供配電系統(tǒng)中性點(diǎn)接地方式研究

我國采用經(jīng)消弧線圈接地方式已運(yùn)行多年，但近幾年有部分區(qū)域采用中性點(diǎn)經(jīng)小電阻接地方式，它們都屬于中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)。隨著采用電纜線路的用戶日益增加，系統(tǒng)單相接地電容電流不斷增加，導(dǎo)致電網(wǎng)內(nèi)單相接地故障擴(kuò)展為事故。世界各國對中壓電網(wǎng)中性點(diǎn)接地方式有不同的觀點(diǎn)及運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，在中壓電網(wǎng)改造中，其中性點(diǎn)的接地方式問題，現(xiàn)已引起多方面的關(guān)注，面臨著發(fā)展方向的決策問題。下面對分析中性點(diǎn)不同的接地方式與供電的可靠性。

一、中性點(diǎn)經(jīng)小電阻接地方式

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，中性點(diǎn)經(jīng)小電阻接地方式可以泄放線路上的過剩電荷來限制弧光產(chǎn)生的過電壓，由于美國在歷史上過高的估計(jì)了弧光接地過電壓的危害性，因而采用此種方式。中性點(diǎn)經(jīng)小電阻接地方式通過零序電流繼電器來保護(hù)線路。其優(yōu)點(diǎn)是：接地時(shí)，由于流過故障線路的電流較大，零序過流保護(hù)有較好的靈敏度，可以比較容易檢除接地線路；系統(tǒng)單相接地時(shí)，健全相電壓不升高或升幅較小，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。

但是其缺點(diǎn)也很明顯：由于接地點(diǎn)的電流較大，當(dāng)零序保護(hù)動(dòng)作不及時(shí)或拒動(dòng)時(shí)，將使接地點(diǎn)及附近的絕緣受到更大的危害，導(dǎo)致相間故障發(fā)生；當(dāng)發(fā)生單相接地故障時(shí)，無論是永久性的還是非永久性的，均作用與跳閘，使線路的跳閘次數(shù)大大增加，嚴(yán)重影響了用戶的正常供電，使其供電的可靠性下降。于是出現(xiàn)了中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地方式。

二、中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地方式

1916年發(fā)明了消弧線圈，運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明，其廣泛適用于中壓電網(wǎng)，在世界范圍有德國、中國、前蘇聯(lián)和瑞典等國的中壓電網(wǎng)均長期采用此種方式，顯著提高了中壓電網(wǎng)的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行水平。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)，流過接地點(diǎn)的電流較小，其特點(diǎn)是線路發(fā)生單相接地時(shí)，可不立即跳閘，按規(guī)程規(guī)定電網(wǎng)可帶單相接地故障運(yùn)行2小時(shí)。從實(shí)際運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)和資料表明，當(dāng)接地電流小于10A時(shí)，電弧能自滅。中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地方式的供電可靠性，大大的高于中性點(diǎn)經(jīng)小電阻接地方式，但中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地方式也存在著以下2個(gè)問題：

中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地方式存在的兩大缺點(diǎn)，也是兩大技術(shù)難題，多年來電力學(xué)者致力于解決這些難題，已經(jīng)有了很多成就，具體體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

1、中性點(diǎn)位移電壓由于電網(wǎng)中性點(diǎn)有不對稱電壓存在，回路中便有零序電流流過，于是在消弧線圈的兩端產(chǎn)生了電位差，該電位差就是通常所說的中性點(diǎn)位移電壓。中性點(diǎn)位移電壓的增大會(huì)導(dǎo)致非故障相的最高對地電壓升高。但實(shí)測表明，電纜網(wǎng)絡(luò)中的不對稱度一般都很小，由此導(dǎo)致的中性點(diǎn)位移電壓也因此受到限制，此外運(yùn)行中還可通過增大失諧度的方法來進(jìn)一步降低中性點(diǎn)位移電壓（位移電壓并非越低越好，因?yàn)榻档臀灰齐妷旱耐瑫r(shí)必然會(huì)增大故障點(diǎn)的殘流，會(huì)對熄弧不利），將其控制在無害的范圍內(nèi)。

