| 配电网中性点接地方式的几个问题的讨论 |
| 作者：朱同春 文章来源：深圳华力特电气有限公司 点击数： 82 更新时间：2007-7-12 荐 ★★★ |
关键词： 中性点接地方式 电阻接地 消弧线圈 阻值选择 分析比较
1 中性点接地方式
我国早期曾规定：将电力系统中性点接地方式分为大接地短路电流系统和小接地短路电流系统两类。因电流大小难以用电力系统中性点接地方式分类来明确界定，因此改成分为中性点有效接地系统和中性点非有效接地系统。
电力系统中性点有效接地，包括直接接地或经低值电阻器或低值电抗器接地，并要求全系统的零序电抗(X0)对正序电抗(X1)之比(X0/X1)为正并低于3，零序电阻(R0)对正序电抗(X1)之比为正并低于1。反之为中性点非有效接地系统。
电力系统中性点非有效接地，包括谐振(消弧线圈)接地和不接地。
2 配电网中性点不同接地方式的优缺点
配电网中性点与参考地的电气连接方式，按运行需要可将中性点不接地、经消弧线圈接地、经（高、中、低值）电阻器接地、经低值电抗器接地及直接接地等。这些中性点接地方式各具独有的优缺点。
2.1 配电网中性点不接地的优缺点
配电网中性点不接地是指中性点没有人为与大地连接。事实上，这样的配电网是通过电网对地电容接地。
中性点不接地系统主要优点：
电网发生单相接地故障时稳态工频电流小。这样
· 如雷击绝缘闪络瞬时故障可自动清除，无需跳闸。
· 如金属性接地故障，可单相接地运行，改善了电网不间断供电，提高了供电可靠性。
· 接地电流小，降低了地电位升高。减小了跨步电压和接触电压。减小了对信息系统的干扰。减小了对低压网的反击等。
b经济方面：节省了接地设备，接地系统投资少。
中性点不接地系统的缺点：
a 与中性点电阻器接地系统相比，产生的过电压高（弧光过电压和铁磁谐振过电压等），对弱绝缘击穿概率大。
b 在间歇性电弧接地故障时产生的高频振荡电流大，达数百安培，可能引发相间短路。
c 至目前为止，故障定位难，不能正确迅速切除接地故障线路。
2.2 配电网中性点谐振（消弧线圈）接地的优缺点
配电网中性点谐接地是指配电网一个或多个中性点经消弧线圈与大地连接，消弧线圈的稳态工频感性电流对电网稳态工频容性电流调谐，故称谐振接地，目的是使得接地故障残流小，接地故障就可能自清除。因此，中性点不接地系统的优点，中性点消弧线圈接地系统全有并更好些。同样地，中性点不接地系统的缺点，中性点消弧线圈接地系统亦全有仅是出现最大幅值弧光过电压概率小些。这是因消弧线圈降低了单相接地时的建弧率。
消弧线圈接地方式的使用是否成功很大程度上还取决于消弧线圈，跟踪系统，选线装置本身的可靠性。
2.3 配电网中性点直接接地的优缺点
配电网中性点直接接地是指配电网中全部或部分变压器中性点没有人为阻抗加入的直接与大地（地网）充分连接。使该电网处达到R 0≤X1和X0 / X1≤3。
中性点直接接地系统的优点有：
a 内部过电压较低，可采用较低绝缘水平，节省基建投资。
b 大接地电流，故障定位容易，可以正确迅速切除接地故障线路。
中性点直接接地系统的缺点有：
a 接地故障线路迅速切除，间断供电。
b 接地电流大，地电位上升较高。这样：
l 增加电力设备损伤。
l 增大接触电压和跨步电压。
l 增大对信息系统干扰。
l 增大对低压网反击。
2.4 配电网中性点电阻器接地的优缺点
配电网中至少有一个中性点接入电阻器，目的是接地故障电流。中性点经电阻器（每相零电阻R0≤Xc0每相对地容抗）接地，可以消除中性点不接地和消弧线圈接地系统的缺点，即降低了瞬态过电压幅值，并使灵敏而有选择性的故障定位的接地保护得以实现。由于这种系统的接地电流比直接接地系统的小，故地电位升高及对信息系统的干扰和对低压电网的反击都减弱。因此，中性点电阻器接地系统具有中性点不接地及消弧线圈接地系统或直接接地系统的某些优点，也多少存在这两种接地方式的某些缺点。
按接地故障电流大小的要求不同，分高、中、低值电阻器接地系统，具体的优缺点亦不同。
2.4.1中性点高值电阻器接地系统的优缺点
中性点高值电阻器接地系统是接地故障电流水平为10A以下，高电阻接地系统设计应符合每相零序电阻R 0≤Xc0（每相对地容抗）准则，以由于间歇性电弧接地故障时产生的瞬态过电压。
优点： a 可防止和阻尼谐振过电压和间歇性电弧接地过电压，在2.5P·U及以下。
b 接地电流水平为10A以下，减小了地位升高。
c 接地故障可以不立即清除，因此能带单相接地故障相运行。
缺点：使用范围受到，适用于某些小型6～10KV配电网和发电厂厂用电系统。
2.4.2 中性点低值电阻器接地系统的优缺点
为获得正确迅速切除接地故障线路，就必须降低电阻器的电阻值。优点：
a 内过电压（含弧光过电压、谐振过电压等）水平低，提高网络和设备的可靠性。
b 大接地电流（100～1000A），故障定位容易，可以正确迅速切除接地故障线路。
缺点：a 因接地故障入地电流If=100～1000A，地电位升高比中性点不接地、消弧线圈接地、高值电阻器接地系统等的高。
b 接地故障线路迅速切除，间断供电。
2.4.3中性点中值电阻器接地系统的优缺点
为了克服高值和低值接地系统的弊端而保留其优点，而采用中值电阻。接地故障电流控制在50～100A，仍保留了内过电压水平低、地电位升高不大、正确迅速切除接地故障线路等优点，并亦具有切除接地故障线路间断供电等缺点。
3 我国城市配电网中性点经消弧线圈接地方式存在的问题
近年来，随着我国电力工业的迅速发展，城市配电网的结构变化很大，在馈电线路中电缆所占的比重越来越大，中性点经消弧线圈接地运行方式的一些问题日渐暴露。
随着配网电容电流的迅速增大，很难保证消弧线圈在一定脱谐度下过补偿运行。主要原因为：（1）消弧线圈的调节范围有限，一般为1：2，不适合工程初期和终期的需要。（2）消弧线圈各分接头的标称电流和实际电流误差较大，有些甚至可达15%，运行中就发生过由于实际电流值与铭牌数据差别而导致谐振的现象。（3）计算电容电流和实际电容电流误差较大，多数变电站是电缆和架空线混合的供电网络，准确而及时的掌握配电线路的长度是很难做到的，而且电缆型号繁多，单位长度的电容电流也不尽相同。（4）有些配电网在整个接地电容电流中含有一定成分的5次谐波电流，其比例高达5%～15%，即使将工频接地电流计算得十分精确，但是对于5%～15%接地电容电流中的谐波电流值还是无法补偿的。综上所述，以电缆为主的配电网，当发生单相接地故障时，其接地残流较大，运行于过补偿的条件也经常不能满足。
