淺談電力系統中性點(diǎn)的接地方式

[論文關(guān)鍵詞]中性點(diǎn) 接地 系統

[論文摘要]供配電系統的中性點(diǎn)接地方式涉及電網(wǎng)的安全運行，供電可靠性，過(guò)電壓和絕緣的配合，繼電保護，接地設計等多個(gè)因素，而且對通信和電子設備的電子干擾、人身安全等方面有重要影響。目前供配電系統的接地方式主要有中性點(diǎn)不接地、中性點(diǎn)直接接地、中性點(diǎn)經(jīng)電阻接地和中性點(diǎn)經(jīng)消弧線(xiàn)圈接地四種，本文對這四種中性點(diǎn)接地方式進(jìn)行了分析與比較。

電力系統中性點(diǎn)接地方式是指電力系統中的發(fā)電機和變壓器的中性點(diǎn)與地的連接方式?？梢苑譃榇蠼拥仉娏飨到y和小接地電流系統，前者即中性點(diǎn)直接接地電流系統，后者又分為中性點(diǎn)不接地系統和中性點(diǎn)經(jīng)消弧線(xiàn)圈或電阻接地系統。中性點(diǎn)接地方式的選擇涉及技術(shù)、經(jīng)濟、安全等多方面，是一個(gè)綜合性的問(wèn)題，由于各國電力技術(shù)的水平和條件、運行經(jīng)驗等因素的不同，各個(gè)國家對這個(gè)問(wèn)題的處理方式不盡相同，掌握各級電力系統采用何種接地方式，對于學(xué)習電力系統知識的學(xué)生和電力系統中的工作人員都是很重要的。

一、大接地電流系統

大接地電流系統，即將中性點(diǎn)直接接地。該系統運行中若發(fā)生一相接地故障時(shí)，就形成單相接地短路，線(xiàn)路上將流過(guò)很大的短路電流，使線(xiàn)路保護裝置迅速動(dòng)作，斷路器跳閘切除故障。大電流接地系統在發(fā)生單相接地故障時(shí)，中性點(diǎn)電位仍為零，非故障相對地電壓基本不變，這是它的最大優(yōu)點(diǎn)。因此在這種系統中的輸電設備絕緣水平只需按電網(wǎng)的相電壓考慮，較為經(jīng)濟（我國110kV及以上電網(wǎng)較多采用該方式）。此外，該系統單相接地故障時(shí)，不會(huì )產(chǎn)生間歇性電弧引起的過(guò)電壓，不會(huì )因此而導致設備損壞。大接地電流系統不裝設絕緣監察裝置。

中性點(diǎn)直接接地系統缺點(diǎn)也很多，首先是發(fā)生單相接地故障時(shí)，不允許電網(wǎng)繼續運行，防止短路電流造成較大的損失，因此可靠性不如小接地電流系統。其次中性點(diǎn)直接接地系統在運行中若發(fā)生單相接地故障時(shí)，其接地點(diǎn)還會(huì )產(chǎn)生較大的跨步電壓與接觸電壓。此時(shí)若工作人員誤登桿或誤碰帶電導體，容易發(fā)生觸電傷害事故。對此需要加強安全教育和正確配置繼電保護及嚴格的安全措施，以避免事故。第三，中性點(diǎn)直接接地系統單相接地故障時(shí)產(chǎn)生的接地電流較大，對通訊系統的干擾影響也大，特別是當電力線(xiàn)路與通訊線(xiàn)路平行走向時(shí)，由于耦合產(chǎn)生感應電壓，對通訊造成干擾。

二、小接地電流系統

小電流接地系統，即中性點(diǎn)不接地或經(jīng)消弧線(xiàn)圈或電阻接地系統。小接地電流系統可分為中性點(diǎn)不接地系統，中性點(diǎn)經(jīng)消弧圈接地或經(jīng)電阻接地系統。

（一）中性點(diǎn)不接地系統

中性點(diǎn)不接地系統，即是中性點(diǎn)對地絕緣。這種接地方式結構簡(jiǎn)單，運行方便，不需任何附加設備，投資經(jīng)濟。適用于lOkV架空線(xiàn)路為主的輻射形或樹(shù)狀形的供電網(wǎng)絡(luò )。中性點(diǎn)不接地系統優(yōu)點(diǎn)在于發(fā)生單相接地故障時(shí)，由于接地電流很小，若是瞬時(shí)故障，一般能自動(dòng)熄弧，非故障相電壓升高不大，不會(huì )破壞系統的對稱(chēng)性，根據安規規定，系統發(fā)生單相接地故障后可允許繼續運行不超過(guò)兩小時(shí)，從而獲得排除故障時(shí)間，相對地提高了供電的可靠性。中性點(diǎn)不接地方式缺點(diǎn)在于因其中性點(diǎn)是絕緣的，電網(wǎng)對地電容中儲存的能量沒(méi)有釋放通路。在發(fā)生弧光接地時(shí)，電弧的反復熄火與重燃，也是向電容反復充電過(guò)程。由于對地電容中的能量不能釋放，造成電壓升高，從而產(chǎn)生弧光接地過(guò)電壓或諧振過(guò)電壓，其值可達很高的倍數，對設備絕緣造成威脅。

