中性点非有效接地方式的比较分析

徐文久

摘要：三相交流配电网中性点与大地间电气连接的方式，称为电网中性点接地方式，也可以被称作为电网中性点系统运行模式。在此过程中我们主要是分析中性点不接地、经消弧线圈接地及经小电阻接地三种接地方式，通过对比分析不同的接地方式对三相交流配电网的影响。

关键词：三相交流配电网不接地消弧线圈接地小电阻接地

我国110kV及以上电网一般采用大电流接地方式，即中性点有效接地方式；6～35kV配电网一般采用小电流接地方式，即中性点非有效接地方式。中性点非有效接地方式主要可分为以下三种：不接地、经消弧线圈接地及经小电阻接地方式，下面对三种种中性点非有效接地方式展开分析：

一、中性点不接地方式的特点与优劣

中性点不接地方式，其实可以看作是一种经容抗接地系统，而且内容抗是由电网中多样的线路组合而成，其中包括架空、电缆线路以及电动机等多项设备一起运行。

由于发生单相接地故障时，流过故障点电流是系统中所有非故障线路电容电流之和，而这里故障电流在不同类型线路中大小不同，比如在架空电路中它的数值仅仅只是几安到几十安而已，这种接地方式所产生的故障电流并不会引起过流类保护动作跳闸。中性点不接地方式它的最大优点就是运行简单不需要辅助设备，并且投资少，适用于农村的供电，当不接地方式单相接地故障时，并不破坏线电压的对称性，因此可以继续供给用户，但在发生故障时非故障相电压将会上升为线电压，为避免不同名相再次接地不允许长期运行，一般最长时间不超过2h。

二、中性点经消弧线圈接地方式特点与优劣

在中性点不接地电网中存在着两大特点，第一点，设备的故障点有电容的电流流过，第二点就是会出现中性点位移偏差以及偏差电压，中性点电压金属性故障时为反向相电压。中性点电压升高、流过容性电流容易产生电弧，可能导致弧光过电压，破坏设备绝缘。但如果我们在故障点，引入一个感性电流，使该电流抵消掉故障点产生的电容电流，这样就能尽快消弧。

我国采取的措施是：当各级电压电网单相接地故障时，如果接地电容电流超过一定数值（35kV电网为10A，10kV电网为10A，3-6kV电网为30A），就在中性点装设消弧线圈，使用过补偿方式让消弧线圈的感性电流补偿接地故障时的容性电流，使接地故障电流减少且为感性电流，以致自动熄弧，保证继续供电。

因运行在中压电网的消弧线圈大多为手动调匝的结构，必须在退出运行才能调整，也没有在线实时检测电网单相接地电容电流的设备，故在运行中不能根据电网电容电流的变化及时进行调节这就给运维带来困难，这种接地运行方式适用于单相接地故障电流不大且发展变化不大的电网中，具有一定局限性，然而因为此种接地方式并不作用于保护装置跳闸，对于供电可靠性要求高的10kV、35kV电压等级线路，可以通过提高消弧线圈容量来，计算分析论证后投入运行，保证供电可靠性。

三、中性点经小电阻接地方式的特点与优劣

随着城市配电网的发展,上述所谈论的接地方式已经开始不适用于现在的运行方式，对人身和设备安全提出了更高要求。

10kV（20kV）配电系统中性点接地方式的选取，综合考虑人身安全、供电可靠性、投资经济性等因素，对新建变电站中性点接地方式有如下要求：

（1）新建配电系统接地方式及接地装置参数的选取，应根据配网系统5-10年的发展规划确定。

（2）新建变电站中，10kV（20kV）配电系统中性点接地方式应首选小电阻接地方式，对供电可靠性有较高要求的，经论证分析后，可选用消弧线圈并联小电阻接地方式。

（3）无论采用小电阻或消弧线圈并小电阻接地方式，均可配置小电流选线跳闸保护装置（装置选线跳闸准确率不低于90%），具备不接地系统选线跳闸功能。小电流选线跳闸保护装置应延时(5s～10s）投入跳闸并启动重合闸，同时考虑上下级小电流选线跳闸保护装置之间的跳闸时间配合。