电缆为主配电网的单相接地故障多为系统设备在一定条件下由于自身绝缘缺陷造成的击穿，而且接地残流较大，尤其是当接地点在电缆时，接地电弧为封闭性电弧，电弧更加不易自行熄灭（单相接地电容电流所产生的弧光能自行熄灭的数值，远小于规程所规定的数值，对交联聚乙烯电缆仅为5A），所以电缆配电网的单相接地故障多为永久性故障。由于中性点经消弧线圈接地的系统为小电流接地系统，发生单相接地永久性故障后，接地故障点的检出困难，不能迅速检出故障点所在线路。这样，一方面使系统设备长时间承受过电压作用，对设备绝缘造成威胁，另一方面，不使用户断电的优势也将不复存在。
在中性点经消弧线圈接地系统中，过电压数值较高，对设备绝缘造成威胁。(1)单相接地故障点所在线路的检出，一般采用试拉手段。在断路器对线路试拉过程中，有时将产生幅值较高的操作过电压，（2）中性点经消弧线圈接地系统和中性点不接地系统相比，仅能降低弧光接地过电压发生的概率，并不能降低弧光接地过电压的幅值，（3）中性点经消弧线圈接地的系统在某些条件下，会发生谐振过电压。由于上述原因，另外由于电缆为弱绝缘设备，例如10kV交联聚乙烯电缆的1分钟工频耐压为28kV，比一般设备低20%以上，所以电缆在单相接地故障在故障点检出过程中，由于工频或暂态过电压的长时间作用，常发展成相间故障，造成一线或多线跳闸。
单相接地时，非故障相电压升高至线电压甚至更高，在不能及时检出故障点线路情况下，无间隙金属氧化物避雷器（MOA）长时间在线电压下运行，容易损坏甚至爆炸，此类事故前些年并不鲜见。提高MOA的额定电压后，虽然可以大幅度的降低此类事故的发生，但在MOA阀片特性没有明显改善的情况下，势必使MOA在雷电冲击电流下的残压升高，降低了保护性能。另外，中性点经消弧线圈接地系统发生弧光接地过电压、谐振过电压时，过电压作用时间有可能较长，MOA由于动作负载问题，一般并不要求MOA此类过电压。这使MOA 的限压作用降低，优势减弱，不利于MOA在配电网的推广使用。
4 配电网中性点经低值电阻器接地人们关注的几个问题
4．1关于可靠性
4．1.1 供电可靠性的要求和影响供电可靠性的因素：
根据我国供电可靠性管理的有关规定，判断供电可靠性高低主要有三个指标：停电频率、停电持续时间及少供电量。这些指标与许多因素有关，有计划停电原因，也有故障停电原因，影响10kV配电网供电可靠性指标的主要原因基本集中在用户影响、气候因素、市政建设、设备老化四个方面。应该说，10kV配电网中性点接地方式的不同对10kV配电网供电可靠性的影响是综合的，配电网中性点接地方式改变后，就某一种故障原因来讲可能会增加故障几率，就另一种故障原因来讲可能会减少故障几率或不受影响。为了提高供电可靠性，应该根据接地方式对故障的影响采取一些措施。
4.1.2中性点接地方式对供电可靠性的影响：
众所周知，配电网中性点不接地或经消弧线圈接地方式与中性点经小电阻接地方式比，
最大的优点是在发生单相接地故障时，如果是瞬间故障，当系统电容电流或经消弧线圈补偿后的残余电流小到自行熄灭的程度时，则故障可自行消除，如果是永久故障，该系统可带单相接地故障运行2小时，获得足够的时间排除故障，以保证对用户的不间断供电。但这一优点在以电缆为主的城市配电网中并不突出。电缆故障的原因，从统计情况看，主要是绝缘老化、电缆质量、外力破坏等，一般都是永久性故障，当发生接地故障时不应带故障运行。从实际运行情况看，在以电缆为主的配电网中，中性点不接地或经消弧线较圈接地方式下，单相接地故障引发的相间短路故障较多。一些实际事故表明，单相接地故障发展为相间故障，反而扩大了停电范围，尤其是当发展为母线短路故障时，相当于变压器出口短路，而由于目前一些变压器抗短路冲击能力较弱，从而可能造成变压器损坏。
就城市配电网供电方式的实际情况看双电源供电方式，架空绝缘线的采用，环网布置，开环运行方式，电缆线路所占比重等因素造成了采用中性点不接地或经消弧线圈接地方式的优点不突出。从目前已改小电阻接地方式的变电站实际运行情况分析；保护配置得当，可不降低供电可靠性。
综合上述分析，电缆供电为主的变电站采用中性点经小电阻接地，不会对供电可靠性造成多大影响，在某些方面对供电可靠性的提高反而有益。
4．2关于对通信的影响
接地故障入地电流及运行中的零序电流，对邻近通信线路感性耦合产生纵电动势。三相产生的不对称电压，对邻近通信线路容性耦合产生静电感应电压。
配电网接地故障入地电流产生的地电位升高，通过接地电极之间的阻性耦合在接地的电信线路上产生电压，称为阻性耦合或直接传递。
上述在通信系统产生的电压和电流是以危害通信系统的，称为危险影响。而以降低通信质量，电话产生杂音，电报信号和数据传输失真等情况的，称为干扰影响。
因电网中性点直接接地，中性点电阻器（或电抗器）接地，其接地故障入地电流比中性点不接地（绝缘）和消弧线圈接地要大，对通信系统的影响，前者比后者大。这是如下概念产生的，单电源馈电，在线路末端（F点）产生单相接地故障，故障电流在与电力线路平行的通信线路上感应出较大的电压（若通信线路一端接地，则在另一端可用电压表量出），随故障电流的增大而增加。
根据这一简单基本概念而得到的通信线路的电磁感应的判断，显然是过大的。实际城市配电网只一端中性点接地，而另一端呈开路情况是很少的。实际配电网比这复杂得多。当线路某处F发生单相接地故障时，接地故障电流是从两端流入故障点F的线路电流方向相反，通信线路全长感应电压与（i1l1-i2l2）绝对值成比例，故中性点直接接地系统、中性点低值电阻器（或低值电抗器）接地系统就不一定比中性点消弧线圈接地系统和中性点不接地（绝缘）系统对通信线路的感应电压大，要具体计算和实测，如都以最严重的极端情况考虑，那么中性点消弧线圈接地和中性点不接地（绝缘）系统两相导地接地故障时（这种系统的架空线路的雾闪造成两相异地接地故障时有发生的），对通信线路的感应电压反而更严重。
实际大城市的配电网和通信网都是电缆，接地故障电流从电缆外皮分流，一般是没有影响的。总之，具体情况要具体计算分析。还须指出的，感应电压超过规定值时还有很多防护措施可采用。
4．3关于人身的安全性
