考慮中性點接地方式的配電網供電可靠性評估研究

內蒙古電力（集團）有限責任公司 阿斯楞 于 源 內蒙古電力經濟技術研究院 王 鵬

配電網供電是否安全可靠，直接反映了電力系統的實際運行狀態以及電力企業經營管理水平，甚至還決定了電網的檢修維護水平。而配電網作為一種紐帶，將用戶和電力系統進行很好地聯系，因此配電網的供電可靠性成為了評估電能質量的重要指標，在中性點接地方式下，如何科學地評估配電網供電可靠性是技術人員必須思考和解決的問題。

對于電力系統而言，其中性點接地方式選用是否合理，直接影響了系統的供電穩定性和絕緣水平，為了科學控制電力系統電容電流，確保配電網能夠可靠、穩定、安全地運行，首先，針對配電網的中性點接地方式，分析和研究了消弧線圈接地方式和小電阻接地方式對配電線路可靠性的影響；其次，根據配電網可靠性評估模型，探討了以上兩種中性點接地方式對配電網供電可靠性影響的評估；最后，以“中性點接地方式不同時樹干式配電網可靠性分析”為例，在兩種中性點接地方式下，客觀、科學地評價和研究了配電網供電的可靠性水平。希望通過這次研究，為相關從業人員提供有效的借鑒和參考。

1 中性點接地方式對配電線路可靠性的影響

中性點接地方式主要包含以下兩種類型，一種是消弧線圈接地方式，另一種是小電阻接地方式。前者充分借助消弧線圈，直接調整和控制繞組的匝數，確保消弧線圈電感性能得以有效提升；后者在具體的運用中，通過不斷增加故障線路內部電流，可以降低電弧過電壓的概率，同時還提高電力系統阻尼性能，有效地避免了諧振過電壓現象的發生。

1.1 消弧線圈接地方式對配電線路可靠性的影響

配電線路跳閘原因分析。在消弧線圈接地方式下，導致配電線路出現跳閘原因主要包含以下兩種：配電線路出現故障問題，導致其發生跳閘現象；在進行單相接地故障期間，由于微機類型選錯或者人工選線錯誤，造成配電線路出現頻繁跳閘現象[1]。如果跳閘原因是第一種，那么需要對其故障問題進行長時間修復后，才能保證配電網供電的穩定性和可靠性。此外，一旦該線路沒有在最短時間內快速轉移線路負荷，會導致線路出現長時間停電，進而引發不可估量的嚴重后果。

跳閘分類。根據單相接地線路出現的真實故障情況，將配電線路跳閘劃分為以下三種類型：微機選型錯誤，配電線路跳閘。在對微機進行選型期間，由于微機選型錯誤導致單相接地故障線路出現故障擴展現象，進而造成配電線路跳閘；故障擴展，其他線路受到影響，配電線路跳閘。在這一情況下，跳閘線路除了包含單相接地故障線路外[2]，還包含正常運行的線路。故障擴展影響主要是指正常的線路由于受到故障擴展的不良影響，轉化為故障線路；單相接地故障線路異常，配電線路跳閘。在這種情況下，單相接地線路所對應的電弧無法在短時間內快速熄滅，一旦出現單相線路跳閘，則會導致相間故障問題出現。

可靠性影響因子。對于消弧線圈接地方式而言，影響跳閘情況的因素主要包含配電網的絕緣水平、電纜溝防火條件、線靈敏度、過電流水平和過電壓水平。

1.2 小電阻接地方式對配電線路可靠性的影響

配電線路跳閘原因的分析。對于小電阻接地方式而言，一旦發現配電線路出現跳閘現象，技術人員要重點分析以下跳閘原因：電弧火災、瞬時單相接地故障、永久單相接地故障，而這三種故障均是由線路故障引起的[3]，相關人員要確保選線正確的基礎上，將配電線路跳閘故障概率降到最低。

跳閘分類。在小電阻接地方式下，配電線路跳閘情況主要包含以下兩種類型：繼電保護產生大量的跳閘信號，導致配電線路出現跳閘現象；當出現單相接地故障時，由于繼電保護沒有產生相應的跳閘信號，導致配電線路出現跳閘現象。

可靠性影響因子。小電阻接地方式下配電線路跳閘影響因子主要包含配電網的絕緣水平、線路故障率、單相接地故障率以及消弧線圈接地方式的選線靈敏度、過電流水平和過電壓水平。對于小電阻接地方式而言，一旦配電線路頻繁出現跳閘現象，將會降低配電網供電穩定性、連續性和可靠性[4]，因此，技術人員要重視對以上配電線路跳閘影響因子的充分考慮。

