素：根据我国供电可靠性管理的有关规定，判断供电可靠性高低主要有三个指标：停电频率、停电持续时间及少供电量。这些指标与许多因素有关，有计划停电原因，也有故障停电原因，
14、影响 10kV 配电网供电可靠性指标的主要原因基本集中在用户影响、气候因素、市政建设、设备老化四个方面。应该说，10kV 配电网中性点接地方式的不同对 10kV 配电网供电可靠性的影响是综合的，配电网中性点接地方式改变后，就某一种故障原因来讲可能会增加故障几率，就另一种故障原因来讲可能会减少故障几率或不受影响。为了提高供电可靠性，应该根据接地方式对故障的影响采取一些措施。4.1.2 中性点接地方式对供电可靠性的影响：众所周知，配电网中性点不接地或经消弧线圈接地方式与中性点经小电阻接地方式比，最大的优点是在发生单相接地故障时，如果是瞬间故障，当系统电容电流或经消弧线圈补偿后的残余电流小到自行熄灭
15、的程度时，则故障可自行消除，如果是永久故障，该系统可带单相接地故障运行 2 小时，获得足够的时间排除故障，以保证对用户的不间断供电。但这一优点在以电缆为主的城市配电网中并不突出。电缆故障的原因，从统计情况看，主要是绝缘老5化、电缆质量、外力破坏等，一般都是永久性故障，当发生接地故障时不应带故障运行。从实际运行情况看，在以电缆为主的配电网中，中性点不接地或经消弧线较圈接地方式下，单相接地故障引发的相间短路故障较多。一些实际事故表明，单相接地故障发展为相间故障，反而扩大了停电范围，尤其是当发展为母线短路故障时，相当于变压器出口短路，而由于目前一些变压器抗短路冲击能力较弱，从而可能造成变压器损坏。就
16、城市配电网供电方式的实际情况看双电源供电方式，架空绝缘线的采用，环网布置，开环运行方式，电缆线路所占比重等因素造成了采用中性点不接地或经消弧线圈接地方式的优点不突出。从目前已改小电阻接地方式的变电站实际运行情况分析；保护配置得当，可不降低供电可靠性。综合上述分析，电缆供电为主的变电站采用中性点经小电阻接地，不会对供电可靠性造成多大影响，在某些方面对供电可靠性的提高反而有益。42 关于对通信的影响 接地故障入地电流及运行中的零序电流，对邻近通信线路感性耦合产生纵电动势。三相产生的不对称电压，对邻近通信线路容性耦合产生静电感应电压。配电网接地故障入地电流产生的地电位升高，通过接地电极之间的阻性耦合在接地的电信线路上产生电压，称为阻性耦合或直接传递。上述在通信系统产生的电压和电流是以危害通信系统的，称为危险影响。而以降低通信质量，电话产生杂音，电报信号和数据传输失真等情况的，称为干扰影响。因电网中性点直