从供电局提供的实际例子分析，无论是在不接地或经消弧线圈接地系统，还是在经小电阻接地系统，都有触电伤亡及逃脱电击事故发生的例子，所以对于这种直接接触高压的事故，是否会造成人身伤亡的关键不在于是哪一种中性点接地方式，而是在于触电者接触带电体的方式以及触电后脱离的时间。所以从保护人身安全方面考虑，中性点不接地或经消弧线圈接地系统由于在发生单相接地时不立即跳闸，所以对误碰带电线路且不易立即脱离电源的人会带来比较大危害，而对于中性点经小电阻接地系统在发生金属性单相接地时，由于时间短、保护能正确及时动作使触电人员立即脱离电源所以尽管短路电流较大但是给人身造成的伤害相对而言会比较小，但是如果中性点经小电阻接地系统在发生单相经过渡电阻接地时（如珠海机场变电站例子），由于保护不能准确及时的动作，此时仍会给人身造成伤害。所以应综合考虑触电的方式、触电后保护的动作情况等等，具体对于许多城市，架空线均换成了绝缘线，所以外力造成架空线单相接地的事故会大量减少，而电缆发生单相接地时由于外皮的分流作用，入地电流仅有很少部分，所以引起的电位升高也较小，所以从这一方面来讲， 10kV配电系统采用小电阻接地系统在人身安全方面会优于不接地或消弧线圈接地系统。
4．4 关于断路器
从理论上讲，原先中性点不接地（绝缘）和消弧线圈接地系统，在发生单相接地故障时线路断路器不跳闸。改为中性点低值电阻器（或低值电抗器）接地系统，在发生单相接地故障时线路断路器要跳闸的，因而出现所担心的“频繁跳闸，设备烧损”和“维修工作量增加”。根据上海等地的长期运行经验证明是不会的。上海西郊变电所23KV中性点低值电阻器接地系统的线路断路器的维修工作量不比同变电所35KV中性点消弧线圈接地系统的线路断路的维修量大。究其原因是故障电流不大，单相接地故障入地电流在1～2KA以内，比负荷电流稍大，小于断路器开断电流的八分之一，不会引起断路器的严重烧损：断路器开断单相短路的条件比开断相间短路的情况要好得多。中性点不接地（绝缘）和消弧线圈接地系统，在单相电弧接地故障引发相间短路故障的概率是很高的。
5 电阻接地时继电保护的考虑
中性点经小电阻接地后，对单相故障而言，故障电流增大，并有零序电流产生，因而保护配置应增加零序保护。根据经验，保护配置宜采用不同时限的零序电流保护，或采用零序方向保护。保护配置还应考虑：
(1) 配电线路采用零序电流互感器和反应工频电流值的零序电流接地保护作为单相接地主保护，作用于跳闸。
(2) 保护整定值躲过本段电容电流，可靠系数可取2.0。
(3) 灵敏度按流过故障线路的电容电流校验。灵敏系统工程>1.25。
(4) 本段母线电压互感器的开口三角3U0作为信号。
(5) 零序CT最好采用套在三相电缆上的单个CT方式，以避免三个CT的误差和饱和差异所造成的不平衡电流。
(6) 保护的配置可以通过时间进行配合，使故障范围缩到最小。
6 电阻值的合理选取
采用中性点电阻接地时，电阻值的选取必须根据电网的具体情况，应综合考虑过电压倍数，继电保护的灵敏度，对通信的影响，人身安全等因素。
（1）对高阻接地，在系统发生单相接地时，允许带故障运行，故障点电流应在10A以下。因此接地电阻R0的选取为Xc≧R0, 和R0 ≧Uφ/10A。 Xc为系统每相对地容抗，
Uφ为系统相电压。
（2）对低阻接地
a 从降低内过电压考虑根据TNA模拟和计算机计算，当I0≥Ic时（I0为流过中性点电阻的电流，Ic为系统电容电流），可将健全相过电压倍数到2.8倍以下，当I0≥1.5Ic时，
可将健全相过电压倍数到2倍以下。I0≥1.5Ic后，过电压的效果已变化不大了。因此，可按1.5Ic≥ I0≥Ic来选取电阻值。R0= Uφ/ I0。
b 从保证继电保护灵敏度考虑，电阻值越小越好，目前的微机保护一般都有零序保护功能，且起动电流值相当小，单相接地故障电流远大于每条线路的对地电容电流，一般都能满足零序保护的灵敏度要求。问题时当接地过渡电阻高时，继电保护的灵敏度会受到影响。按照a)所选择的电阻值，当过渡电阻不大于100Ω时，保护灵敏度一般没有问题，对电缆为主的配电线路，过渡电阻一般都小于100Ω。
c 从降低对通信的干扰考虑，电阻不宜选得过小。我国四部协议规定，如通信电缆与大地间未装放电器时，危险影响电压不得大于430V,对高可靠线路，不大于630V。目前，深圳电网中性点电阻取15Ω，北京电网取10Ω，上海电网取5.7Ω。对应电流分别为400A,600A,1000A。均未造成对通信线路的影响。
d 从人身安全考虑，中性点接地电阻阻值越大越好。因为中性点经低电阻在发生单相接地故障时，通过故障点的接地短路电流比较大，引起故障点地电位升高，有可能造成跨步电压，接触电势超过允许值。因此，在选择电阻值时，因根据地网接地电阻，保护动作时间，接地短路电流核算跨步电压和接触电势是否超过规程。根据深圳，广州，上海，北京的实践经验，并未因采用电阻接地造成跨步电压和接触电势过高产生人身事故。
7 结论
配电网中性点接地方式的选择是具有综合性的技术问题。中性点不接地、谐振接地、电阻接地各有其优缺点，应结合电网具体条件，通过技术经济比较确定，也就是说，因每种中性点接地方式的系统，具有独自的优点，得到了发展。在同一城市同级标称电压，多种中性点接地方式的系统并存。那种按电压等级“一刀切”决定中性点接地方式是不对。因每种中性点接地方式的系统，具有独自的缺点（弊端）。所以，在选择时必须从具体实际出发，权衡利弊，择利大于弊。
例如：架空线路的小电网，即网络电容电流小，可选用中性点高值电阻器接地系统。
架空线路的大电网，即网络电容电流较大，可选用中性点谐振接地系统。
城市电缆配电网，网络结构较好，可选用中性点中值或低值电阻器接地系统。若要求补偿网络电容电流接地故障入地电流，可选用中性点经中值电阻器与消弧线圈并联的接地方式。
中性点中值或低值电阻器接地方式及中值电阻器与消弧线圈并联接地方式可以克服不接地和谐振接地方式存在的两大弊端：（1）单相间歇性电弧接地时产生的瞬态过电压和瞬态电流。（2）解决选线难，达到正确迅速选线断开单相接地故障线路。
中性点经电阻接地在国外从上世纪40年代已开始使用。1995年华力特电气公司率先从美国PGR公司引进中性点接地电阻，先后在深圳，上海，北京，天津，江苏，福建等地区供电局及石化，钢铁，地铁，发电厂行业使用。通过2000多台年电阻柜的使用表明，其性能先进，可靠。
参考文献
1 万善良上海市区配电网中性点接地方式的技术分析 上海电力 1993年第6期
2 董振亚城市配电网中性点接地方式的发展和改进 中国电力 1998年第8期
3 许颖 3～66kV电网中性点接地方式的几个问题
| 4 冯宝忆电缆配电网中性点接地方式对供电可靠性的影响 |
