淺析電力系統(tǒng)中性點的接地方式

　　[摘 要]供配電系統(tǒng)的中性點接地方式涉及電網(wǎng)的安全運行，供電可靠性，過電壓和絕緣的配合，繼電保護，接地設計等多個因素，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(tǒng)的接地方式主要有中性點不接地、中性點直接接地、中性點經(jīng)電阻接地和中性經(jīng)消弧線圈接地四種，本文對這四種中性點接地方式進行了分析與比較。
　　[關鍵詞]中性點 接地 系統(tǒng)
　　中圖分類號：S335 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2018）24-0338-01
　　電力系統(tǒng)中性點接地方式是指電力系統(tǒng)中的發(fā)電機和變壓器的中性點與地的連接方式�？梢苑譃榇蠼拥仉娏飨到y(tǒng)和小接地電流系統(tǒng)，前者即中性點直接接地電流系統(tǒng)，后者又分為中性點不接地系統(tǒng)和中性點經(jīng)消弧線圈或電阻接地系統(tǒng)。中性點接地方式的選擇涉及技術、經(jīng)濟、安全等多方面，是一個綜合性的問題，由于各國電力技術的水平和條件、運行經(jīng)驗等因素的不同，各個國家對這個問題的處理方式不盡相同，掌握各級電力系統(tǒng)采用何種接地方式，對于學習電力系統(tǒng)知識的學生和電力系統(tǒng)中的工作人員都是很重要的。
　　一、大接地電流系統(tǒng)
　　大接地電流系統(tǒng)，即將中性點直接接地。該系統(tǒng)運行中若發(fā)生一相接地故障時，就形成單相接地短路，線路上將流過很大的短路電流，使線路保護裝置迅速動作，斷路器跳閘切除故障。大電流接地系統(tǒng)在發(fā)生單相接地故障時，中性點電位仍為零，非故障相對地電壓基本不變，這是它的最大優(yōu)點。因此在這種系統(tǒng)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(tǒng)單相接地故障時，不會產(chǎn)生間歇性電弧引起的過電壓，不會因此而導致設備損壞。大接地電流系統(tǒng)不裝設絕緣監(jiān)察裝置。
　　中性點直接接地系統(tǒng)缺點也很多，首先是發(fā)生單相接地故障時，不允許電網(wǎng)繼續(xù)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(tǒng)。其次中性點直接接地系統(tǒng)在運行中若發(fā)生單相接地故障時，其接地點還會產(chǎn)生較大的跨步電壓與接觸電壓。此時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，中性點直接接地系統(tǒng)單相接地故障時產(chǎn)生的接地電流較大，對通訊系統(tǒng)的干擾影響也大，特別是當電力線路與通訊線路平行走向時，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(tǒng)
　　小電流接地系統(tǒng)，即中性點不接地或經(jīng)消弧線圈或電阻接地系統(tǒng)。小接地電流系統(tǒng)可分為中性點不接地系統(tǒng)，中性點經(jīng)消弧圈接地或經(jīng)電阻接地系統(tǒng)。
　　（一）中性點不接地系統(tǒng)
　　中性點不接地系統(tǒng)，即是中性點對地絕緣。這種接地方式結構簡單，運行方便，不需任何附加設備，投資經(jīng)濟。適用于lOkV架空線路為主的輻射形或樹狀形的供電網(wǎng)絡。中性點不接地系統(tǒng)優(yōu)點在于發(fā)生單相接地故障時，由于接地電流很小，若是瞬時故障，一般能自動熄弧，非故障相電壓升高不大，不會破壞系統(tǒng)的對稱性，根據(jù)安規(guī)規(guī)定，系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障后可允許繼續(xù)運行不超過兩小時，從而獲得排除故障時間，相對地提高了供電的可靠性。中性點不接地方式缺點在于因其中性點是絕緣的，電網(wǎng)對地電容中儲存的能量沒有釋放通路。在發(fā)生弧光接地時，電弧的反復熄火與重燃，也是向電容反復充電過程。由于對地電容中的能量不能釋放，造成電壓升高，從而產(chǎn)生弧光接地過電壓或諧振過電壓，其值可達很高的倍數(shù)，對設備絕緣造成威脅。
　　（二）中性點經(jīng)消弧線圈接地
　　中性點經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)，即是將中性點通過一個電感消弧線圈接地。自從1916年發(fā)明了消弧線圈至今，中性點經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)已有100多年的歷史。中性點經(jīng)消弧線圈接地的優(yōu)點在于其能迅速補償中性點不接地系統(tǒng)單相接地時產(chǎn)生電容電流，減少的弧光過電壓的發(fā)生。雖然中性點不接地系統(tǒng)具有發(fā)生單相接地故障仍可以繼續(xù)供電的突出優(yōu)點，但也存在產(chǎn)生間歇性電弧而導致過電壓的危險。當接地電流大于30A時，產(chǎn)生的電弧往往不能自熄，造成弧光接地過電壓概率增大，不利于電網(wǎng)安全運行。而消弧線圈是一個具有鐵心的可調(diào)電感，當電網(wǎng)發(fā)生接地故障時，接地電流通過消弧線圈時呈電感電流，對接地電容電流進行補償，使通過故障點的電流減小到能自行熄弧范圍。而當電流過零而電弧熄火后，消弧線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，通過對消弧線圈無載分接開關的操作，使之能在一定范圍內(nèi)達到過補償運行，從而達到減小接地電流。這可使電網(wǎng)持續(xù)運行一段時間，相對地提高了供電可靠性。
　　中性點經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)的缺點主要在于零序保護無法檢出接地的故障線路。當系統(tǒng)發(fā)生接地時，由于接地點殘流很小，且根據(jù)規(guī)程要求消弧線圈必須處于過補償狀態(tài)，接地線路和非接地線路流過的零序電流方向相同，故零序過流、零序方向保護無法檢測出已接地的故障線路。其次，消弧線圈本身是感性元件，與對地電容構成諧振回路，在一定條件下能發(fā)生諧振過電壓。第三、中性點經(jīng)消弧線圈接地僅能降低弧光接地過電壓的概率，還是不能徹底消除弧光接地過電壓，也不能降低弧光接地過電壓的幅值。
　�。ㄈ�）中性點經(jīng)電阻接地
　　中性點經(jīng)電阻接地系統(tǒng)，即是中性點與大地之間接入一定電阻值的電阻。該電阻與系統(tǒng)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，對防止諧振過電壓和間歇性電弧接地過電壓。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(tǒng)電壓，接地跳開后，三相電壓迅速恢復到正常值，接地點電流值由系統(tǒng)電容電流的大小和中性點電阻值共同決定。在發(fā)生非金屬性接地時，受接地點電阻的影響，流過接地點和中性點的電流比金屬性接地時有顯著降低，同時，健全相電壓上升也顯著降低，零序電壓值約為單相金屬性接地的一半。由此可見，采用中電阻接地方式能在單相接地故障時產(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選擇。
　　中性點經(jīng)電阻接地系統(tǒng)的缺點在與由于接地點的電流較大，當零序保護動作不及時或拒動時，將使接地點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，無論是永久性的還是非永久性的，均作用與跳閘，使線路的跳閘次數(shù)大大增加，影響了用戶的正常供電，使其供電的可靠性下降。
　　結論
　　在三相交流電力系統(tǒng)中，采用哪種接地方式要根據(jù)電壓等級的高低、系統(tǒng)容量的大小、線路的長短和運行氣象條件等因素經(jīng)過技術經(jīng)濟綜合比較來確定的，以達到較好的工程效果。

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