浅析中压供配电系统中性点接地方式

浅析中压供配电系统中性点接地方式

电力系统中，中压供配电系统中性点接地方式是一个综合性的问题，涉及到技术、经济、安全等多个方面的内容。当前，在供电网系统中，单相接地电容电流随着中压电网中性点不接地的扩大和电缆馈线回路的增加也在逐渐增加。因此，优化电网中性点，选择科学合理的接地方式，成为电网安全高效运行的关键。

标签：供电系统 中性点接地 可靠性

0 引言

在我国，长期以来都是通过中性点不接地或经消弧线圈接地的方式对6～35kV的中压配电网进行处理。近年来，电缆线路的使用量随着电网的不断发展呈现出不断增加的趋势，进而造成系统单相接地电容电流逐渐增加，导致电网单相接地故障频繁发生。按照我国电气设备的规范要求：对于35kV电网，如果单相接地电容电流超过10A，或者3kV-10kV电网其接地电容电流超过30A，那么，中性点必须采用消弧线圈的接地方式。然而施行的《城市电网规划设计导则》明文规定：“对于运行的35kV、10kV城网，如果电缆铺设较长，并且流过系统电容的电流比较大时，需要采用电阻方式。”正是基于上述问题，关于中性点接地方式受到社会各界的关注和青睐，关于发展方向的决策性问题，需要研究和分析中性点的接地方式，确保供电系统运行的可靠性和安全性。

1 大电流接地系统

该系统就是指中性点直接接地系统。运行中大电流接地系统，如果系统一相出现接地，必然引发单相接地短路，出现短路电流，线路保护装置在刺激下被迫做出动作，线路通过断路器跳闸排除故障。

大电流接地系统的优点：系统单相接地出现故障时，中性点处于零电位，而其它对地电压没有改变。所以，在大电流接地系统中，结合电网的相电压，单一地考虑输电设备的绝缘情况即可，在我国110kV以上的电网大电流接地方式得到广泛应用。

大电流接地系统的缺陷：

①电网运行受到系统单相接地故障的影响和制约，需要将短路电流造成的经济损失降到最低。小电流接地系统在可靠性方面要优于大电流接地系统；

②运行的中性点直接接地系统出现单相接地现象，将会产生跨步电压与接触电压，形成安全隐患。工作人员此时登杆或接触带电导体，容易出现触电事故，给人们的生产生活带来影响。在这种情况下，要提高安全意识，设置继电保护装置，制定切实可行的保障措施；

③中性点接地系统出现单相接地故障将在一定程度上影响通讯系统，并对其造成一定的干扰。

2 小电流接地系统

小电流接地系统分为三种，这三种系统各具优缺点：

2.1 中性点不接地系统

对地而言该系统的中性点是绝缘的，结构简单、运行方便、不许附加设备、投资费用少这是中性点不接地系统的特点所在，对于10kV辐射形或树状形的架空线路应用比较广泛。

优点：中性不接地系统发生单相接地故障时，产生的电流很小，对其他的非故障电压影响不大，不会破坏系统的对称性。如若接地故障是在瞬间产生，系统通常情况下能够自动熄弧。根据相关规定：出现单相接地故障后，中性点不接地系统持续工作时间不得超过两小时，从而为排除故障争取了一定的宝贵时间，提升了供电系统的可靠性；

缺点：由于该系统的中性点是绝缘的，导致电网的对地电容中存储了大量的电荷而没有相应的通路进行释放，出现弧光接地时，电弧的不断熄火与重燃给电容持续地充电。由于中性点的绝缘性使得对地电容不能释放能量，使得电压逐渐攀升，最后形成弧光接地过电压或者谐振过电压，过高的电压给设备绝缘层造成破坏。

2.2 中性点经消弧线圈接地系统

通过电感消弧线圈将系统中的中性点进行接地处理。

优点：中性点经消弧线圈接地系统能够迅速补偿容性电流，进而抑制弧光过电压的产生。在该系统中，消弧线圈是一个可调电感，并且带有一个铁心，在电网出现接地故障时，接地电流通过消弧线圈处理，变成相应的电感电流，对接地电容电流进行补偿，在一定程度上降低了故障点处的电流，把电流控制在自行熄弧范围之内。消弧线圈在电弧熄火后，延长故障相电压的恢复时间，有效地预防了电弧重燃，排除了单相接地故障。