[摘要]
本文通过对三种不同接地方式的比较，阐述了不同接地方式的特点，提出了应结合实际电网结构和发展来选择合理中性点的接地方式。
[关键词]10kV配电网中性点接地方式
1.三种不同接地方式
在我国的10kV配电系统中，中性点的接地方式基本上有三种：中性点绝缘接地方式、中性点经小电阻接地方式和中性点经消弧线圈接地方式。这三种接地方式各有优缺点，特别对于小电阻接地和消弧线圈接地方式孰优孰劣问题，一直存在不同的观点。
1.1中性点不接地
中性点不接地方式是我国10KV配电网采用得比较多的一种方式。这种接地方式在运行当中如发生了单相接地故障，由于流过故障点的电流仅为电网对地的电容电流，当10kV配电系统Ijd在10A以下时，接地电弧一般能够自动熄灭，此时虽然健全相电压升高，但系统还是对称的，故可允许带故障连续供电一段时间（规程规定为2小时），相对地提高了供电可靠性。这种接地方式不需任何附加设备，只要装设绝缘监察装置，以便发现单相接地故障后能迅速处理，避免单相故障长期存在发展为相间短路故障。
由于中性点不接地方式中性点对地是绝缘的，当发生弧光接地时，由于对地电容中的能量不能释放，因此会产生弧光接地过电压或谐振过电压，其值一般可达2—3.5Uxg，会对设备绝缘造成威胁。另一方面，由于目前普遍使用的小电流接地系统选线装置的选线准确率比较低，还未能够准确地检测出发生接地故障的线路。发生单相接地故障后，一般采用人工试拉的方法寻找接地点，因此会造成非故障线路的不必要停电。
1.2中性点经小电阻接地
中性点经小电阻接地方式，即在中性点与大地之间接入一定阻值的电阻，该方式可认为是介于中性点不接地和中性点直接接地之间的一种接地方式，世界上以美国为主的部分国家采用中性点经小电阻接地方式。采用此种方式，用以泄放线路上的过剩电荷，来弧光接地过电压。中性点经小电阻接地方式中，一般选择电阻的值较小（工程上一般选取10～20Ω）。在系统单相接地时，控制流过接地点的电流在10A～500A之间，通过流过接地点的电流来启动零序保护动作，因此可快速切除线路单相故障。中性点经小电阻接地的特点有：
1.2.1中性点经小电阻接地系统可以配置零序过流或限流速断保护。当系统发生单相接地故障时，故障线路的零序保护可在（0.5～2.0）sec切除故障。根据北京、上海等地的运行经验，零序保护动作准确率在95%以上，可及时切除故障线路。
1.2.2由于电阻是耗能元件同时也是阻尼元件，相当于在谐振回路中串接一个阻尼电阻，由于电阻的阻尼作用，可以谐振过电压的形成。试验表明，当接地电阻值R≤1500Ω，基本上可以消除系统内的各种谐振过电压。
1.2.3在中性点不接地和经消弧线圈接地的系统中，健全相的过电压水平可超过3倍相电压，对设备的的绝缘水平造成一定的危害。在小电阻接地系统中，当接地电弧第一次自动熄灭后，系统的对地电容的残余电荷将通过小电阻及时泄放，因此过电压幅值不高，不会产生很高的过电压，健全相的过电压低于3倍相电压，因此一般不会危及设备的绝缘。
1.2.4有利于降低操作过电压，中性点经小电阻接地的配电网发生单相故障时，零序保护动作，可准确并迅速地切除线路的故障。如果发生接地故障的线路是电缆线路，由于电缆线路故障一般是永久性故障，可对电缆线路不投线路重合闸，不会引起操作过电压；如果发生单相接地故障的线路是架空线路，由于架空线路发生单相接地故障较多，在故障跳闸后，线路还将重合一次，根据运行经验和实测表明，无论重合闸是否成功，线路重合过程中不会引起明显的操作过电压。
1.2.5采用中性点经小电阻接地，当系统发生单相故障时，无论故障是永久性还是非永久性的，故障线路均跳闸，因此线路跳闸次数较多；当架空绝缘导线断线，裸导线断线接触的是沙砾、沥青、混凝土等干燥地面时，由于接地电流小，零序保护由于灵敏度原因可能不动作，会导致一定程度的安全事故。
1.3中性点经消弧线圈接地
消弧线圈是一个装设于配电网中性点的可调电感线圈，当电网发生单相接地故障时，其作用是提供一个感性电流，用来补偿单相接地的容性电流。采用中性点经消弧线圈接地方式，在系统发生单相接地时，利用消弧线圈的电感电流对接地电容电流进行补偿，使流过接地点的电流减小（10A以下）到能自行熄弧范围，因接地电流电容电流得到补偿，单相接地故障并不发展为相间故障，按规程规定系统可带单相接地故障运行2h。因此中性点经消弧线圈接地方式的供电可靠性，高于中性点经小电阻接地方式。中性点经消弧线圈接地的特点有：
1.3.1故障点接地电弧可自行熄灭，提高了供电可靠性。由于消弧线圈的感性电流对故障容性电流的补偿，使单相故障接地容性电流在10A以下，因此接地电弧可以自行熄灭并避免重燃。
1.3.2可降低了接地工频电流(即残流)和地电位升高，减少了跨步电压和接地电位差，减少了对低压设备的反击以及对信息系统的干扰。
1.3.3传统的消弧线圈需要人工进行调谐，不仅会使电网短时失去补偿，而且不能有效地控制单相接地的故障电流。自动跟踪补偿消弧线圈装置则能够随电网运行方式的变化，及时、快速地调节消弧线圈的电感值，当系统发生单相接地时，消弧线圈的电感电流能有效地补偿接地点的电容电流，避免了间歇性弧光接地过电压的产生。
2.中性点接地方式的选择
中性点不接地系统具有供电可靠性高，对人身及设备有较好的安全性，通讯干扰小，投资少等优点。比较适合用于系统不大，网络结构比较简单，运行方式变化不大的系统。
中性点经小电阻接地，主要优点是过电压小，系统电缆可以选择较低的绝缘水平，以节省投资。对于架空线路为主的系统，由于单相接地大多数为瞬时故障，而这种接地方式不分单相多相故障的性质一律跳闸；对以电缆为主的配电网，由于电缆很少发生单相接地瞬时故障，比较适宜采用经小电阻接地方式。
从单相接地故障电流的危害性角度出发，则中性点经消弧线圈（自动跟踪补偿）接地方式较其他两种接地方式有一定的优越性。由于消弧线圈能够根据系统的电容电流实时进行补偿，避免发生间歇性弧光接地过电压，供电可靠性相对提高。但是自动跟踪消弧线圈的选线准确率还不高，在运行实践中，很多安装自动跟踪补偿消弧线圈的变电站由于装置的选线准确率不高，导致需要采用试拉馈线的办法寻找故障点。
3.结语
10KV配电网中性点接地方式是一个涉及到可靠供电、人身和设备安全、通讯干扰和过电压等方面的问题，应结合当地配电网的发展水平、电网结构特点，因地制宜地选择配电网中性点接地方式。
参考文献：
[1]要焕年,曹梅月.电力系统谐振接地[M].中国电力出版社.
