中性點接地方式對供電可靠性的影響分析

李娟

摘要：電力系統的中性點接地方式與電壓等級、電網結構、絕緣水平、供電可靠性等等方面都有很大的關系，是一個涉及面很廣泛的綜合性技術課題。中性點接地方式的選擇直接影響著配電網的運行，根據電網的實際情況和發展方向選擇不同的接地方式變得非常重要。文章對各種接地方式的優缺點進行了分析，并根據實際電網的發展情況提出了自己的見解，為配電網的中性點接地方式的選擇提供了依據。本文分析中壓配電網中性點接地方式現狀及特點。

關鍵詞：電力系統;中性點接地方式;配電網

1.中性點接地方式影響供電可靠性的因素

接地方式決定單相接地故障的處理過程，其對供電可靠性的影響歸根到底是對單相接地故障下的長時和短時停電次數、單次長時停電時間、單次長時和短時停電用戶數的影響。

1.1對停電次數的影響

1.1.1對長時停電次數的影響

對于架空網絡，無論小電阻或是小電流接地方式，僅永久性故障導致長時停電。對于電纜網絡，小電阻接地方式下，重合閘是否投入存在爭議。若投入，僅永久性故障導致長時停電;若不投入，瞬時性、永久性故障均會導致長時停電。小電流接地方式下，僅永久性故障導致長時停電。

此外，線路永久性故障除導致自身長時停電之外，還會通過故障過電壓或電弧火災擴展致正常線路長時停電。2類擴展對配電線路的影響具有隨機性和不確定性，相互獨立。對于架空網絡，小電阻接地方式下，過電壓幅值較小、持續時間短，可近似認為過電壓擴展率為0;而小電流接地方式下，過電壓幅值大、持續時間長，易引發過電壓事故擴展?？紤]到架空線路距離比較遠，小電流接地、小電阻接地方式下的電弧火災擴展概率均可近似為0。

對于電纜網絡，電纜線路同溝鋪設，小電阻接地方式下，過電壓幅值較小，故障電流持續時間很短，可近似認為電弧火災和過電壓擴展率為0。小電流接地方式下，過電壓幅值大、持續時間長，易引發過電壓事故;若電纜溝內某條電纜接地且長時間不能熄弧，易引發電弧火災擴展。

1.1.2對短時停電次數的影響

中性點小電阻接地方式架空網絡，發生永久性故障時，故障線路在短時停電（對應保護首次動作）后立即伴隨長時停電（重合不成功），可記作1次長時停電。即僅瞬時性故障導致故障線路短時停電。中性點小電阻接地方式電纜網絡，重合閘投入，則同上，僅瞬時性故障導致短時停電;若重合閘不投入，則無短時停電。中性點小電流接地方式架空、電纜網絡中，瞬時性故障自行消失，不會導致任何線路短時停電。但發生永久性單相接地故障且自動選線裝置選線失敗時，需通過人工試拉路確定故障線路，理論上，將會導致同母線近似一半非故障線路短時停電。

2.配電網的中性點接地方式

2.1中性點直接接地系統

將中性點直接與地連接的電力系統，稱為中性點直接接地系統。這種系統中性點的電位固定為地電位，當某一相由于對地絕緣損壞造成接地時，便造成單相短路。由于中性點的電位被固定為零，因而相對地的絕緣水平決定于相電壓，這就大大降低了電力網的造價，電壓等級越高其經濟效益越顯著，這是中性點直接接地系統的優點。當中性點直接接地系統發生單相短路時，短路電流很大，危害嚴重，故障線路不能繼續運行，并在繼電保護作用下，故障線路被切除，而實際上電網的絕大部分故障是單相接地故障，其中瞬時性故障又占有很大比例，這些故障都會引起供電中斷，大大影響供電可靠性，這是中性點直接接地系統的缺點。目前我國電壓為110kV系統中大都采用中性點直接接地的運行方式，低壓380/220V三相四線制配網也采用中性點直接接地的運行方式。

