淺談10kV配電網中性點接地方式的選擇

摘 要:本文對配電網中采用的各種中性點接地方式進行了技術分析比較，提出了應結合實際電網結構和發展來選擇合理中性點的接地方式。

關鍵詞:10kV配電網 中性點 接地方式

中圖分類號:TM862 文獻標識碼:A 文章編號:1674-098X(2011)03(c)-0059-01

10kV配電網中性點接地方式是一個涉及電力系統各個方面的綜合性問題，它與供電可靠性、人身安全、設備安全、繼電保護、絕緣水平，過電壓保護、電磁兼容、經濟性等問題有密切關系，對電力系統的設計與運行有著重大影響。10kV配電網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，這都需要我們對其中性點接地方式進一步進行分析探討。10kV配電網的中性點接地方式存在多種形式，各有利弊，所以需要尋求適合電網特點的安全可靠、經濟合理的中性點接地方式。

1 三種不同接地方式

10kV配電系統中，中性點的接地方式基本上有三種:中性點絕緣接地方式、中性點經小電阻接地方式和中性點經消弧線圈接地方式。這三種接地方式各有優缺點，特別對于小電阻接地和消弧線圈接地方式孰優孰劣問題，一直存在不同的觀點。

1.1 中性點不接地

中性點不接地方式是10kV配電網采用得比較多的一種方式。中性點不接地系統發生單相接地故障時，一般認為其接地電流很小，若是瞬時故障，一般能自動熄弧，非故障相電壓升高不大，不會破壞系統的對稱性，故可帶故障繼續供電2h，從而獲得排除故障時間，相對地提高了供電的可靠性。但是在發生弧光接地時，電弧的反復熄滅與重燃，由于對地電容中的能量不能釋放，造成電壓升高，從而產生弧光接地過電壓或諧振過電壓，其值可達很高的倍數，對設備絕緣造成威脅。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，出線數較多、線路較長時，單相接地電容電流已比較大，若仍采用本期中性點不接地，對安全運行存在一定隱患。

1.2 中性點經小電阻接地

中性點經小電阻接地方式，即在中性點與大地之間接入一定阻值的電阻，該方式可認為是介于中性點不接地和中性點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經小電阻接地方式。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。中性點經小電阻接地方式中，一般選擇電阻的值較小(工程上一般選取10～20Ω)。在系統單相接地時，控制流過接地點的電流在10～500A之間，通過流過接地點的電流來啟動零序保護動作，因此可快速切除線路單相故障。中性點經小電阻接地的特點有:(1)中性點經小電阻接地系統可以配置零序過流或限流速斷保護。當系統發生單相接地故障時，故障線路的零序保護可在(0.5～2.0)sec切除故障。根據電網的運行經驗，零序保護動作準確率在95%以上，可及時切除故障線路。(2)由于電阻是耗能元件同時也是阻尼元件，相當于在諧振回路中串接一個阻尼電阻，由于電阻的阻尼作用，可以限制諧振過電壓的形成。試驗表明，當接地電阻值R≤1500Ω，基本上可以消除系統內的各種諧振過電壓。(3)在中性點不接地和經消弧線圈接地的系統中，健全相的過電壓水平可超過3倍相電壓，對設備的的絕緣水平造成一定的危害。在小電阻接地系統中，當接地電弧第一次自動熄滅后，系統的對地電容的殘余電荷將通過小電阻及時泄放，因此過電壓幅值不高，不會產生很高的過電壓，健全相的過電壓低于3倍相電壓，因此一般不會危及設備的絕緣。(4)有利于降低操作過電壓，中性點經小電阻接地的配電網發生單相故障時，零序保護動作，可準確并迅速地切除線路的故障。如果發生單相接地故障的線路是架空線路，由于架空線路發生單相接地故障較多，在故障跳閘后，線路還將重合一次，根據運行經驗和實測表明，無論重合閘是否成功，線路重合過程中不會引起明顯的操作過電壓。(5)采用中性點經小電阻接地，當系統發生單相故障時，無論故障是永久性還是非永久性的，故障線路均跳閘，因此線路跳閘次數較多;當架空絕緣導線斷線，裸導線斷線接觸的是沙礫、瀝青、混凝土等干燥地面時，由于接地電流小，零序保護由于靈敏度原因可能不動作，會導致一定程度的安全事故。

1.3 中性點經消弧線圈接地

消弧線圈是一個裝設于配電網中性點的可調電感線圈，當電網發生單相接地故障時，其作用是提供一個感性電流，用來補償單相接地的容性電流。采用中性點經消弧線圈接地方式，在系統發生單相接地時，利用消弧線圈的電感電流對接地電容電流進行補償，使流過接地點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償，單相接地故障并不發展為相間故障，按規程規定系統可帶單相接地故障運行2h。因此中性點經消弧線圈接地方式的供電可靠性，高于中性點經小電阻接地方式。中性點經消弧線圈接地的特點有以下幾點。

(1)故障點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故障容性電流的補償，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，減少了對低壓設備的反擊以及對信息系統的干擾。(3)傳統的消弧線圈需要人工進行調諧，不僅會使電網短時失去補償，而且不能有效地控制單相接地的故障電流。自動跟蹤補償消弧線圈裝置則能夠隨電網運行方式的變化，及時、快速地調節消弧線圈的電感值，當系統發生單相接地時，消弧線圈的電感電流能有效地補償接地點的電容電流，避免了間歇性弧光接地過電壓的產生。

2 中性點接地方式的優化選擇

配電網中性點接地方式是一個涉及到電力系統許多方面的綜合性的技術問題，在選擇中性點接地方式時，必須考慮電氣設備和線路的絕緣水平，繼電保護的靈敏性和選擇性，供電的可靠性，以及對通信系統的干擾。綜合以上分析，在配電網建設中涉及中性點接地方式的選擇，可以按如下原則:中性點不接地方式對于10kV配電網具有運行維護簡單、經濟，單相接地時允許帶故障運行2h，供電連續性好，接地電流僅為線路及設備的電容電流等優點，但該方式對于電網電容電流及負荷水平有嚴格限制，超過一定數值將引起電弧接地過電壓，因此使用范圍有限。中性點經小電阻接地能快速切除故障，過電壓水平低，不易發展諧振過電壓，可采用絕緣水平較低的電纜和設備。可采用金屬氧化物避雷器減少絕緣老化，提高電網及設備可靠性，減低火災事故概率。但應考慮供電可靠性要求、故障時瞬態電壓和電流對電氣設備的影響、對通信的影響和繼電保護技術要求、本地的運行經驗等。對于電纜和架空線路混合的配電線路，接地故障發生在架空線路部分則非永久性故障的可能性較大，發生在電纜部分則大多為永久性故障，這種網絡的電容電流較大，應采用中性點經消弧線圈接地方式，補償后單相接地故障的電流應小于10A。并應優先采用自動跟蹤補償消弧線圈，對于非連續調節的自動跟蹤補償消弧線圈，其脫諧度應小于5%，對于連續調節的自動跟蹤補償消弧線圈，其脫諧度應小于2%。

3 結語

10kV配電網中性點接地方式是一個涉及到可靠供電、人身和設備安全、通訊干擾和過電壓等方面的問題，配電網中性點接地方式的選擇是具有綜合性的技術問題。應結合當地配電網的發展水平、電網結構特點，因地制宜地選擇配電網中性點接地方式。