10 kV配電網中性點接地方式研究

俞雅婷

摘 要：不同的接地方式對10 kV配電網的正常運行造成一定的影響，內容首先闡述了影響10 kV配電網接地方式的主要因素，其次分析了中性點不同的接地方式，并對其優缺點進行了綜合評價，以期能為10 kV配電網中性點接地方式的選擇提供一定的幫助。

關鍵詞：10 kV配電網；中性點；接地方式

中圖分類號：TM77 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937（2016）30-0107-02

以往我國10 kV配電網是以架空線為主的放射形結構電網，因此中性點接地方式通常采用兩種方式：不接地或者經消弧線圈接地方式。隨著智能電網的發展、雙電源供電及電纜的大量應用，中性點經電阻接地方式也得到廣泛應用。近些年來電力系統的電容電流大幅增加，由接地方式不合理而造成的事故越來越多，配電網中性點接地方式問題越來越突出。

因此，對10 kV配電網來說，選擇一種既能確保配電網安全、可靠運行，安裝與操作又簡單、經濟合理的中性點接地方式是電力系統亟待解決的重要課題。基于此，筆者對10 kV配電網中性點接地方式進行研究。

1 影響10 kV配電網接地方式的因素

影響10 kV配電網接地方式的因素主要包括如下幾種。

1.1 接地故障類型

近些年來，隨著電纜網絡持續發展，10 kV配電網中性點接地方式出現不同的觀點，根據相關部門的統計數據可知：不同的電網類型發生故障的類型存在較大差異，電纜為主的電網通常出現的故障為永久性故障和相間短路故障，而架空線為主的電網通常發生的故障時單相接地故障和瞬時故障，而單相接地和瞬時故障在所有故障類型中占了極高的比例。

1.2 供電可靠性

供電可靠性是配電網十分關注的重要考核指標，直接關注著供電企業的服務質量。根據電力系統多年實踐經驗可知，單相接地故障通常是瞬間性的，尤其是架空線路，若接地電流不大，可以不用任何動作，接地電弧就會自動熄滅，確保電路持續供電。不同接地方式對單相接地故障的處理方式是不同的，低電阻接地方式不論發生何種故障都會自動切除故障電路；消弧線圈接地方式能使用繼電保護裝置檢測出現故障的線路，可瞬間或者延時切除，提高了供電連續性。

1.3 人身安全

在選擇不同類型中性點接地方式時，人身安全也是一個重要的考慮因素。對人身安全要考慮如下幾方面：第一，人接點的設備金屬部件；第二，故障周圍的跨步電壓；第三，處理故障時人接觸的帶電部分。

1.4 通信干擾

10 kV配電網在運行過程中，由于存在電磁耦合、靜電感應及輻射等狀況極易對通信電網產生一定程度的干擾，干擾的具體表現形式為音頻、工頻或縱向電勢等，這些干擾方式與10 kV配電網的中性點接地方式息息相關，不同的中性點接地方式對通信網絡造成的干擾也存在一定的差異。通常情況下，通信干擾所造成的危害極大，嚴重的可能會損壞通信設備，影響人身安全，同時隨著信息化時代的來臨，通信干擾問題會日益嚴重，必須引起足夠的重視。

2 10 kV配電網中性點接地方式的綜合評價

2.1 不同接地方式

2.1.1 中性點不接地

這種接地方式是指配電網中的中性點并不直接和大地連接，而是通過電網的對地電容接地的。采用這種中性點接地方式，當配電網發生單相接地故障時，電網中的電力設備并沒有受到損害，仍然能持續供電，但并不允許這種狀況持續太長時間，因為一旦持續時間過長，就可能導致絕緣薄弱點被擊穿，最終造成兩相接地短路，就會對電氣設備造成嚴重損壞。因此在這種接地方式中，配電網中必須要配置專門的監視裝置，以便工作人員能發現故障并及時進行處理。

2.1.2 中性點經消弧線圈接地

這種接地方式是指配電網經過消弧線圈和大地連接，在這種接地方式中，故障相對地電壓是0，非故障相對地電壓增加到約為原來的1.732倍，三相線電壓仍保持對稱和大小不變，因此采用這種接地方式也允許帶故障運行，但是運行時間不能太長，通常允許的帶故障運行時間不得超過2 h。消弧線圈對瞬時性接地系統故障起著十分重要的作用，由于消弧線圈能使接地處的電流大大減小，電弧可能自動熄火。接地電流比較小，在一定程度上能減輕對周圍線路造成的不良影響。這種接地方式和中性點不接地方式類似，要按照配電網的線電壓進行設計。