2.2中性點經小電阻接地系統

中性點經電阻接地方式，即在中性點與大地之間串聯接入一定阻值的電阻。在中性點接入一電阻器后，泄放燃弧后半波的能量，中性點電位降低，故障相的恢復電壓上升速度也減慢從而減少電弧重燃的可能性，抑制電網過電壓的幅值，這就是電阻接地的特點。該方式可認為是介于中性點不接地和中性點直接接地之間的一種接地方式。中性點經電阻接地與中性點不接地或經消弧線圈接地相比較，可以有效地防止間歇性弧光接地過電壓和諧振過電壓。中性點經電阻接地方式，在系統發生單相接地時，通過流過接地電阻的電流來啟動零序保護動作，從系統中切除故障線路。當系統發生單相接地時，健全相的電壓升幅較小或不升高，不會像中性點不接地系統電壓升高為線電壓。系統發生單相接地時，故障電流較大，零序保護動作，易切除故障線路。電阻接地方式缺點是，當系統發生單相故障時，無論故障是永久性還是非永久性，線路均跳閘，線路跳閘次數大大增加，供電可靠性下降;當單相故障時，接地電流較大，當零序保護動作失靈，接地點附近的電氣設備受到動熱穩定的考驗，可能導致設備損壞而發展成為相間故障;當架空絕緣導線斷線，裸導線斷線接觸的是沙礫、瀝青、混凝土等干燥地面時，由于接地電流小，繼電保護不動作，可能會釀成嚴重的人身傷亡事故。

3.中性點接阻值大小對配電網可靠性的影響

3.1電阻接地的阻值選擇

在《電力設備接地設計條例》（SDJ8～79）中對接地電阻有明確規定，一般<0.5Ω。在高土壤電阻率地區，當接地需要做到規定的接地電阻在技術和經濟上不合理的時候，大接地短路電流系統接地電阻允許達到5Ω，但應采取措施，如檢查接觸電勢、跨步電壓等。根據規則，主要是在發生接地故障時，接地電位上升不超過2000v進行控制，再次與接地電阻<0.5Ω和5Ω進行對其要求。人們普遍認為，在110kv變電站當中，接地電阻<0.5Ω認為是合格的，當其>0.5Ω是不合格的，無論短路電流時多么的大都不需要采取任何措施，這是不合理的。

3.2高電阻接地

高阻接地方式來是以限制單相接地故障電流為目的，并能防止和阻尼諧振過電壓和間歇性電弧接地過電壓，主要用于超過200MW以上的大型發電機回路和一些6-10千伏電網。接地方式看起來和消弧線圈接地方式相似，但其性質是不相同的，消弧線圈接近開路的純感性元件，感性電流和電容電流相位差1800，對電容電流起到了補償效應;而經高阻接地方式是以電阻為主，與電容電流接近900的相位差，接地點電流是容性電流和電阻性電流的矢量和。

從分析中可以看出，它具有消弧線圈接地方法不具備優勢，因為接地電流中的較大的電阻分量，它具有明顯的振蕩阻尼和加速衰減的效果;同時可以避免出現諧振條件，但也可以有效地抑制電壓互感器鐵磁諧振，保證發電機絕緣安全是非常重要的;另外，這種方式可以快速選出接地相，會有保護和示警的功能。

3.3低電阻接地方式

配電網絡中性點經低電阻接地方法曾經在上海、廣州、珠海等城市的配電網絡中得到使用。選擇原則是限制單相接地電流小于三相短路電流。因為系統越來越大，負荷密度也就會隨之增加，使500kV變電站密集，以及500kV自耦變壓器的使用等，這就會導致單相接地電流超過三相短路電流的地方不斷增多。6-10千伏電網都是采用低電阻接地方式，其缺點為短時間內所消耗的功率比較大、短路電流也很大，這就對通信線路有較大的影響，大的電弧也會焚燒同一電纜溝或相鄰的電纜。

3.4中電阻接地方式

在當今的信息時代里，就對通信質量要求越來越高。因此，要求輸配電線路對通信線路的干擾越來越多小。過去在電網建設中，中性點通過低電阻接地方式，短路電流較大，就會對通信線路的干擾也越大。而中性點經高阻接地方式中，短路電流小，繼電保護運行可靠，因此提出經過中電阻接地方式。這種接地方式在日本得到了很好地應用于發展，即對于22kv-154kv線路，中性電阻的電流在100-200A內對通信線路干擾不成問題。

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