配电网中性点接地方式的分析和选择

我国中压 配电网主要指10(6)～60kV电压等级的电网。过去，由于配电网容量较小，中性点主要采用不接地或消弧线圈的接地方式。随着国民经济的快速增长，人民生活水平的普遍提高，配电网的容量日益增大，广大用户对电网供电可靠性的要求也越来越高。原有的中性点接地方式已越来越不能满足 电力系统的发展要求。

中性点接地方式的确定是一个涉及供电安全可靠性和连续性、配电网和线路结构、过电压保护和绝缘配合、 继电保护方式、设备安全和人身保安、通信干扰、系统稳定等多方面因素的一个系统工程。不同地区、不同特点的配电网，在不同的发展阶段，这些因素和要求都不一样，需考虑采用不同的中性点接地方式。因此必须要事先全面分析，进行充分的技术经济比较分析，综合考虑各种因素，才能确定具体适合系统的中性点接地方式。

1 配电网中性点接地方式的分析

1.1 中性点不接地方式分析

中性点不接地方式结构简单，运行方便，不需任何附加设备，投资少，适用于农村10kV架空线路为主的辐射形或树状形的供电网络。当中性点不接地配电网发生单相金属性接地故障时，故障相对地电压下降为零，两个非故障相对地电压将升高√3倍，变为线电压。此时三个线电压仍保持对称和大小不变，对用电设备的继续工作没有什么影响，故规程规定，系统仍可以继续运行2h，但要求各种设备的绝缘水平应按线电压来设计。

中性点不接地方式在单相接地故障时，仍能继续供电是一个很大的优点。但随着配电网规模的扩大，电网中电缆数量的增多，使电网对地电容电流大幅度增大。这样单相接地故障时故障点的电弧不能自行熄灭，可能产生稳定或间歇性弧光过电压，在6～10kV系统中，由于对地电容电流过大而容易发生电缆放炮、开关绝缘子爆炸等事故。由于母线绝缘监视用PT的改型，其伏安特性的降低造成了普遍的铁磁谐振过电压现象，若同时伴有电弧间歇性击穿就可能会造成PT被烧，甚至会发展成“火烧连营”的严重事故。故中性点不接地方式在我国配电网中仅是一种过渡方式。

1.2 中性点经消弧线圈接地方式分析

为克服中性点不接地电网在单相接地电流较大时容易产生电弧接地而造成危害的缺点，出现了老式消弧线圈接地的方式。消弧线圈于1916年由德国工程师彼得逊(W.Petersen)发明，1917年首台消弧线圈在德国Pleidelshein电厂投运。运行经验表明其广泛适用于中压配电网。德国、中国、前苏联、瑞典等国均长期使用此种接地方式。

根据《交流 电气装置的过电压保护和绝缘配合》(DL/T620-1997)规定:对于架空线路单相接地电容电流小于10A时，可采用中性点不接地方式，而大于10A时，应采用经消弧线圈接地方式。中性点经消弧线圈接地配电网和中性点不接地配电网一样，在发生单相接地故障时，可不立即跳闸，系统可继续运行2h。然而老式消弧线圈接地装置存在着以下问题:

1.2.1 只能运行在过补偿状态，不能长期运行在欠补偿状态，更不能运行在全补偿状态下。由于采用过补偿方式，发生单相接地故障时，流经故障线路和非故障线路保护安装处的零序电流都是本线路的电容电流，其方向均为母线指向线路，大小差异也不大。故零序电流保护和零序方向保护无法检测出故障线路。

1.2.2 老式消弧线圈采用手动调匝结构，必须在退出运行后才能调整分接头，故在运行中不能根据电网电容电流的变化及时进行调整，不能很好的起到补偿作用。也不能总保持在过补偿状态，仍会出现电弧不能自灭及过电压问题。脱谐度和中性点位移电压(要求不超过额定相电压的15%)也难以保证满足要求。

老式消弧线圈已经跟不上实现配电网 自动化发展的要求，故出现了微机控制的自动跟踪补偿消弧线圈，并已投入实际运行。自动调谐方式较人工调谐方式的显著优越之处有两点:①前者能保证调谐的精度和能够限制电网的内部过电压；②人工调谐时需要退出消弧线圈，而自动调谐则不需要。自动跟踪补偿消弧线圈装置可自动实时的监测跟踪电网运行方式的变化，快速调节消弧线圈的电感值，以跟踪补偿变化的电容电流，使脱谐度始终处于规定的范围内。大多数自动跟踪消弧线圈装置在可调电感线圈下串接阻尼电阻，以抑制消弧线圈谐振，使中性点位移电压满足规程规定的不超过相电压15%的要求。该装置的Z型结构接地 变压器，具有零序阻抗小、损耗低、并可带二次负荷的特点，它提供了人工接地点以接入消弧线圈。消弧线圈可做成线圈匝数可调或铁心气隙可调，并加装了电动有载开关。其微机控制单元是实现自动跟踪检测、调节、选线的核心，系统的响应时间小于20s，有过补、欠补、最小残流三种运行方式。

自动跟踪补偿消弧线圈按改变电感方法不同，可分为调匝式、调气隙式、磁阀式、高短路阻抗变压器式、调容式等。

1.3 中性点经小电阻接地方式分析

根据DL/T620-1997中规定:6～35kV主要由电缆线路构成的送配电系统，单相接地故障电流较大时，可采用低电阻接地方式。城市配电网中由于考虑市容以电缆线路居多，单相接地故障电流很大，可首先考虑采用中性点经小电阻接地方式，并加快对少量的架空线路用电缆或绝缘导线替代的改造。但要注意合理选择和人身安全密切相关的接地电阻值，以降低故障时的跨步电压和接触电压。中性点经小电阻接地方式接地电阻的选择应考虑对通信线路的干扰以及保证继电保护装置能可靠动作等因素。一般对10kV系统，中性点接地电阻可取10～20Ω。

中性点经小电阻接地方式的优点是:①可以降低单相接地故障时非故障相的过电压，抑制弧光接地过电压，消除谐振过电压和断线过电压，避免使单相接地故障发展成相间故障，可采用绝缘水平较低的电缆及设备，减少部分投资。②单相接地故障时，流过故障线路的电流较大，零序电流保护有较好的灵敏度，可以较容易地切除接地线路。一般将单相接地故障电流控制在500A左右，通过此电流来起动零序保护动作。③能及时自动清除故障从而避免扩大，运行维护方便，还可采用金属氧化物避雷器，并可降低火灾事故概率。