浅析电力系统不同中性点接地方式

浅析电力系统不同中性点接地方式

袁翠禧

云南恒安电力工程有限公司云南省昆明市650051

摘要：随着电网的不断发展，选择电力系统中性点接地方式是一个综合性的问题。它与电压等级、单相接地短路电流、过电压水平、保护配置等有关，直接影响电网的绝缘水平、系统供电的可靠性、连续性以及人身安全性、系统稳定性等多方面因素。本文将对中性点不接地、中性点直接接地、中性点经小电阻接地、中性点经消弧线圈接地四种不同方式进行分析比较，为相关电力设计人员提供一定参考。

关键词：中性点接地；消弧线圈；小电阻接地

1前言

在我国的电网系统的建设过程中，中性点接地是一个系统化的工程，要完成不是一朝一夕的事情，而是需要长期投入的一个过程。虽然我国在中性点接地方式的应用技术上已经得到了不断的发展和创新，但是仍然存在着一些缺陷，这些缺陷直接影响了我国电网系统的安全。在科学技术不断发展的今天，相信随着新技术和新材料的出现，我国中性点接地方式发展必将更加完善，我国的电力事业也会不断的前进发展，下面对电力系统中不同中性点接地方式进行分析和总结。

2中性点不接地

中性点不接地方式最简单，单相接地时允许带故障运行两小时，供电连续性好，接地电流仅为线路及设备的电容电流。但由于过电压水平高，要求有较高的绝缘水平，不宜用于110kV及以上电网。在6~63kV电网中，则采用中性单不接地方式，但电容电流不能超过允许值，否则接地电弧不易自熄，易产生较高弧光间隙接地过电压，波及整个电网。

目前，在配网中以单相接地故障为最多。35kV及以下电压等级的配网发生单相接地故障后，接地电流不大，一般情况下，接地电弧均能自动熄灭，所以35kV及以下电压等级的配网采用中性点不接地方式较为合适。而对于电压等级较高的配网，由于该接地方式需要很高的绝缘水平，如果高压系统采取这种方式，会使绝缘方面的投资增加。除此之外，发生单相接地故障时，产生的电弧不易熄灭，存在电弧接地过电压，会导致人身安全危害。

3中性点经消弧线圈接地

在中性点经消弧线圈接地系统中，当接地电容电流超过允许值时，可采用消弧线圈补偿电容电流，保证接地电弧瞬间熄灭，以消除弧光间歇接地过电压，该接地适用于单相接地电容电流比较大的电网，既可抑制异常过电压，又可在电网单相接地时保持连续供电，保证了大型电网供电可靠性，同时也显著降低了单相接地故障电流对电气设备引起的热效应。然而中性点经消弧线圈接地系统有如下缺点：

（1）首先接地的故障线路无法通过零序保护检出。当系统接地时，按照规程的相关规定，受接地点残流很小的影响，使得消弧线圈处于过补偿状态，流过接地线路和非接地线路的零序电流在方向上保持一致。所以，无法检测出接地的故障线路。对于消弧线圈接地系统里面的故障选线，一直是一个技术难题，多年来电网实际选线准确率较低，根据部分站点的统计，消弧线圈接地系统里面的选线准确率大概只有50%~60%，特别是对弧光接地，准确率就更低了。

（2）其次，消弧线圈与对地电容组成谐振回路。由于消弧线圈是一种感性元件，在一定情况下将出现谐振过电压。

（3）第三，中性点经消弧线圈接地处理，降低了弧光接地过电压的概率，但是不能彻底消除弧光接地过电压，同时也不能降低弧光接地过电压的幅值。

4中性点经小电阻接地

在电力系统中，为了提高电力系统运行的安全性，将一定阻值的电阻接在电动机或变压器的中性点与大地之间。将电阻按照并联的方式接入系统，与电容组成回路，在电阻自身特性的影响下，接入系统的电阻能够对谐振过电压和间歇性电弧接地过电压起到预防的作用。

当接地电容电流超过允许值时，除了可采用中性点经消弧线圈接地方式外，也可以采用中性点经小电阻接地方式。此接地方式和经消弧线圈接地方式相比，改变了接地电流相位，加速泄放回路中的残余电荷，促使电弧自熄，从而降低弧光间隙接地过电压，同时可提供足够的电流和零序电压，使接地保护可靠动作，一般用于大型发电机中性点。在经小电阻接地方式中，接地电阻值一般小于20Ω，与零序保护配合可以很快切断单相接地故障，并且可以避免配电系统出现长时间工频过电压的问题，对设备绝缘要求相对较低，不足之处在于系统中所有单相接地故障都跳闸，大致跳闸率过高，降低了供电可靠性。因而，中性点小电阻接地系统主要有如下缺点：

（1）如果接地点的电流值较大，并且零序保护没有及时动作或者出现拒动现象，接地点及附近的绝缘在一定程度上就会受到影响。

（2）当发生接地故障时，无论这种故障是永久性的，还是非永久性的都会引发跳闸现象，进而在一定程度上增加了线路上跳闸的次数，对用户的正常供电的可靠性就会明显下降。

5中性点直接接地

直接接地方式的单相短路电流很大，线路或设备须立即切除，增加了断路器负担，降低供电连续性。但由于过电压较低，绝缘水平可下降，减少了设备造价，特别是在高压和超高压电网，经济效益显著。所以中性点直接接地方式适用于110kV及以上电网中。此外，在雷电活动较强的山岳丘陵地区，结构简单的110kV电网，如采用中性点直接接地方式不能满足安全供电要求和对联网影响不大时，可采用中性点经消弧线圈接地方式。

6影响中性点接地的主要因素

选择电力系统中性点接地方式是一个综合性的问题，不同的中性点接地方式都有着各自的特点，其中影响中性点接地方式的主要因素如下：

（1）供电可靠性

电力系统中首要要求则是供电可靠性，因而在选择中性点接地方式时，供电可靠性是最先考虑的，因为一旦供电中断，将会带来经济损失，影响人民的正常生活。

（2）设备绝缘水平

绝缘性能影响到设备的可靠性、安全性以及经济性，而设备的绝缘水平又与中性点接地方式密切相关。

（3）人身安全

当电网发生单相接地故障时，故障点以及中性点接地装置附近会产生接地电流和跨步电压，其中跨步电压越大，危险性就越大。而跨步电压的大小取决于故障点处电流的大小，所以为了确保人身安全，选择合适的中性点接地方式尤为重要。

除了上面分析的主要因素外，还有其他一些因素，如系统稳定性、继电保护可靠性以及对通信与信号系统的干扰等，在选择中性点接地方式时，都应综合考虑。

7总结

随着电网的不断发展，电网结构也逐渐有了较大的变化，以上通过对中性点接地几种不同方式的归纳和分析，充分说明了选择中性点接地方式的复杂性，各个方式各有优点，各有缺点，唯有综合考虑各因素，才能选择出更优的中性点接地方式。

参考文献：

[1]电力工程电气设计手册电气一次部分.中国电力出版社

[2]《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合设计规范》GB/T50064-2014

[3]庾燕君．电力系统中性点采用中电阻接地方式的分析[J]．大众用电，2007，（7）

[4]宫毓．电力系统中性点运行方式探讨[J]．淮南职业技术学院学报，2005，（3）