1、基于配电网中性点接地方式之我见摘要：目前我国家的配电网主要采用三种中性点接地方式，即：中性点对地绝缘、中性点经消弧线圈接地和中性点经电阻接地，每种接地方式都有不同的特点和适用场合。本文通过对配电网中性点各种不同接地方式进行了分析，可供同行技术交流。 关键词：配电网；中性点；接地方式 中图分类号：U665.12 文献标识码：A 文章编号： 1.前言 配电网的供电可靠性与中性点接地方式有很大的关系。当电网电容电流较小时采用中性点对地绝缘方式，简单、经济，大多数瞬时性接地故障都能可靠消失，电网的供电可靠也较高；当电容电流增大到熄弧临界值以上时，由于大多数接地都不能可靠熄弧，会发展成为间歇性的弧光接地
2、，或稳定的电弧接地，形成相间短路，则由于电网单相接地引起的事故就会增多，会对供电可靠性产生不利的影响；中性点经电阻接地配零序保护，大多数瞬时故障都会使馈线开关跳闸，且由于故障电流大，开关要频繁开断，大的故障电流加大了开关触点的磨损，增大了检修工作量，由于故障电流大，还会引起故障点的地电位升高，对人身安全构成威胁，对通信线路造成干扰，因而中性点经电阻接地方式对配电网的供电可靠性会造成负面的影响；中性点经消弧线圈接地，特别是经自动跟踪补偿消弧线圈接地时，大多数瞬时性接地电弧都能可靠熄灭，发展不成永久性的接地故障，即使发生了贯穿性的击穿也会由于接地电流小而使绝缘损坏的程度轻，便于维修，所以对提高供电
3、可靠性是有利的，同时也减少了开关设备的维修工作量。同时由于故障电流小，对通信线路的影响也较小。电网中性点接地方式的选择要考虑配电网的各种运行情况(包括正常运行和异常运行情况)，供电可靠性的要求，故障时的异常电压、异常电流对供电设备的影响，对通信的干扰和危险影响，有关的设计技术和继电保护技术要求，有关的设备供应情况以及配电网的运行经验等多种因素并通过经济比较才能决定。 2.中性点常见的三种运行方式 即中性点不接地、中性点经消弧线圈接地系统、中性点直接接地系统： 2.1 中性点不接地系统 电力系统运行时，三相导体对地分布这电容，这些电容将引起附加电流。设正常运行时，三相系统时对称的，同时三项导体经
4、过完全换位，故中性点 N 对地电位为零，各相对地电压对称且对应相电压相等；各相对地电容相等，各相对地电容对称，故地中无电容电流通过。 设 U、V、W 三相对地电容电流为 ICU、ICV、ICW。 ICUICVICW=UC2UCf 式（1） 式中 U相对地电压，对称运行时与相电压值相等； 角频率； C各相对地电容等效值； f频率； Xc各相对地容抗。 下图 1 的（a） 、 （b） 、 （c） ，分别为简化的中性点不接地三相系统正常运行的电路图和向量图。 下面分析中性点不接地系统的单相接地运行情况。 设 W 相 K 点发生金属性接地故障，如图所示。在网孔 NkeN 中，由基尔霍夫电压定律得 上式
5、表明，当发生一相金属性接地时，中性点 N 的对地电压变为相电压，且与故障相电压相位相反。此时故障相对地电压为 0，非故障相U、V 相对地电压、为 上式说明，非故障相的对地电压由正常时的相电压变到故障后的线电压。因此，中性点不接地系统的电气设备的绝缘应按线电压设计。由图 2 知，与之间的夹角为 60，与之间的电压，也是线电压，即三个线电压仍保持不变，也就是说，中性点不接地系统即使在发生一相金属性接地时，对用户的供电也没产生影响，故以该方式运行的系统供电可靠性高，但故障运行时间不能超过 2 小时。 由于非故障相的对地电压由相电压变到线电压，由式（1）知，此时非故障相 U、V 相的对地电容电流 IC