中性点经小电阻接地方式中，控制流过接地点的电流在400-500安左右，一般不宜大于16欧计算过程如下：

设接地电阻标幺值为R，系统基准容量为SB，基准电压为UB，由于忽略系统阻抗以及线路阻抗，则馈线单相接地时，零序电流的计算公式如下：

零序电流为500A左右，则有:

可计算得到接地电阻为12Ω

优缺点：

1.系统单相接地时，健全相电压升幅较小，对设备绝缘等级要求较低，其耐压水平可以按相电压来选择，比较经济实惠。

2.接地时，由于流过故障线路的电流较大，零序过流保护有较好的灵敏度，可以较快切除故障，但是由于需要增加接地变提供中性点，且需要线路零序过流保护和接地变逐级配合，如果线路零序CT极性不对，可能导致接地变越级跳闸，扩大停电范围。

3.由于接地点的电流较大，当零序保护动作不及时或拒动时，将使接地点及附近的绝缘受到更大的危害，导致相间故障发生。

4.当发生单相接地故障时，无论是永久性的还是非永久性的，均作用于跳闸，使线路的跳闸次数大大增加，严重影响了用户的正常供电，使其供电的可靠性下降。

5.小电阻接地系统需增加接地变，接地变的相间过流保护为防止区外单相接地故障误动作，带来相间过流段灵敏度降低或增加了故障切除时间；在整定计算过程中配合复杂，容易发生误整定；以及供电可靠性降低等问题。

接地变中性点上装设的零序过流保护作为接地变单相接地故障的主保护和系统各元件的总后备保护，要求电流定值保证单相接地故障有足够灵敏度，与下级零序电流保护定值配合，动作时间应大于母线各连接元件零序电流的最长动作时间。

而接地变电源侧装设的三相式过流保护作为接地变内部相间故障的主保护和后备保护，按躲过接地变压器额定电流，按躲过区外单相接地时流过接地变压器的最大故障相电流整定。根据对称分量法，系统发生单相接地故障时，接地变间隔各相作为零序电流的通路流过接地故障电流，因接地变侧没有电源，接地变各相将流过电流大小相等、方向相同的1/3的中性点零序电流，相电流幅值较大，而为了保证低压侧有足够灵敏度，又将相过流保护整定的值减小。因相过流保护与零序过流保护作为两种保护类型需要发挥不同保护功效，考虑逐级配合要求，现有接地变间隔过流保护动作时限和零序过流保护动作时限存在一定矛盾，接地变间隔存在误动风险。

此外，选用消弧线圈并联小电阻接地方式时，其配电线路应配置零序保护，发生接地故障时先由消弧线圈进行补偿，若故障未消除，则经延时(5s～10s）后再投入小电阻。这样既保证供电可靠性，又保证故障能及时切除，不至造成人身和设备伤害，但对消弧线圈的技术要求较高。

为保证供电可靠性，除以电缆为主的线路或涉及部分抗短路能力不足的主变（经短路能力校核）外，保护装置均应投入重合闸或选用自动重合器等配网自动化装置方式降低瞬时故障跳闸对供电可靠性的影响。

总结：

对于10kV（20kV）配电系统中性点接地方式应首选小电阻接地方式，对供电可靠性有较高要求的，经论证分析后，可选用消弧线圈并联小电阻接地方式。并配置小电流选线跳闸保护装置（装置选线跳闸高阻抗接地时准确率不低于90%），具备不接地系统选线跳闸功能，小电流选线跳闸保护装置应延时(5s～10s）跳闸并启动重合闸，以此来满足配电网的不断发展变化。

参考文献：

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[3]黄志方,魏立新,李刚.消弧线圈并联小电阻的灵活接地方式[J].广东电力，2016.4:64-65