[2]李福寿.中性点非有效接地电网的运行[M].北京:水利电力出版社,1993.
[3]DI-/T613-1997,交流电气装置的过电压保护和绝缘配合.
| 安庆城区10kV配电网中性点接地方式探讨（一） |
| 作者：佚名 来源：湖北安全生产信息网 发布时间：2006-9-19 12:24:18 |
| 摘要：本文综述了安庆市地区10kV配网中心点的运行现状，探讨了存在问题，对采用中性点经电阻接地方式进行较为详细阐述，在安庆城区配网实施是切实可行的。 关键词：城区；配电网；中性点接地方式；电阻器 1 引言 随着城网改造的深入发展，10kV配电网容量迅速增加，网络结构日趋完善，根据城市建设需要，架空裸导线路正逐渐被电缆和绝缘导线线路替代，与此同时，由于过电压引发的开关柜和家用电器烧坏等事故也屡见不鲜。因此，如何有效的经济的配电网过电压成为当前供用电工作的重点。 10kV配电网中性点通常可分为不接地系统、经电阻接地系统和经消弧线圈接地系统。由于选择接地方式是一个涉及线路和设备的绝缘水平、通讯干扰、继电保护和供电网络安全可靠等等因素的综合性问题，所以我国配电网和大型工矿企业的供电系统做法各异，以前大都采用中性点不接地和经消弧线圈接地的运行方式。近年来一些城市电网大力推广电阻接地的运行方式。近年来一些城市电网大力推广电阻接地的运行方式。本文结合安庆城区10kV配电网的具体情况，对中性点接地方式问题进行探讨。 2 安庆10kV配电网中心点的运行方式 2.1 目前现状 安庆中心城区供电主要电源来自90年代中期投产的110kV湖滨变、城西变和即将投运的110kV中心变，电压等级都是110kV/10kV，主变容量都是2×40MVA，为屋内布置无人值守变电站。中心变是城网改造的重点项目，它的新建使市区按区域分片供电成为可能，完善了配电网架的结构调整，形成了城西变、湖滨变、东郊变、肖坑变、中心变和热电开闭所的10kV环形网络，初步形成了“手拉手”供电格局。安庆中心变的供电范围是菱湖南路以南，棋盘山路以西、龙山路以东、沿江中路以北的工商、居民密集的老城区，中心变建在靠近宜城路的安庆供电局后院，主变和进出线全部采用交联聚乙烯高压电缆，对人民路、华中路、沿江路、菱湖南路等4条主要街道实行首尾双电源自动投切供电，是安庆市第一所全电缆型屋内变电所，该所10kV系统中性点采用KYN58-12-014(改)型柜式消弧及过电压装置，内装接地真空接触器，三相共体，分相操作，即任一相动作，则该相母线接地，另两相必须可靠锁定，不允许再闭合。其原理是当系统发生弧光接地时，应能在100ms内准确显示故障相别及接地故障属性，并发出弧光接地转变为金属性接地的指令，过电压保护是通过4只带有间隙的氧化锌避雷器，采用四星形接线来实现的，母线设备柜内装有微机小电流接地选线装置，从理论上讲也可达到消弧消压目的。110kV湖滨变的10kV系统采取中性点不接地系统。110kV城西变10kV系统中性点接入ZBXH-10/20--50自动跟踪消弧线圈和微机检测小电流接地装置。 2.2 存在问题 （1）电缆一旦击穿即成为永久性故障，不可能自行恢复。若不及时跳闸则产生的电弧热量可使绝缘迅速烧损，直至发展成相间短路而跳闸，造成事故进一步扩大。安庆中心变的消弧装置是在单相接地故障时将10kV配电网不接地系统通过保护转变为中性点直接地系统，无疑是陡增了接地点电流，这样有利于促成相间短路的形成，但加速了电缆绝缘老化，应该说这不是我们期望的。 （2）这种不接地方式当发生一相接地故障时，产生的过电压倍数比较高，由于弧光和铁磁谐振过电压使健全相的相电压升高4--7倍，这对电缆、开关柜的绝缘和热稳定都构成较大威胁。例如：1999年春节期间人民路中段10kV、240m/m2电力电缆因短路故障综合损失达10万元左右。 （3）电缆线路的单相接地电容电流较大。中心变10kV高压电缆线主干线电缆用3×240m/m2，支线电缆采用3×70m/m2，接入10kVI、II段母线，根据资料统计共接入67KM电缆，利用公式近似计算，两段母线电容电流总计达70A，待城网改造完善后，电缆线路将会进一步延伸，电容电流还将随之增加。在接地电流较大的系统，若选用消弧线圈接地方式，必须增加容量，可达300—400kVA，加大了投资成本，而且在自动跟踪调谐上也难以满足各种频繁调节限位的需要，因此，在技术、经济上都是不可取的。现在中心变采用的是不接地定时转变为直接接地系统，完全丧失了小电流接地系统不间断供电的优点，这样只好由配电网结构和自动化补救。 鉴于上述原因，根据兄弟省市配电网经电阻接地运行的成功经验，我们认为安庆城区10kV配网可采用经中性点电阻接地方式比较适宜。 3 10kV中性点经电阻接地方式 3.1 中性点阻接地系统单相接地故障简单分析 当系统A相发生非金属性接地时，设故障点的过渡电阻为Rg，中性点接地电阻Rn,系统对地电容为Co，实际中的正序阻抗Z1、负序阻抗Z2都远远小于零序阻抗Z0，因此可以忽略不计。Z0近似认为3Rn和Xc并联之值，其等值电路见图1。 图1 A相单相接地等值电路图 |
| 安庆城区10kV配电网中性点接地方式探讨（二） |
| 作者：佚名 来源：湖北安全生产信息网 发布时间：2006-9-19 12:24:16 |
| 当发生单相接地时，中性点经电阻接地系统的零序电压为： 流过系统单相接地点故障电流为： Ιn＝β×(IR+jIc)= β×Ιg 式中 Ιn：流经中性点电阻有功电流 Ic：流经中性点电阻无功电流 β：“接地系数”，其概念是：当系统发生有过渡电阻的单相接地时，产生零序电压和接地故障电流是金属性接地时的β倍，反映了过渡电阻Rg大小对接地电流、电压的影响。β值为：