6、UICVICUICV，即非故障相的对地电容电流值是正常时一相电容电流的倍。 设电流的正方向是由电源流出，则接地电流C 与CU和CV 的方向相反，故有 C(CU+ CV) 由于CU 与CV 的夹角等于与之间的夹角为 600，因此 IC CUCV3UC 故中性点不接地系统在发生一相金属性接地时，通过地的电容电流是正常时一相电容电流的 3 倍。该电流过大时产生的电弧会烧坏电器设备；当电弧间隙性燃烧时，易产生间歇接地过电压，危及设备绝缘，波及整个电网。 2.2 中性点经消弧线圈接地系统 在中性点不接地电网中，已经讨论过它的两个特点，一是接地故障点有电容电流流过；二是电网出现中性点位移电压，其值约等于电
7、网正常时的相对地电压。当接地电容电流较大且超过一定值时，接地电流不能自行熄灭，将造成弧光接地，产生过电压。如能在故障时自动在故障点接人一个电感性电流，则能使电感电流和电容电流因为相位相反而自行抵消，合成电流为零或者变得很小然后自行熄灭电弧。产生这个电感性电流的电压就是故障发生时在电网中性点上出现的位移电压。从图3 中可以看到，故障点电容电流超前电网中性点位移电压 90，此时若在中性点上接一个电感线圈，通过电感线圈的电流 IL 经大地由故障点流回电源中性点。在故障点 IL 与电容电流 IC 汇合，其相量和接近于零，即可达到消弧的目的，使电网迅速恢复正常。 2.3 中性点直接接地系统 在这种运行方
8、式下，正常运行时，中性点电位与地是等电位的，在发生一相金属性接地时，中性点电位基本不变，非故障相电压仍为相电压。单相接地就是单相短路，断路器立即切除故障部分，会中断对用户的供电。 因为 10kV 配电网络中性点接地方式较为复杂，本文侧重讨论 10kV中性点接地方式，希望读者们抛砖引玉，在设备选型和方式选择方向上有所裨益。 3. 我国电网中性点接地方式的情况 1)220kV，直接接地（必要时也可经电阻或电抗接地） ； 2)ll0kV，直接接地（必要时也可经电阻或经消弧线圈接地） ； 3)10(6)kV，不接地或经消弧线圈接地、经电阻或电抗接地； 4)380220V，直接接地。 纵观以上各种接地方
9、式来看，无论那种确定中性点运行方式时，必须全面考虑研究以下各个方面： 1)保证供电可靠性要求； 2)单相接地时，健全相最大的工频电压升高应尽可能小； 3)单相接地故障时的短路故障电流应限制在对通信线路干扰影响的容许范围之内； 4)单相接地时故障线路的继电保护应有足够的灵敏度和选择性。 5）如配电网中性点采用传统的小电流接地方式。配电网采用小电流接地方式应认真地按交流电气装置的过电压保护和绝缘配合(DL/T6201997)标准的要求执行，对架空线路电容电流在 10A 以下可以采用不接地方式，而大于 10A 时，应采用消弧线圈接地方式。采用消弧线圈时应按要求调整好，使中性点位移电压不超过相电压的
10、15，残余电流不宜超过 10A。消弧线圈宜保持过补偿运行。 4.结束语 配电网中性点接地方式不能只限于某一种或几种方式，必须因地制宜地按照客观条件考虑几种方式然后加以选择。其选择原则在前面已提，其中特别要强调根据实际情况，提高配电网供电可靠性以及保证人身和设备的安全运行。根据近年来配电网规划设计及科研人员的研究结果以及配电网运行经验，今后一个时期内配电网中性点接地方式的发展趋势可以归纳如下： 1)系统不大，线路主要是农村架空线路，网络相对简单，运行方式变化范围不很大，一般采用传统的中性点不接地方式。 2)以架空线为主的配电网和架空线、地下电缆线路混合使用的配电网将采用中性点经消弧线圈(包括自动调谐消弧线圈)接地的方式使配电网保持有较高的供电可靠性。 3)大、中城市以地下电缆为主的配电网可以考虑采用中性点经低值电阻接地的方式，使电缆线路的投资降低，并在配电网络接线上研究采用环网供电方式配以自动化装置使供电可靠性达到可为用户接受水平。 4）较小城市的配电网，一般以架空线路为主，除采用中性点经消弧线圈接地方式外，也可考虑采用经高值阻抗接地方式（一相接地时不跳闸，可以继续运行较长时间） ，以降低设备投资、简化运行工作并维持适当的供电可靠性。 上述各种中性点接地方式的发展还必须配合以继电保护方式和装置的研究改进及开发方能取得满意的运行效果。
