10kV配電網中性點接地方式探討

【摘 要】配電網中性點接地運行方式因為直接影響到10kV配電網的正常運行，所以對于城市日常用電來說具有重要的意義。本文就10kV配電網中性點接地方式進行了探討，詳細分析了幾種常用的接地方式并進行了比較，從而給出了10kV配電網中性點接地方式的選擇原則。

【關鍵詞】10kV配電網；中性點；接地方式

0 前言

電力系統中性點接地方式是一個涉及電力系統許多方面的綜合性技術課題，它不僅涉及到電網本身的安全可靠性、過電壓絕緣水平的選擇，而且對通訊干擾、人身安全有重要影響。過去我國10kV配電網主要采用中性點不接地和經消弧線圈接地方式，20世紀80年代中后期為適應城區電網的迅速發展，特別是電纜的大量使用后，出現了l0kV配電網中性點經低電阻接地方式。當然，每一種中性點接地方式各有其特點和優缺點，因此，若想發揮出每一種中性點接地方式最大的用處，就要因地制宜地確定配電網中性點接地方式。

1 各種配電網常用的接地方式的單相接地故障分析

1.1 中性點不接地

中性點不接地系統C相不完全接地故障的電路圖和矢量圖如圖1所示。

圖1 中性點不接地系統C相不完全接地故障

C相經過過渡電阻Rd接地，各相對地電壓由下式表示：

分析式（5）可知，當Rd變化時，矢量UNd始端的軌跡是以接地相的相電壓UC為直徑的位于其順時針一側的半圓，如圖1（b）所示。

1.2 中性點經消弧線圈接地

中性點經消弧線圈接地系統C相不完全接地故障電路圖如圖2所示。

顯然在此系統中，式（2）將變為：

分析式（9）可知，當Rd變化時，可分3種情況討論：

（1）欠補償。矢量UNd始端的軌跡是以接地相的相電壓Uc為直徑的位于其順時針一側的半圓，跟中性點不接地系統完全一樣。

（2）全補償。矢量UNd始端固定在點C，此時C′等于0。

（3）過補償。矢量UNd始端的軌跡是以接地相電壓Uc為直徑的位于其逆時針一側的半圓，與中性點不接地系統相位相反。

1.3 中性點經電阻接地

中性點經電阻接地系統只是將圖2的消弧線圈換成電阻R，顯然式（6）將變為：

當發生C相不完全接地故障時，隨著Rd的變化，矢量UNd始端的軌跡是以接地相的相電壓Uc為直徑的位于其順時針一側的半圓，當Rd為無窮大時，系統對稱運行，無接地現象；當Rd=0時，系統處于金屬性單相接地狀態，流入接地點的電流為電阻電流和系統對地電容電流之和。

2 各種配電網接地方式的優缺點比較

2.1 中性點不接地方式

10kV配電網采用中性點不接地方式運行，當發生單相金屬性接地故障時，由于三個線電壓大小不變，仍保持對稱，對負荷的供電沒有影響，故規程規定，系統可以繼續運行2h，從而獲得選擇接地點并排除故障的時間，相對地提高了供電的可靠性，這是它的一個很大的優點。

中性點不接地系統發生單相接地故障，流過故障點電流僅為電網對地的電容電流，該電容電流超前電壓90°，當故障點的電容電流在第一個半波過零熄弧時，加在故障點上的電壓正好為峰值，若電容電流過大，空氣游離嚴重，極易把故障點重新擊穿。大型工礦企業10kV配電網大多采用電纜饋出，且饋出回路數較多，由于大型啟動設備較多，負荷較重，每一饋出回路的電纜根數也較多，導致配電網單相接地電容電流較大，通常超過規程規定的30A。同時由于電纜敷設、中間頭及終端頭制作工藝、電纜溝進水、外力施工破壞等原因，經常出現電纜單相接地故障。

由于單相接地故障時故障點的電弧不能自行熄滅，在發生弧光接地時，電弧的反復熄滅與重燃，產生間歇性弧光接地過電壓，對設備絕緣造成威脅，尤其是一些絕緣薄弱的設備，導致相間故障、火災、多點故障，最終難免引起系統電壓波動，一些對電壓敏感的精密自動化控制設備會保護性停機，給企業生產帶來更大的損失。

2.2 中性點經消弧線圈接地方式

變電站主變10kV側線圈大多采用三角形接線，故通常采用一次繞組為Z型連接的接地變壓器來引出10kV電網的中性點。利用接于配電網中性點的消弧線圈的電感電流對單相接地電容電流進行補償，使故障點的電流變得很小或接近于零，通過減小故障相電壓的恢復速度來減小電弧重燃的可能性，使高幅值過電壓出現的概率減小，同時使消弧線圈接地方式下的最大過電壓略低于中性點不接地系統。這樣既減輕了間歇性弧光接地過電壓對設備絕緣的破壞程度，避免了更大事故的發生，又保留了中性點不接地系統單相接地時可以繼續運行2h，提高了供電可靠性的優點。

由于消弧線圈本身是感性元件，與對地電容構成諧振回路，在參數匹配不適當時就會發生諧振過電壓。同時由于消弧線圈補償后單相接地電流變小，目前按最大值原理或5次諧波原理構成的小電流接地選線裝置在消弧線圈接地系統選線正確率太低，只能通過人工拉路選擇。

由于工礦企業配電網饋出多為電纜且回路數較多，在單相接地故障發生時，雖然弧光接地過電壓得到了一定的抑制，但故障點的弧光燃燒仍然存在，由于并列倒負荷時間較長，往往還沒有選出接地點就出現了電纜放炮或一段母線數個高壓柜同時放炮、著火的嚴重事故，不但電氣設備損失大，停電修復時間長，對企業生產線的影響也很大。

2.3 中性點經電阻接地方式

采用中性點經電阻接地運行方式，由于電阻是電容電荷釋放元件和諧振的阻壓元件，可降低單相接地工頻過電壓，抑制弧光接地過電壓，大大降低了對設備絕緣的損害。通過選擇適當的接地電阻值，在確保零序保護動作靈敏度的前提下將接地電流控制在一定的范圍內，通過階梯時限配合可以實現保護的有選擇性快速跳閘，由于保護動作較快且單相短路電流較小，可有效避免火災以及絕大多數相間短路故障的發生。同時由于單相接地故障的快速切除，避免了為尋找接地故障進行的大量拉合閘操作以及由此產生的過電壓，同時也減少了發生人身安全事故的機會。

中性點經電阻接地方式的缺點是增加了架空線路跳閘次數；當接地變或電阻柜故障而退出運行時，相應的主變開關必須同時打開，擴大了停電范圍。當主變壓器或母線并列運行時，不允許幾個電阻接地系統并列運行，以免接地電流過大引起設備損壞。

3 結論

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、通訊干擾以及過電壓等方面的問題。因此，對10kV配電網中性點接地方式的選擇顯得非常重要。在面對如何選擇10kV配電網中性點接地方式的問題上，我們應該要結合當地配電網的發展水平、電網結構特點等方面的實際情況，并且還要通過技術經濟比較，從長遠的發展觀點，因地制宜地確定配電網中性點接地方式。

【參考文獻】

[1]王輝.10kV配電網中性點接地方式的研究[J].天津大學，2007.

[2]卓少偉.10kV配電網中性點接地運行方式的研究[J].城市建設理論研究，2012（34）.

[責任編輯：湯靜]