3.2设备配置 综合考虑过电压绝缘配合、继电保护和通讯干扰的要求，借鉴于其它城市10kV配电网中性点经电阻接地运行的经验，认为安庆110kV中心变电所10kV配电系统采用中性点经电阻接地方式，阻值为100Ω，单相接地时，保护立即跳闸。由于主变压器为Y/△-11接线组别，在△侧无中性点，故利用Z型接地变压器形成一个人为中性点，加装接地电阻。 110kV安庆中心变为2×40MVA主变向两段10kV母线送电，受电用户为双电源供电，10kV电缆出线间隔为18回，应送出10回，8回备用。10kV配电系统中性点经电阻接地接线图见图2(图2因故未画)。 （1）接地变压器 所用变压器为80kVA，考虑到单相接地的零序电流，选用DKSC8-200/10.5型干式接地变，容量为200/80kVA，10s，能承受120A的单相电流，中性点持续电流不小于24A。 （2）电阻器 选用象山制造的不锈钢电阻，阻值100Ω，额定电压10kV，额定电流24A，允许短时(10s)电流110A。 （3）继电保护 线路零序保护选用南自院生产的ISA351D型零序功率方向保护，整定电流范围在80mA—10A。 小电流接地系统发生单接地故障时，故障线路和非故障线路零序电流方向相差180°，零序功率方向设计依据零序电压和电流的相位、大小来动作，设定当系统单相接地故障时故障线路零序电流超前于零序电压，而此时正常线路中的零序电流滞后于零序电压。 线路零序CT选择1A的速饱和CT，二次电流为200mA，所有出线单相接地保护由线路零序CT启动，按时间0.5s电流0.1A跳闸或投信号整定。 接地电阻回路选择变比是100/5CT的零序电流保护作为10kV馈线的后备保护、母线保护和电阻器的保护。 4 结束语 采用10kV配电网经电阻接地方式的变电所当发生单相金属性接地后，健全相电压上升至系统电压，接地跳开后，三相电压迅速恢复到正常值，接地点电流值由系统电容电流的大小和中性点电阻值共同决定。当发生非金属性接地时，受接地点电阻的影响，流过接地点和中性点的电流比金属性接地时有显著降低，同时，健全相电压上升也显著降低，零序电压值约为单相金属性接地的一半。由此可见，采用中性点经电阻接地有在上接地故障时产生限流降压作用。有试验表明，由于中性点电阻能吸附大量的谐振能量，在有电阻器的接地方式中，从根本上抑制了系统谐振过电压。因此我们认为在10kV城网接地方式中，中性点经电阻器接地应是优选方案。 城网采用中性点电阻接地运行方式，国外早已成功运行，如日本采用高阻抗接地方式，美国主要采用中性点经电阻接地方式，法国以低电阻接地方式居多，最新版本1999《过电压保护导则》对6—35kV电网中性点接地方式认为经电阻器接地和最小时延切除“接地故障点”是最合适的。我国九十年代初已开始因地制宜在10kV城网中推广中性点经电阻器接地方式，如今在上海、南京、广州、深圳等一批城市得到广泛应用和发展。因此，在安庆城区10kV配电网采用中性点经电阻器接地方式是切实可行的。 |
| 配电网中性点接地方式分析及其选择 | ||
| [摘 要]文章对配电网各种不同的中性点接地方式作了比较，并对近年来发展较快的自动跟踪补偿消弧线圈作了概要绍，综合 考虑了各种因素，对配电网中性点接地方式的选择提出了建设性意见。 [关键词] 配电网 中性点接地方式 自动跟踪补偿 选择 1 问题的提出 电力系统中性点接地方式是一个涉及电力系统许多方面的综合性技术课题，它不仅涉及到电网本身的安全可靠性、过电压 绝缘水平的选择，而且对通讯干扰、人身安全有重要影响。 配电网主要指10kV、35kV、66kV三个电压等级的电网，在电力系统中量大面广，占有重要的地位。在过去，由于配电网 比较小，主要采用不接地或经消弧线圈接地，在80年代中后期，一些城市和地区配电网的中性点采用了经低电阻接地方式，近 年来各种不同形式的自动跟踪补偿的消弧线圈开始在配电系统中运行。配电网的中性点接地方式是一个涉及面广,与诸多因素有 关的综合问题，在不同地区具有不同特点的配电网，在不同的发展阶段，这些因素及要求都是不一样的，而各种中性点接地方 式和装置都有一定的适用范围和使用条件，为此，采用不同的中性点接地方式是很正常的。 2 中性点不同接地方式的比较 2.1 中性点不接地的配电网 中性点不接地方式，即是中性点对地绝缘, 结构简单，运行方便，不需任何附加设备，投资省, 适用于农村10kV架空线路 为主的辐射形或树状形的供电网络。该接地方式在运行中若发生单相接地故障，其流过故障点电流仅为电网对地的电容电流， 其值很小，需装设绝缘监察装置，以便及时发现单相接地故障，迅速处理，以免故障发展为两相短路，而造成停电事故。 中性点不接地系统发生单相接地故障时，其接地电流很小，若是瞬时故障，一般能自动熄弧，非故障相电压升高不大，不 会破坏系统的对称性，故可带故障连续供电2h，从而获得排除故障时间，相对地提高了供电的可靠性。 中性点不接地方式因其中性点是绝缘的，电网对地电容中储存的能量没有释放通路。在发生弧光接地时，电弧的反复熄 灭与重燃，也是向电容反复充电过程。由于对地电容中的能量不能释放，造成电压升高，从而产生弧光接地过电压或谐振过 电压，其值可达很高的倍数，对设备绝缘造成威胁。 此外，由于电网存在电容和电感元件，在一定条件下，因倒闸操作或故障，容易引发线性谐振或铁磁谐振，这时馈线较 短的电网会激发高频谐振，产生较高谐振过电压，导致电压互感器击穿。对馈线较长的电网却易激发起分频铁磁谐振，在分 频谐振时，电压互感器呈较小阻抗，其通过电流将成倍增加，引起熔丝熔断或电压互感器过热而损坏。 2.2 中性点经传统消弧线圈接地 采用中性点经消弧线圈接地方式，即是在中性点和大地之间接入一个电感消弧线圈，在系统发生单相接地故障时，利用消 弧线圈的电感电流对接地电容电流进行补偿，使流过接地点的电流减小到能自行息弧范围。其特点是线路发生单相接地时，可 不立即跳闸，按规程规定电网可带单相接地故障运行2小时。对于中压电网，因接地电流得到补偿，单相接地故障并不发展为 相间故障。因此中性点经消弧线圈接地方式的供电可靠性，大大的高于中性点经小电阻接地方式，但中性点经传统消弧线圈接 地方式也存在着以下问题: ①由于传统消弧线圈没有自动测量系统，不能实时测量电网对地电容和位移电压，当电网运行方式获电网参数变化后靠人 工估算电容电流，误差很大，不能及时有效地控制残流和抑制弧光过电压，不易达到最佳补偿。 ②调谐需要停电退出消弧线圈，失去了消弧补偿的连续性，相应速度太慢，隐患较大，只能适应正常线路的投切。如果遇 到系统异常或事故情况，如系统故障低周低压减载切除线路等，来不及进行调整，易造成失控。若此时正碰上电网单相接地 残流大，正需要补偿而跟不上，容易产生过电压而损坏电力系统绝缘薄弱的电气设备，引起事故扩大。 ③单相接地时，由于补偿方式、残流大小不明确，用于选择接地回路的微机 选线装置更加难以工作。此时不能根据残流大小和方向或采用及时改变补偿方式 或调档变更残流的方法来准确选线，只能依靠含量极低的高次谐波（小于5％） 的大小和方向来判别，准确率很低。 ④随着电网规模的扩大，如果电网运行方式经常变化，要求变电站实行无人 值班，传统的消弧线圈不可能始终运行在最佳档位，消弧线圈的补偿作用不能得 到充分发挥，也不能总保持在过补偿状态下运行。 