（二）中性點(diǎn)經(jīng)消弧線(xiàn)圈接地

中性點(diǎn)經(jīng)消弧線(xiàn)圈接地系統，即是將中性點(diǎn)通過(guò)一個(gè)電感消弧線(xiàn)圈接地。自從1916年發(fā)明了消弧線(xiàn)圈至今，中性點(diǎn)經(jīng)消弧線(xiàn)圈接地系統已有80多年的歷史。中性點(diǎn)經(jīng)消弧線(xiàn)圈接地的優(yōu)點(diǎn)在于其能迅速補償中性點(diǎn)不接地系統單相接地時(shí)產(chǎn)生電容電流，減少的弧光過(guò)電壓的發(fā)生。雖然中性點(diǎn)不接地系統具有發(fā)生單相接地故障仍可以繼續供電的突出優(yōu)點(diǎn)，但也存在產(chǎn)生間歇性電弧而導致過(guò)電壓的危險。當接地電流大于30A時(shí)，產(chǎn)生的電弧往往不能自熄，造成弧光接地過(guò)電壓概率增大，不利于電網(wǎng)安全運行。而消弧線(xiàn)圈是一個(gè)具有鐵心的可調電感，當電網(wǎng)發(fā)生接地故障時(shí)，接地電流通過(guò)消弧線(xiàn)圈時(shí)呈電感電流，對接地電容電流進(jìn)行補償，使通過(guò)故障點(diǎn)的電流減小到能自行熄弧范圍。而當電流過(guò)零而電弧熄火后，消弧線(xiàn)圈尚可減少故障相電壓的恢復速度，從而減少了電弧重燃的可能，有利于單相接地故障的消除。此外，通過(guò)對消弧線(xiàn)圈無(wú)載分接開(kāi)關(guān)的操作，使之能在一定范圍內達到過(guò)補償運行，從而達到減小接地電流。這可使電網(wǎng)持續運行一段時(shí)間，相對地提高了供電可靠性。

中性點(diǎn)經(jīng)消弧線(xiàn)圈接地系統的缺點(diǎn)主要在于零序保護無(wú)法檢出接地的故障線(xiàn)路。當系統發(fā)生接地時(shí)，由于接地點(diǎn)殘流很小，且根據規程要求消弧線(xiàn)圈必須處于過(guò)補償狀態(tài)，接地線(xiàn)路和非接地線(xiàn)路流過(guò)的零序電流方向相同，故零序過(guò)流、零序方向保護無(wú)法檢測出已接地的故障線(xiàn)路。其次，消弧線(xiàn)圈本身是感性元件，與對地電容構成諧振回路，在一定條件下能發(fā)生諧振過(guò)電壓。第三、中性點(diǎn)經(jīng)消弧線(xiàn)圈接地僅能降低弧光接地過(guò)電壓的概率，還是不能徹底消除弧光接地過(guò)電壓，也不能降低弧光接地過(guò)電壓的幅值。

（三）中性點(diǎn)經(jīng)電阻接地

中性點(diǎn)經(jīng)電阻接地系統，即是中性點(diǎn)與大地之間接入一定電阻值的電阻。該電阻與系統對地電容構成并聯(lián)回路，由于電阻是耗能元件，也是電容電荷釋放元件和諧振的阻壓元件，對防止諧振過(guò)電壓和間歇性電弧接地過(guò)電壓。有一定優(yōu)越性。另外采用電阻接地方式的變電所當發(fā)生一相金屬性接地后，健全相電壓上升至系統電壓，接地跳開(kāi)后，三相電壓迅速恢復到正常值，接地點(diǎn)電流值由系統電容電流的大小和中性點(diǎn)電阻值共同決定。在發(fā)生非金屬性接地時(shí)，受接地點(diǎn)電阻的影響，流過(guò)接地點(diǎn)和中性點(diǎn)的電流比金屬性接地時(shí)有顯著(zhù)降低，同時(shí)，健全相電壓上升也顯著(zhù)降低，零序電壓值約為單相金屬性接地的一半。由此可見(jiàn)，采用中電阻接地方式能在單相接地故障時(shí)產(chǎn)生限流降壓作用，對設備絕緣等級要求較低，其耐壓水平可以按相電壓來(lái)選擇。

中性點(diǎn)經(jīng)電阻接地系統的缺點(diǎn)在與由于接地點(diǎn)的電流較大，當零序保護動(dòng)作不及時(shí)或拒動(dòng)時(shí)，將使接地點(diǎn)及附近的絕緣受到更大的危害，導致相間故障發(fā)生。此外當發(fā)生單相接地故障時(shí)，無(wú)論是永久性的還是非永久性的，均作用與跳閘，使線(xiàn)路的跳閘次數大大增加，影響了用戶(hù)的正常供電，使其供電的可靠性下降。

總之，在三相交流電力系統中，采用哪種接地方式要根據電壓等級的高低、系統容量的大小、線(xiàn)路的長(cháng)短和運行氣象條件等因素經(jīng)過(guò)技術(shù)經(jīng)濟綜合比較來(lái)確定的，以達到較好的工程效果。

[1]李友文，電廠(chǎng)供電[M]，北京:化學(xué)工業(yè)出版社，2005.

[2]唐志平，工廠(chǎng)供配電[M]，北京:電子工業(yè)出版社，2006.