淺析中性點經消弧線圈接地方式

陳 帆 尚 德 馮博修 王 磊

（國網河南省電力公司洛陽供電公司 河南洛陽 471000）

引言

中性點接地方式是電力系統中的一個需重點考慮的問題，關系到電壓等級、電網結構、絕緣水平、供電可靠性等一系列問題。10kV配電網的中性點接地方式主要分為小電流接地及大電流接地。小電流接地有經消弧線圈接地、經高電阻接地及不接地等；大電流接地有直接接地、經低電阻接地及低電抗接地等。實際配電網中使用最多的接地方式主要是不接地、經小電阻接地和經消弧線圈接地。由于城市配電網電壓等級較低，為提高電網運行可靠性，我國城市配電網普遍使用中性點不接地方式，在故障情況下可以運行2h。隨著社會經濟發展和人們用電可靠性要求的不斷提高，城市電網規模日益擴大。城市電網規劃中電纜線路使用越來越多，系統接地電容電流大幅增加，導致單相接地故障時電容電流增加，接地電弧短時無法消除，單相接地故障頻發。中線點經消弧線圈接地能有效補償接地電容電流，減小經過故障點的零序電流，降低電弧接地過電壓，利于電弧消失。

1 經消弧線圈接地單相接地特征

在中性點不接地系統中故障點流過的電流過大時，很容易在故障點引起各種電弧過電壓。為了避免過電壓影響絕緣水平，常常在配電系統的中性點接地處增加一個電感補償，電感產生感性電流與原來系統中電纜產生的容性電流疊加，故障接地點的總電流變小，減小電弧電壓利于電弧的熄滅。電感線圈引起配電系統中的每條線路電流發生很大的變化，如圖1所示的電網，中性點系統經過一個電感接地，當線路Ⅱ發生一相接地短路時，系統中性點的電壓與接地點的零序電壓-E·A相等，流過電感線圈中的電流為

其中XL——消弧線圈的感抗。

圖1 經消弧線圈接地系統中A相接地時的電流分布

這個電感電流經過系統接地點進入網絡中其它線路，而非故障線路的容性電流的情況與不接地系統一樣，那么在諧振接地系統中僅是在接地點處增加一個感性電流，因此流過接地點的總電流為：

消弧線圈接地系統的零序網絡如圖2所示。

圖2 經消弧線圈接地系統零序網絡示意圖

運行中根據電感線圈對容性電流的補償的大小分為過補償、欠補償和完全補償這三種方式[1]。當和相等時，流過接地點的電流接近于零，認為系統處于完全補償。系統采用這種補償方式有利于接地電弧熄滅，防止弧光系統過電壓產生。實際系統在運行中電網頻率為50Hz，這種補償方式時電感電流和電流電流觸發串聯諧振發生，系統出現諧振過電壓，電壓值很高影響系統絕緣。各線路的對地電容在實際并不完全宜陽，但是也會引發系統的中性點產生很高的對地電壓。由于這種原因很少采用完全補償的方式。如果電容電流大于電感電流，系統就處于欠補償的運行方式，流過接地點的總故障電流仍是電容性電流。當系統檢修切除線路或者故障跳閘時，線路減少引起電容性電流變小，可能也會出現電容電流與電感電流相等的情況，所以這種補償方式仍然會引起串聯諧振過電壓的產生。所以在運行中一般也不采用欠補償的方式。當電容電流小于電感電流時，流過接地點的故障總電流為感性電流，當系統檢修切除線路或者故障跳閘時，不會像其它兩種方法一樣引起系統串聯諧振過電壓，因此在運行中主要使用這種補償方式。

2 消弧線圈的分類

根據消弧線圈在系統中的運行作用和補償方式，主要分為以下兩種：

（1）預調式

預調式有調匝式、調氣隙式等方式[2]。在系統正常運行時，提前將消弧線圈的檔位調到需求位置，如果為了防止發生串聯諧振，需要增加串聯電阻。正常運行時串聯電阻投入運行，當發生單相接地故障時，串聯電阻短接不運行。

（2）隨調式

隨調式有高短路阻抗變壓器式等方式。正常運行時將系統的消弧線圈調節至諧振范圍以外；當發生單相接地故障后將消弧線圈調節至諧振點附近；當故障消除后再將消弧線圈調節至諧振范圍以外。

3 容量選擇

要根據整個電網的接地電容電流值來補償電網消弧線圈容量。選擇時應該考慮電網5年左右的發展遠景及過補償運行的需要。在進行消弧線圈數量及其配置地點選擇時，要充分考慮到不同運行下電力系統的全部獨立部分都應具備充足的補償度，在滿足這一條件的情況下，數量應盡量減少，從而降低投資及其運營成本。當采用兩臺及以上時，應盡量選用額定容量不同的消弧線圈，以擴大其所能調節的補償范圍。消弧線圈應盡可能裝在電力系統或它們負責補償的那部分電網送電端，以減少消弧線圈被切除的可能性。通常應裝在有不少于兩回線路供電的變電所里，有時也裝在某些發電廠內。當有多臺變壓器鏈接消弧線圈的情況下，可以把消弧線圈利用隔離開關分別連接到變壓器的中性點，在進行工作時只有一臺隔離開關合上；當任一臺變壓器退出時，應保證消弧線圈不會退出。

4 補償方式

一直以來消弧線圈補償方式普遍采用手動調節方式（分接頭切換），很難做到及時、準確調節，補償方式常常難以令人滿意，因而亟需改進自動跟蹤補償方式。根據系統電容電流的變化，采用自動補償方式能顯著減少調節時間，降低故障時間，調節更準確，補償效果更好。

5 結束語

隨著配電網投資規模的加大，城市配套條件的完善，規劃區配電網電纜線路使用成主流趨勢，電纜線路增加造成線路電容增大，發生單相接地故障時接地電流越來越大，對系統的運行可靠性帶來很大挑戰。中性點接地方式的選擇對于系統運行可靠性意義重大，采用具有自動調節功能的消弧線圈過補償方式，能夠及時、準確補償電容電流，避免諧振過電壓帶來的絕緣問題，減小接地電容電流，配合重合閘使用，能有效切除故障，減少停電時間，提高供電可靠性。因此在城市配電網絡中建議推廣這種接地方式。