2 中性點接地方式對配電網供電可靠性影響的評估

2.1 消弧線圈接地方式下的跳閘模擬

在這一環節中，為了保證跳閘模擬結果的精確性和真實性，技術人員首先要做好對跳閘概率模型的搭建，在此基礎上，通過利用MATLAB編程設計和開發蒙特卡洛法功能，然后嚴格按照消弧線圈接地相關標準和要求，全面地模擬和處理配電網線路真實跳閘過程[5]，模擬跳閘流程圖如圖1所示。

從圖1中可以看出，在消弧線圈接地方式下，通過對跳閘情況進行模擬，發現一次性短路故障次數所對應的統計結果，能夠直觀、明了地反映出配電系統的實際跳閘情況。此外，從圖1中還可以看出，該模擬方式忽視對其他類型短路故障因素的考慮[6]，僅僅考慮了單相接地故障這一因素即可。

圖1 模擬消弧線圈接地方式下的跳閘流程

2.2 小電阻接地方式下的跳閘模擬

在這一環節中，為了保證跳閘模擬結果的精確性和真實性，技術人員首先要做好對跳閘概率模型的搭建，在此基礎上，通過利用MATLAB編程設計和開發蒙特卡洛法功能，然后在小電阻接地方式下對配電網線路跳閘的影響進行科學模擬，模擬小電阻接地方式下的跳閘流程圖如圖2所示。

圖2 模擬小電阻接地方式下的跳閘流程圖

從圖2中可以看出，在小電阻接地方式下，通過對跳閘情況進行模擬，發現一次性短路故障次數所對應的統計結果，能夠直觀、明了地反映出配電系統的實際跳閘情況[7]，所以整個故障發展流程相對比較簡單，并且僅考慮單相接地故障即可。

3 中性點接地方式不同時樹干式配電網可靠性分析

為了更好地評估和驗證配電網供電可靠性水平，現根據樹干式配電網管控相關標準和要求，開展以下評估工作。樹干式配電網簡化圖如圖3所示。

圖3 樹干式配電網簡化圖

為了最大限度地提高配電網供電可靠性計算結果的真實性和可靠性，首先技術人員要做好對相關參數的科學設置，如：線路故障出現的概率、單相接地故障發生的概率等。當這些參數設置結束后，如果線路為電纜時，技術人員要做好對以上兩種接地方式的主干線故障修復時間的科學調整和控制，使其被分別設置為7h、9h，此外還要將開關操作方式統一設置為手動操作方式，并將操作方式的切換時間設置為1h。

如果線路為架空線路時，技術人員要做好對以上兩種接地方式的主干線故障修復時間的科學調整和控制，使其被分別設置為5h、7h，此外還要將開關操作方式統一設置為手動操作方式[8]，并將操作方式的切換時間設置為1h。負荷點參數設置表如表1。

表1 負荷點參數設置表

樹干式配電網供電可靠性分析結果分別如表2、表3所示，從表中的數據可以看出，以上兩種中性點接地方式所用到的架空線路在配電網供電可靠性評估方面具有明顯優勢。得出這一結論的依據為架空線路出現永久性接地故障的可能性較高，遠遠超過了電纜線路，同時，在評估配電網供電可靠性期間，架空線路不需要考慮電弧火災出現的概率，而電纜線路則需要考慮。同時，當接地方式相同時，架空線路所對應的故障修復時間明顯低于電纜線路，由此可見，架空線路的可靠性指標控制效果明顯高于電纜線路。

表2 全電纜線樹干式配電網可靠性計算結果

表3 全架空線路樹干式配電網可靠性計算結果

此外，小電阻接地方式所對應的SAIFI（平均停電頻率指標）相對較高，小電阻接地系統一旦出現故障異常問題時，需要耗費的故障修復時間較長，導致消弧線圈接地系統的SAIFI明顯高于小電阻接地系統。由此可見，通過選用小電阻接地方式，可以最大限度地提高配電網穩定性和可靠性，使得電力系統供電性能得以有效提升，以滿足人們的用電需求。

4 結語

為了實現對電網電容電流的科學調整和控制，降低非故障線路跳閘的風險，保證電力系統運行性能，技術人員要在充分結合供電可靠性的基礎上選用小電阻接地方式，不斷提高樹干式配電網的穩定性和可靠性。這樣一來，不僅可以提高供電的連續性和穩定性，還能縮短停電持續時間，確保電力系統能夠可靠、穩定、安全地運行，實現供電的連續性、穩定性，滿足人們的用電需求。