3～66kV電網(wǎng)中性點(diǎn)接地方式解析

張 升,王華廣,石 卉（.國(guó)家核電山東電力工程咨詢?cè)河邢薰荆?.國(guó)家電網(wǎng)山東電力集團(tuán)；.中國(guó)水利水電第四工程局有限公司,濟(jì)南 500）

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3～66kV電網(wǎng)中性點(diǎn)接地方式解析

張 升1,王華廣2,石 卉3
（1.國(guó)家核電山東電力工程咨詢?cè)河邢薰荆?2.國(guó)家電網(wǎng)山東電力集團(tuán)；3.中國(guó)水利水電第四工程局有限公司,濟(jì)南 250013）

摘 要：從3-66kV電網(wǎng)供電的安全可靠性、電氣設(shè)備的絕緣水平以及對(duì)通信系統(tǒng)的干擾等方面，綜合分析、解讀了中性點(diǎn)電阻接地與中性點(diǎn)諧振（消弧線圈）接地等系統(tǒng)以及中性點(diǎn)不接地（絕緣）系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：中性點(diǎn)接地方式；過(guò)電壓；電阻

0 引言

3～66kV電網(wǎng)中性點(diǎn)接地方式是涉及電力系統(tǒng)諸多方面的綜合性技術(shù)問(wèn)題。本文對(duì)3～66kV配電網(wǎng)歷史上使用的接地方式的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行了比對(duì)分析，同時(shí)簡(jiǎn)要介紹了我國(guó)電氣設(shè)備的絕緣配合情況。

1 電力系統(tǒng)中性點(diǎn)接地系統(tǒng)介紹

國(guó)家曾出臺(tái)有關(guān)規(guī)定：對(duì)電力系統(tǒng)內(nèi)中性接地方式劃分成小接地短路系統(tǒng)和大接地短路電流系統(tǒng)2類，后期由于對(duì)電流大小的界定關(guān)系不好實(shí)施，從而改成中性點(diǎn)有效接地和中性點(diǎn)非有效接地兩大系統(tǒng)［1］。

通常在電力系統(tǒng)內(nèi)，中性點(diǎn)非有效接地的方式主要包括不接地（絕緣）和經(jīng)消弧線圈（諧振）接地。

消弧線圈接地系統(tǒng)使用歷史。早先一些發(fā)達(dá)國(guó)家的配電網(wǎng)正式不再使用消弧線圈進(jìn)行接地，一些國(guó)家也對(duì)配電網(wǎng)中的中性點(diǎn)減少了諧振接地的方式，這些方式對(duì)當(dāng)時(shí)的接地方式產(chǎn)生很大影響，后經(jīng)分析這并不是由于諧振接地方式不好而造成的。

（1）根據(jù)升壓的要求和需要。根據(jù)絕緣水平的原因，同時(shí)滿足降低過(guò)電壓的需要，需要把中性點(diǎn)從不接地和諧振接地系統(tǒng)更改為經(jīng)電阻接地系統(tǒng)。

（2）復(fù)雜電網(wǎng)中的使用消弧線圈效果不佳。

（3）電網(wǎng)對(duì)地電容電流越大，消弧線圈容量越大，設(shè)備不經(jīng)濟(jì)。

2 各種接地系統(tǒng)的過(guò)電壓情況以及我國(guó)電氣設(shè)備的絕緣水平

DL_T_620-1997《交流電氣裝置的過(guò)電壓保護(hù)和絕緣配合》中，4.2.8 66kV及以下系統(tǒng)發(fā)生單相間歇性電弧接地故障時(shí)，可產(chǎn)生過(guò)電壓，過(guò)電壓的高低隨接地方式不同而異。一般情況下最大過(guò)電壓不超過(guò)下列數(shù)值：

不接地系統(tǒng) 3.5p.u.

消弧線圈接地系統(tǒng) 3.2p.u.

電阻接地系統(tǒng) 2.5p.u.

GB_311～1-1997《高壓輸變電設(shè)備的絕緣配合》規(guī)定，我國(guó)3～66kV輸變電設(shè)備短時(shí)工頻耐受過(guò)電壓倍數(shù)Kp（P.U）如表1所示。

表1

由以上數(shù)據(jù)對(duì)比分析得出，3～66kV電網(wǎng)任意一種接地方式下的弧光過(guò)電壓，我國(guó)設(shè)備均能滿足絕緣配合的要求。

3 電網(wǎng)中性點(diǎn)各類接地方式的優(yōu)劣勢(shì)分析

3.1 采用中性點(diǎn)電阻接地系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn)分析

（1）中國(guó)電阻接地使用情況。近年來(lái)國(guó)內(nèi)一些大中城市隨著城市規(guī)模不斷擴(kuò)大，對(duì)地電容電流也隨之增加，不少城市電網(wǎng)都改消弧線圈接地方式為電阻接地方式，如青島市南京路220kV變電站于2005年改造為經(jīng)15.5Ω電阻接地系統(tǒng)。