缺点：

①系统接地时，根据要求确保消弧线圈处于补偿状态，在方向上使得流过接地和非接地线路的零序电流保持一致，然而零序过流难以对故障线路进行检测。

②投入使用的中压电网，其消弧线圈主要是手动调匝的结构，调整只能在退出运行后进行，尤其是电网电容电流发生变化时，不能对消弧线圈进行及时调节，难以发挥补偿作用，过电压问题以及弧光不能自灭依然存在。

2.3 中性点经电阻接地系统

该系统是将一个定值电阻接入中性点和大地之间，使电阻通过并联的方式和系统对地电容之间构成一个回路。电阻作为电荷释放元件以及谐振的阻压元件消耗一定的电能，在一定程度上对谐振过电压以及间歇性电弧接地过电压起到预防作用。另外，变电所通过采用电阻接地方式处理，健全相电压值在一相金属性接地时就会达到系统电压值，接地跳开，三相电压还原正常运行状态，系统电容电流与中性点电阻值决定接地点电流值。出现非金属性接地情况后，在接地点电阻的作用下，发生金属性接地时的电流值高于通过中性点与接地点的电流值，而且健全相電压升幅变缓，零序电压值大致能达到单相金属性接地的一半。

通过对上述进行分析可知，发生单相接地事故，通过采用中性点经电阻接地系统能够在一定程度上发挥限流降压的作用，并且该系统的接地方式对设备的绝缘性要求不高，其耐压等级可以根据相电压进行选择。该系统的不足之处是：流过接地点的电流较大，当零序保护拒绝动作或延迟动作，可能会损坏接地点和点周围的绝缘设备，引发相间故障。另外，出现单相接地现象时，永久性的或非永久性的都可能导致线路跳闸，破坏线路供电的稳定状态，大大降低供电效率。

3 单相接地电容电流

连接电气线路的电容电流、与地跨接的电容器产生的电容电流、由变配电设备造成的电网电容电流的增值共同构成中压电网单相接地电容电流。通常，通过下列公式求得电容电流：

∑Ic=（∑icl+∑ic2）（1+k%） [式1]

其中，∑Ic代表电网上单相接地电容电流之和，∑Ic代表线路和电缆单相接地电容电流之和，l∑ic2代表系统中相与地间跨接的电容器产生的电容电流之和，而k%表示配电设备造成的电网电容电流的增值，通常情况下，10kV取16%，35kV取13%。

我们可以通过中性点外加电容法、偏置电容法等多种方式来检测单相电容电流。为确保消弧线圈的容量配置符合设计要求，微机在线实时检测装置不失为一个最佳检测手段。通过一定的采样周期检测线电压UAB，中性点位移电压U0及中性点位移电流Io的方式，对系统不平衡电

压Eo进行检测，其单相接地电容电流可通过下列公式计算：

Eo = Uo+Io×Xc [式2]

由于xc=（Eo-Uo）/Io，得Ic=U相/Xc=U相Io/（Eo-Uo）。其中，Xc、Ic分表代表系统对地容抗和单相接地电容电流。

4 小结

中压电网中性点的接地方式的研究备受业界关注，因为它综合技术研究、经济利益等多方面的问题。其一，供电系统能否正常供电，人员安全是否有保障，接地装置如何配置等等诸多问题都与中压电网中性点接地方式的研究有密切的关联；其二，应该根据现阶段供电系统的运行状况和未来规划，结合技术经济指标，选择最佳电网中性点接地方式。诸如此类问题还需要在供电过程中不断摸索，力求在技术上和经济合理性方面寻求突破。

参考文献：

[1]胡汉才.单片机原理及其接口技术[M].清华大学出版社，2010.

[2]童敏明，唐守锋.检测与转换技术[M].中国矿业大学出版社，2008.

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[4]能源部.城市电力网规划设计导则[M].能源部，1995.