2.1.3 中性點經電阻接地

這種接地方式是指配電網中至少有一個中性點接入電阻，根據限制接地故障電流大小的不同，可將接地電阻按阻值的不同分為高電阻接地、中電阻接地和低電阻接地。由于配電網接地電流數值通常比較大，若發生故障后零序保護不及時，將會給周圍的絕緣造成很大的損害，嚴重的可能造成配電網相間故障的發生。一旦發生單相接地故障，這種故障類型不管是永久性還是非永久性，都會導致配電網線路的跳閘次數增加，對供電質量造成不良影響，降低了供電可靠性。

2.1.4 中性點直接接地

這種接地方式是直接將中性點接地，在這種系統中，一旦發生單相接地故障，就會發生短路，導致接地電流增加，此時配電網繼電保護會立即動作，將故障切除。中性點直接接地方式的特點是一旦配電網運行過程中發生單相故障，非故障對地電壓并不會升高，所以在設計時配電網各相對地絕緣可根據相對地電壓考慮。由于這種方式接地電流相對加大，配電網的繼電保護通常都能迅速切除故障，同時保護裝置簡單，具有極高的可靠性。

2.2 不同接地方式的綜合評價

2.2.1 中性點不接地方式

這種接地方式具有下述特點：

第一：當10 kV電網出現單相接地故障時，電網的線電壓并不發生變化，僅故障相電壓升高倍，因此采用中性點不接地方式當發生單相接地故障時并不影響三相設備的正常運行，這是這種接地方式的最大優點；

第二，可能產生異常過電壓。當配電網出現鐵磁諧振過電壓時，最高的電壓值可達相電壓的4倍，當出現間歇性弧光接地時，產生的電壓值可達相電壓的3.5倍。這種異常的高電壓可能影響到全網，如果持續時間較長很可能對10 kV配電網中電力設備的絕緣性能產生不良影響；

第三，對10 kV配電網來說，不管整個電網中的絕緣電阻值有多高，為了確保人們在直接接觸時不會發生觸電傷亡事件，要求三相電壓中每相的對地電容值不應該超過。但是實際中要使10 kV配電網滿足這個條件是很難實現的，因此希望通過漏電保護手段來確保人身直接接觸的安全防護是不可能的，漏電、接地保護僅可以作為防護間接接觸的手段。

2.2.2 中性點經消弧線圈接地方式

這種接地方式具有下述特點：

第一， 這種中性點接地方式的最大優點是10 kV配電網運行過程中具有很高的可靠性；

第二，當10 kV配電網線路中發生瞬間故障時能自動熄弧，且發生故障點位置處的對地電位較低；

第三，當發生單相接地故障時，故障產生的異常過電壓通常不超過相電壓的2.8倍；

第四，自動跟蹤補償消弧系統的實踐結果表明，設備可以欠補償、全補償及過補狀態下運行，并不會出現諧振過電壓。

2.2.3 中性點經低電阻接地方式

這種接地方式具有如下特點：

第一，當10 kV配電網單相接地故障時，這種接地方式能將接地異常過電壓控制不超過相電壓的2.5倍；

第二，與其他接地方式相比，這種方式的繼電保護裝置簡單；

第三，整個系統的運行和維護相對便捷，是多電源、超大城市的最佳選擇方案；

第四，這種中性點接地方式的投入成本比較高；第五，當發生單相接地故障時，故障點的對地電壓比較高，對人身和電力設備造成一定的安全隱患；

第五，供電可靠性相對較低，對周圍通信設備造成的干擾相對較大。

2.2.4 中性點直接接地方式

這種接地方式具有如下特點：

第一，通常只適用在110kV以上高壓系統；

第二，當配電網系統發生單相接地故障時，電網中非故障相的電壓增加較小；

第三，綜合投資成本比較低；第四，供電可靠性低，對周圍通信設備干擾較大。

3 結 語

綜上所述，10 kV配電網的中性點接地方式涉及到各個方面，如供電可靠性、人身安全、通信干擾及過電壓等，因此10 kV配電網中性點接地方式的選擇十分重要。在選擇接地方式時要結合配電網的發展水平、網架結構和技術經濟水平等，因地制宜選擇最適合的中性點接地方式。

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