2011年2月24日00：34，甘肅橋西第一風(fēng)電場(chǎng)35kV電纜頭單相擊穿后發(fā)展成三相故障， 導(dǎo)致酒泉地區(qū)損失出力840MW。2011年4 月17日4：51，甘肅干西第二風(fēng)電場(chǎng)35kV兩個(gè)電纜頭絕緣擊穿，繼而35kV母線PT爆炸，導(dǎo)致酒泉地區(qū)損失風(fēng)電出力1006MW。2011年4 月17日10：29，河北張家口地區(qū)佳鑫風(fēng)電場(chǎng)內(nèi)35kV側(cè)發(fā)生相間短路故障，風(fēng)電場(chǎng)內(nèi)風(fēng)機(jī)低電壓保護(hù)和三相不平衡保護(hù)動(dòng)作，河北張家口地區(qū)甩出力854MW，并造成500kV沽源變和220kV察北變、義緣變的全部8組35kV并聯(lián)電容器過(guò)電壓保護(hù)動(dòng)作跳閘。經(jīng)中國(guó)電力科學(xué)研究院專家組調(diào)查研究分析，這些風(fēng)電場(chǎng)事故的起因多是由于電纜頭施工工藝不良、運(yùn)行維護(hù)不利引起的單相接地故障，原風(fēng)電場(chǎng)內(nèi)的中性點(diǎn)接地系統(tǒng)都采用的非有效接地系統(tǒng)，發(fā)生故障后沒(méi)有直接跳閘，事故進(jìn)一步惡化，發(fā)展為兩相接地短路，導(dǎo)致母線電壓急劇降低，多數(shù)風(fēng)機(jī)不具備低電壓穿越能力，從而大量風(fēng)機(jī)脫網(wǎng)。經(jīng)此事故調(diào)查，國(guó)家電網(wǎng)相關(guān)部門(mén)要求所有與電網(wǎng)接入的風(fēng)電場(chǎng)，電壓系統(tǒng)必須都采用電阻接地方式。

（2）中性點(diǎn)電阻器接地系統(tǒng)優(yōu)缺點(diǎn)。電阻接地系統(tǒng)也能限制內(nèi)過(guò)電壓在2.5p.u.以下。研究表明，進(jìn)一步減小電阻值，提高接地電阻接地電流對(duì)降低內(nèi)過(guò)電壓收效不大。當(dāng)系統(tǒng)中性點(diǎn)采用不接地方式時(shí)，單相間歇性弧光接地引起的弧光過(guò)電壓倍數(shù)不超過(guò)3.5 p.u.；當(dāng)系統(tǒng)中性點(diǎn)采用經(jīng)電阻接地方式，且電阻電流與電容電流比值（Ijdz/Ic）大于等于1.1倍時(shí)，可將弧光過(guò)電壓的倍數(shù)降低到2.5倍以下。

3.2 采用中性點(diǎn)消弧線圈接地系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn)分析

電網(wǎng)中性點(diǎn)諧振接地是指電網(wǎng)一個(gè)或多個(gè)中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈與大地連接，消弧線圈的穩(wěn)態(tài)工頻感性電流對(duì)電網(wǎng)穩(wěn)態(tài)工頻容性電流調(diào)諧，故稱諧振接地，目的獲得接地故障殘流最小并是感性的，接地故障就可能自清除。因此，中性點(diǎn)消弧線圈接地系統(tǒng)擁有中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)的全部?jī)?yōu)點(diǎn)且性能更優(yōu)越。同樣的，中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)的缺點(diǎn)，中性點(diǎn)消弧線圈接地系統(tǒng)亦全有，但由于消弧線圈降低了單相接地故障時(shí)的燃弧率降低了出現(xiàn)最大幅值弧光過(guò)電壓的概率。

4 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，每一種中性點(diǎn)接地方式都具有自己的特性和優(yōu)劣勢(shì)，具體在使用過(guò)程中要根據(jù)電網(wǎng)結(jié)構(gòu)、從供電安全可靠性進(jìn)行考慮，權(quán)衡利弊系統(tǒng)特點(diǎn)，同時(shí)要考慮電網(wǎng)后期的發(fā)展容量，科學(xué)的、有針對(duì)性的選擇合適的接地方式。

參考文獻(xiàn)：

［1］許穎，3-66kV電網(wǎng)中性點(diǎn)接地方式的幾個(gè)問(wèn)題［Z］.

［2］DL_T_620-1997《交流電氣裝置的過(guò)電壓保護(hù)和絕緣配合》［S］.

［3］GB_311_1-1997《高壓輸變電設(shè)備的絕緣配合》［S］.

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.12.152

作者簡(jiǎn)介：張升（1982-），男，本科，工程師，主要從事風(fēng)力、光伏、火力發(fā)電設(shè)計(jì)、電網(wǎng)變電設(shè)計(jì)工作。