2.3 中性点经电阻接地 中性点经电阻接地方式，即是中性点与大地之间接入一定电阻值的电阻。该电阻与系统对地电容构成并联回路，由于电阻 是耗能元件，也是电容电荷释放元件和谐振的阻压元件，对防止谐振过电压和间歇性电弧接地过电压，有一定优越性。中性点 经电阻接地方式中，一般选择电阻的值较小。在系统单相接地时，控制流过接地点的电流在500A左右，也有的控制在100A 左右，通过流过接地点的电流来启动零序保护动作，切除故障线路。 其优点是: ①系统单相接地时，健全相电压不升高或升幅较小，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。 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,可以比较容易检除接地线路。 其缺点是: ①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。 ②当发生单相接地故障时,无论是永久性的还是非永久性的,均作用与跳闸,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。 3 自动跟踪补偿消弧线圈 自动跟踪补偿消弧线圈装置可以自动适时地监测跟踪电网运行方式的变化， 快速地调节消弧线圈的电感值，以跟踪补偿 变化的电容电流，使失谐度始终处于规定的范围内。大多数自动跟踪消弧装置在 可调的电感线圈下串有阻尼电阻，它可以限 制在调节电感量的过程中可能出现的中性点电压升高，以满足规程要求不超过 电压的15%。当电网发生永久性单相接地故 障时，阻尼电阻可由控制器将其短路，以防止损坏。 自动跟踪补偿消弧线圈按改变电感方法的不同，大致可分为调匝式、调气隙式、调容式、调直流偏磁式、可控硅调节式等。 3.1调匝式自动跟踪补偿消弧线圈 调匝式消弧线圈是将绕组按不同的匝数抽出若干个分接头，用有载分接开关进行切换，改变接入的匝数，从而改变电感量。 调匝式因调节速度慢，只能工作在预调谐方式（即在系统正常运行无接地发生时，消弧线圈跟踪到最佳补偿位置，接地后不再 调节），为保证较小的残流，必须在谐振点附近运行。这将导致中性点位移电压升高，因此需加装阻尼电阻进行限压，保证中 性点的位移电压不超过15%相电压。为避免阻尼电阻上的有功电流使接地残流增大，在发生单相接地时，必须将阻尼电阻延时 0.5秒后短接（为与选线装置配合），其原理如下图: JJ为交流接触器的触点;JC为直流接触器的触点，当系统发生单相接地时，中性点电压升高，电流增大，同时母线PT开 口三角输出电压。如其值超过设定值时会启动JC或JJ将阻尼电阻短接。延时由时间继电器控制。 3.2 调气隙式自动跟踪补偿消弧线圈 调气隙式电感是将铁芯分成上下两部分，下部分铁芯同线圈固定在框架上 ，上部分铁芯用电动机带动传动机构可调，通过调节气隙的大小达到改变电抗 值的目的。它能够自动跟踪无级连续可调，安全可靠。其缺点是振动和噪声比 较大，在结构设计中应采取措施控制噪声。这类装置也可以将接地变压器和 可调电感共箱，使结构更为紧凑。 3.3 调容式消弧补偿装置 通过调节消弧线圈二次侧电容量大小来调节消弧线圈的电感电流。其结构如图所示: 二次绕组连接电容调节柜，当二次电容全部断开时，主绕组感抗最小，电感电流最大。二次绕组有电容接入后，根据阻 抗折算原理，相当于主绕组两端并接了相同功率、阻抗为ｋ2倍的电容，使主绕组感抗增大，电感电流减小。因此通过调节二 次电容的容量即可控制主绕组的感抗及电感电流的大小。电容器的内部或外部装有限流线圈，以合闸涌流。电容器内部 还装有放电电阻。 因调容式调节速度快，可实现接地后调节（即系统正常运行时，消弧线圈工作在远离谐振点的位置，满足中性点位移电压 不大于15%相电压的要求。当发生接地故障后，再将消弧线圈调至满足残流要求的合适位置），可不加阻尼电阻。 3.4 调直流偏磁式自动跟踪补偿消弧线圈 交流工作线圈内布置一个铁芯磁化段，通过改变铁芯磁化段磁路上的直流励磁磁通大小来调节交流等值磁导，实现电感 连续可调。其基本结构如图所示: 直流励磁绕组采取反串连接方式，使整个绕组上感应的工频电压相互抵消。通过对三相全控整流电路输出电流的闭环调节 ，实现消弧线圈励磁电流的控制，利用微机的数据处理能力，对这类消弧线圈伏安特性上固有的不大的非线性实施动态校正。 3.5可控硅调节式自动跟踪补偿消弧线圈 该消弧系统主要由高短路阻抗变压器式消弧线圈和控制器组成，同时采用小电流接地选线装置为配套设备,其基本结构和 等效电路如下图所示: 变压器的一次绕组作为工作绕组(Nw)接入配电网中性点，二次绕组作为控制绕组(Cw)由2个反向连接的可控硅(SCR)短路， 可控硅的导通角由触发控制器控制，调节可控硅的导通角由0~180度之间变化，使可控硅的等效阻抗Zscr在无穷大至零之间 变化，则Nw两端的等效阻抗Zeq就在无穷大至变压器的短路阻抗Zsc之间变化，输出的补偿电流就可在零至额定值之间得到 连续无极调节。可控硅工作在与电感串联的无电容电路中，其工况既无反峰电压的威胁。又无电流突变的冲击，因此可靠性得 到保障。自动消谐装置具有以下特点:①响应速度极快; ②伏安特性在0～110%额定电压范围内保持极佳的线形度; ③输出的补 偿电流在0～100%额定电流范围内可连续无级调节; ④接地点残流小; ⑤无需设置阻尼电阻; ⑥消弧线圈无传动、转动机构， 可靠性高，噪音小，维护简单。 4 中性点接地方式的选择 电力系统中性点接地方式是一个涉及到供电的可靠性、过电压与绝缘配合、继电保护、通信干扰、系统稳定诸多方面的 综合技术问题，这个问题在不同的国家和地区，不同的发展水平可以有不同的选择。 4.1 配电网中性点采用传统的小电流接地方式 传统的小电流接地方式主要是指中性点不接地或经手动调整的消弧线圈接地2种方式。 当系统不大，线路主要是架空线路，网络结构相对比较简单，运行方式变化范围不很大，采用传统的小电流接地方式有 明显的优点。 首先是供电可靠性高，由于接地故障电流很小，其电弧可以瞬间自行熄灭。对单相永久性接地故障，允许一定时间内带故障 运行，避免了过多的跳闸现象。其次是人身及设备的安全性较好，由于单相接地时故障点电流很小，跨步电压和接触电压都 较低，使人身伤亡和弱电设备的损坏率都显著降低。第三是通信干扰小。 