2、斷線故障過電壓運(yùn)行中的補(bǔ)償電網(wǎng)，只有在消弧線圈欠補(bǔ)償運(yùn)行狀態(tài)下，由單側(cè)電源供電的線路發(fā)生斷線故障，同時(shí)引起的不對稱度、失諧度的變化綜合不利時(shí)方有可能使中性點(diǎn)位移度顯著升高，產(chǎn)生較高的過電壓，而在其它運(yùn)行狀態(tài)下均不會(huì)出現(xiàn)有害的過電壓。對這種可能出現(xiàn)的過電壓，可通過消弧線圈過補(bǔ)償運(yùn)行、加裝限壓電阻等措施來降低，再加上消弧線圈的鐵芯飽和也會(huì)抑制過電壓，因此這種過電壓基本可被限制在無害的范圍內(nèi)。

3、繼電保護(hù)的選擇性小電流接地系統(tǒng)的繼電保護(hù)選擇性問題在過去一直是限制諧振接地方式在中壓電網(wǎng)中推廣的重要因素，但是隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，如今新型的微機(jī)選線及微機(jī)保護(hù)裝置可靈敏、快速、正確地找到故障線路并發(fā)出信號，使運(yùn)行人員可根據(jù)故障線路的負(fù)荷狀況因地制宜地選擇帶故障運(yùn)行或是跳閘。

4、異常動(dòng)作消弧線圈異常動(dòng)作的原因很多，但在排除了設(shè)備制造質(zhì)量及錯(cuò)誤操作等原因之后，只要做到選型正確、操作無誤，就可大大減少異常動(dòng)作的次數(shù)，降低異常動(dòng)作產(chǎn)生的危害。隨著微電子技術(shù)、檢測技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，我國已研制生產(chǎn)出自動(dòng)跟蹤消弧線圈及單相接地選線裝置，并已投入實(shí)際運(yùn)行取得良好效果，現(xiàn)在正處在推廣應(yīng)用階段。

三、單相接地電容電流

中壓電網(wǎng)單相接地電容電流有以下幾部分構(gòu)成：

1、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。

2、系統(tǒng)中相與地之間跨接的電容器產(chǎn)生的電容電流。

3、因變配電設(shè)備造成的電網(wǎng)電容電流的增值。

系統(tǒng)中的電容電流可按下式計(jì)算：€%LIc=（€%Lic1+€%Lic2）（1+k%）

式中：€%Lic電網(wǎng)上單相接地電容電流之和€%LIc1線路和電纜單相接地電容電流之和€%Lic2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%配電設(shè)備造成的電網(wǎng)電容電流的增值。10KV取16%、35KV取13%單相電容電流的檢測方法比較多，可以采用采用偏置電容法和中性點(diǎn)外加電容法，，為了準(zhǔn)確選擇和合理配置消弧線圈的容量，微機(jī)在線實(shí)時(shí)檢測裝置為實(shí)測網(wǎng)上單相電容電流提供了快速準(zhǔn)確的手段，其原理是，檢測系統(tǒng)的不平衡電壓E0，并以一定的采樣周期檢測線電壓UAB，中性點(diǎn)位移電壓U0及中性點(diǎn)位移電流I0，根據(jù)下式計(jì)算出單相接地電容電流：

E0=U0+I0€譞c式中：Xc為系統(tǒng)對地容抗；

由于Xc=（E0—U0）/I0，得Ic=U相/Xc=U相I0/E0—U0式中Ic為單相接地電容電流。

四、小結(jié)

中壓電網(wǎng)的中性點(diǎn)接地方式不止在國內(nèi)在國外也有不同的觀點(diǎn)，現(xiàn)已引起多方面的關(guān)注。經(jīng)過多年來電力學(xué)者的努力，已經(jīng)解決了中壓電網(wǎng)中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)長期難以解決的技術(shù)難題。自動(dòng)跟蹤消弧線圈及接地選線裝置的不斷完善中壓電網(wǎng)中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地提供了技術(shù)保障。因此，采用中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地方式是我國中壓電網(wǎng)的發(fā)展方向。

（作者單位：山東黃金礦業(yè)（萊州）有限公司三山島金礦）

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