配電網中性點接地方式的探討

景偉 胡可 嚴鴻鵬

摘?要：配電網中性點的接地方式與電網的安全性和可靠性密切相關。論文針對當前存在的集中配電網中性點接地方式進行了深入研究，對各個方式對應的特征及原理進行了詳細對比，探尋更加合適的接地方式，以達到降低故障電流，降低過電壓及減少通信干擾的目的。

關鍵詞：配電網;中性點;接地方式

中圖分類號：TM762??文獻標識碼：A

配電網中性點接地方式指的就是在配電網中，中性點和土地進行連接的方式。根據具體方式的不同，主要有以下兩種不同方式，就是有效接地方式和非有效接地方式;有效接地方式又可以進一步劃分為中性點經小電阻接地和直接接地兩種方式;因單相接地的故障電流比較大，習慣上又稱之為大電流接地方式。非有效接地方式也可以進一步被劃分為消弧線圈接地，即小電流接地，和中性點不接地的方式。根據接地方式的不同，能夠將配電網中性點進一步分為包含直接接地、中性點不接地、經消弧線圈接地、經電阻接地四種不同方式。在特定的配電網中，要從包含技術、安全、經濟等在內的多個方面出發，來確定最佳的接地方式。

1?中性點不同接地方式的特點

1.1?中性點直接接地方式

若配電網中存在單相接地故障，并且接地方式是中性點接地時，當中性點以外還有另外的接地點時，就形成了短路回路，導致接地相故障電流較大，此時必須快速切斷電源，可以防止供電設備的損壞，這種方式供電的可靠性較低，停電事故頻發;在實際配電網的故障中，很大一部分故障都是單相接地所導致的，并且其中大部分是瞬時性故障，最終降低了供電可靠性，導致供電異常。但是這種接地方式出現單相接地故障時，會因為系統中性點的鉗位作用使非故障相的對地電壓不會有明顯的上升（一般低于正常運行電壓的140%），因而對系統絕緣是有利的。

1.2?電阻接地方式

在中性點和大地之間增加電阻的接地方式被稱為電阻接地方式，通過電阻阻值的選擇對故障電流的大小進行控制。根據接地故障電流大小，可劃分為低電阻和高電阻接地。低電阻接地指的是當接地故障電流大于等于100A而小于1000A時;高電阻接地方式指的是當接地故障電流小于10A時。在配電系統采用小電阻接地方式的情況下，若出現單相接地情況，非故障相電壓可能達到正常值的?3倍，由于高壓及中壓配電系統的絕緣水平設計時考慮了更高的雷電過電壓，因此基本不會對配電系統中的設備造成很大的危害。當系統出現單相接地故障時，無論是否為永久性，都會作用于設備跳閘，這導致線路的跳閘非常頻繁，對正常供電的負面影響很大，使得配電系統整體的可靠性大大降低。

1.3?經消弧線圈接地方式

在中性點和地之間將配置一個帶氣隙的可調電抗器就被稱為經消弧線圈接地。在配電系統中出現單相接地情況下，因為接地導致的容性電流能夠受到消弧線圈內部的感性電流的補償作用，在出現接地故障的情況下，產生的接地電流變為數值相對較小的殘余電流，殘余電流產生的接地電弧是較容易熄滅的。由于消弧線圈的存在，當殘流熄弧后，導致電壓恢復的初速度降低，故障相電壓的恢復時間增多，恢復電壓的最大值受到了限制，避免了接地電弧的重燃，從而達到徹底熄弧的效果。其特點是當線路出現單相接地故障的情況下，配電網仍然能夠根據既定規程，正常持續運行2小時而不會受到故障的影響。通過對運行過程的觀察，結合專業的研究資料，接地電流只要小于10A時，電弧能夠自行滅弧，因消弧線圈的感性電流可與接地點流過的容性電流相抵消，當調節的較好時，電弧能夠自行滅弧。對于中壓電網中電纜饋電回路不斷增長的情況，導致接地故障的概率有增高的趨勢，但是因為接地電流能夠被補償，所以單相接地故障不會導致相間故障的出現。綜上所述，中性點經消弧線圈接地方式和中性點經小電阻接地方式相比，前者具有更好的可靠性。

1.4?中性點不接地方式

對于我國而言，大部分6—10kV及和一些35kV高壓電網采用的是中性點不接地方式。由于中性點沒有接電，對地分布電容就在較大程度上決定了故障點接地電流的大小。接地電流在常見的架空電網里，其大小一般不大于十安，而在電纜電網里，其大小可能是前者的幾十倍。其主要特點是：當有單相接地故障發生時，相與相之間的電壓相位和大小不變，三相電壓的保持平衡，因此，系統在較短時間內能夠保持運行。但是，為了保障故障不再擴大，防止出現更為嚴重的單相弧光接地以及相間短路問題，導致配電網崩潰，規定帶故障點運行時間要小于2小時，這么長時間的帶故障點運行給生產和調度造成的壓力是巨大的。因為中性點絕緣，直接導致電網對地電容中存有較大電能，倘若出現弧光接地問題，對地電容包含超越其自身儲存能力的能量，會進一步導致弧光接地過電壓的出現，其數值高達相電壓的幾倍，威脅到了設備絕緣。此外由于配電網中電容元件和電感元件的存在，因為倒閘操作后故障，容易引發線性諧振或鐵磁諧振，產生諧振過電壓。

2?中性點不同接地方式的綜合比較

3?結語

（1）在使用經消弧線圈接地方式的情況下，因為消弧線圈的電感電流的影響，產生的補償電流對電容電流而言不穩定，主要包括三種補償方式，即欠補償、完全補償以及過補償，采用全補償情況下，存在很大可能性會導致三相對地電容與電感之間出現串聯諧振現象，因此完全補償可行性不高，不過當前有研究通過在自動跟蹤補償系統中加裝阻尼電阻，最終實現完全補償。

（2）中性點不接地方式會導致接地過電壓和斷續電弧的產生可能性增大，在配電網出現單相接地故障的情況下，各相相位以及電壓大小保持不變，三相系統保持平衡，因此在短時間內可以正常運行。

（3）中性點經小電阻接地的接地方式有利于降低電弧接地過電壓，保證線路電壓值正常穩定。因為和流過故障線路的電流相比，不接地方式下的電流更小，在較大程度上提高了零序過流保護的靈敏度，能夠在故障出現的情況下，快速激發線路保護裝置作出相應反應。

由上表可知，上述幾種接地方式優缺點不同，在實際運行中應根據配電網具體的情況，選擇最合適的接地方式。

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作者簡介：景偉（1991—?），男，助理工程師，從事配網設備技術工藝工作，研究方向為配網設備智能化;胡可（1986—?），男，工程師，從事配網設備研發工作，研究方向為配電自動化;嚴鴻鵬（1996—?），女，助理工程師，從事配電自動化產品設計開發工作，研究方向為配網產品通信技術。