浅论配电网中性点接地方式

浅论配电网中性点接地方式
浅论配电网中性点接地方式
摘要：电力系统中性点接地方式是一个涉及电力系统许多方面的综合性技术课题，它不仅涉及到电网本身的安全可靠性、过电压绝缘水平的选择，而且对通讯干扰、人身安全有重要影响。

本文主要对配电网中性点接地方式进行了探讨分析。

关键词：配电网；运行方式;接地系统
中图分类号：U665.12 文献标识码：A 文章编号：
1.前言
我国采用经消弧线圈接地方式已运行多年,但近几年有部分区域采用中性点经小电阻接地方式,它们都属于中性点不接地系统。

随着采用电缆线路的用户日益增加,系统单相接地电容电流不断增加,导
致电网内单相接地故障扩展为事故。

世界各国对中压电网中性点接地方式有不同的观点及运行经验,在中压电网改造中,其中性点的接地
方式问题,现已引起多方面的关注,面临着发展方向的决策问题。

下面对分析中性点不同的接地方式与供电的可靠性。

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。

ICU＝ICV＝ICW＝=UωC＝2UCπf式（1）
式中U——相对地电压，对称运行时与相电压值相等；
ω——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
N+W =0,即N＝－W式（2）
上式表明，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
=U +N＝U-W =UW
=V +N＝V-W =VW
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I’CU＝I’CV＝ICU＝ICV，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İC与
İ′CU和İ′CV的方向相反，故有
İC＝－(İ′CU+ İ′CV)
由于İ′CU与İ′CV的夹角等于与之间的夹角为600，因此IC＝İ′CU＝İ′CV＝3UωC
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)380／220V，直接接地。

纵观以上各种接地方式来看，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/T620－1997)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。

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