配电网采用小电流接地方式应认真地按《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》(DL/T620-1997)标准的要求执行，对架 空线路电容电流在10A以下可以采用不接地方式，而大于10A时，应采用消弧线圈接地方式。采用消弧线圈时应按要求调整 好，使中性点位移电压不超过相电压的15%，残余电流不宜超过10A; 消弧线圈宜保持过补偿运行。这样，基本上可以使配电 网安全可靠运行。 4.2 配电网中性点经低电阻接地 在配电网中选用中性点经低电阻接地，可以降低单相接地时非故障相的过电压，抑制弧光接地过电压，消除谐振过电压和 大部分断线过电压，避免使单相接地发展为相间故障，接地保护方式比较简单，对电缆为主的系统可以选择较低的绝缘水平， 以利节约投资，但是对以架空线为主的配电网因单相接地而引起的跳闸次数则会大大增加。 对以电缆为主的配电网，其电容电流达到150A以上，故障电流水平为400～1000A，经综合比较后可以采用这种接地 方式。采用低电阻方式时，对中性点接地电阻的动热稳定应给以充分的重视，以保证运行的安全可靠。 4.3 配电网采用自动跟踪补偿装置 随着城市配电网的迅速发展，电缆大量增多，电容电流达到很大值(>300A)，而且由于运行方式经常变化，特别是电容 电流变化的范围比较大，用手动的消弧线圈已很难适应要求，采用自动快速跟踪补偿的消弧线圈，并配合可靠的自动选线 跳闸装置，可以将电容电流补偿到残流很小，使瞬时性接地故障自动消除而不影响供电，而对于系统中永久性的接地故障， 一方面通过消弧系统的补偿来降低接地点电流，防止发生多相短路，另一方面，通过选线装置正确选出接地线路并在设定 的时间内跳闸，避免了系统设备长时间承受工频过压，因此，该接地方式综合了传统消弧线圈接地方式跳闸率低、接地故障 电流小的优点和小电阻接地方式对系统绝缘水平要求低、容易选出接地故障线路的优点，是比较合理和很有发展前景的中性 点接地方式。 5 结语 各地区应该根据当地配电网的发展水平、电网结构特点，从长远的发展观点，因地制宜地确定配电网中性点接地方式。 | ||
| 低压配电网中性点接地与否的利弊探讨 上海市电力公司超高压输变电公司 王润华 0 引 言 低压配电网融贯于各行各业、社会各界，担负着电力能源供销交接、消耗转化的重任。比较高压电网，其线路长、分布广、布局乱·变动大、涉人多、管理难、损耗大、事故多、可改进、提高的空间要大得多。其中低压配电网接地引起的问题最多，最严重，争议也最大，很有必要进一步探讨、研究和澄清。 1 低压配电网的故障接地 1.1 客观原因 故障接地的必然性和多发性，是指自然形成的，非故意的配电网接地故障。主要原因有， (1)低压配电网线路长、分布厂，供用电设备的带电体都是通过绝缘物件固定在大地上，且相对规范性差，变动性、移动性、随意性大，大地和带电体二者相近相随，接地故障的机会很多。 (2)许多低压配电网的产权、管理 任归用户，涉电非专业人员太多，因而管理薄弱，私拉乱撤，违规用电现象较多，会加剧接地故障的发生。 (3)低压配电网运行年久。由于老化、磨损、污染等原因造成的绝缘失效，也不可避免的形成接地故障。通过对配电变压器的城乡用户 (村)配电网的调查 (断开中性点接地线，测量配电网与地之间的绝缘)，证实75%以上的配电网有接地故障，多数有多处接地，有的因对地漏电烧残，甚至烧断导线。 (4)现有法规、规范对新产生的门窗接地、路灯照明接地、屏蔽接地等没有或不明确。 (5)对低压配电网供电设制的选用随意性较大，特别是PE线概念不清。 1·2 故障接地的电气特征 由于故障接地是非故意接地，因此是不可靠接地，有较大的接地电阻，不稳定，接地电流一般不会太大，小于或接近负载电流。接地介质大多是土壤、金属、木头、水泥、砖百等，这些物质直接与潮湿的泥土相连接，接地电阻受潮湿程度影响，同时也受接地电流所产生温度的影响而调节变化，其电流往往能稳定在某一水平上，具有容易发生不是太大、很难发现、不知所措、长期存在的特点。其循环规律是: 接地电流增大→接地处加温变干→接地电阻变大， ↑ ↓ 接地电阻变小←接地处降温侵湿←接地电流变小。 又由于过流保护装置的整定值，比接地故障电流值大得多，所以对绝大多数接地故障往往不起作用。因此说故障接地具有隐蔽性。 2 低压配电网的人为接地 2·1主观目的 人为接地，是指为了达到预期目的，故意将配电网接地，主要指配电变压器低压侧中性点接地。有关资料和人们的传统认识泰明，中性点接地的目的通常是: (1)为了将配电网相线对地电压衡定为相电压，称稳定配电网。 (2)为了增大故障电流，用过流保护装置检查配电网接地故障。 (3)为了使用漏电保护器。 (4)为了防止低压配电网中性点偏移。 (5)为了一相一地用电。 2·2 电气特征 人为接地，必然是可靠接地，接地电阻小，载流大，具有极大的破坏性: (1)为发生触电漏电事故刨造了条件: 由于中性点接地，地就戊为电源的一极，地与人、畜密切相关，一旦触电，会立即造成严重后果。配电网出现接地故障，接地电流大，容易引发漏电火灾事故。可见，配电网中性点接地本身就是严重的事故隐患。 (2)人为接地掩盖故障接地: 配电网中性点接地，相当于全电网 (通过变压器线圈和配电网负载)都接地，即由于中性点接地，使本来已经具有隐蔽性的接地故障，更难判别、查找和排除，因此说，人为接地掩盖故障接地，形成接地故障积累，加速配电网劣化。 (3)招引雷灾:配电网中性点接地，就是零地合一，当发生直击 (空地)雷时，配电网相、地 (即零)之间电压突升，把雷电压引人配电网相、零线之间，损坏用电设备，尤其是电子设备。 (4)人为接地，使漏电保护器起不到应有作用。 (5)由很多人为接地和故障接地组成了一个巨大的 "共地电系统"，会带来 "多电源共地"的后果既存在大量同系统异线同时接地，后果是: 1造成巨大的电能浪费: 不管是人为接地还是故障接地，必然造成巨大的电能浪费。具了解配电网的电能损耗情况中公用低压线路损耗约20%(其中接地损耗约5%)，从用户缴费可以看出，对低压配电网的接地损耗，虽然还无法准确统计，但可以通过供电公司的低压供电考核计量与低压用户的 缴费计量的比较来统计。通过中性点接地与否，以及使用监控器与否的比较，证实在配电网中性点不接地并使用监控器情况下，可减少电能损耗约5%-8% ，如把用户段的接地损耗都考虑在内，整个低压配电网的接地损耗应该不会小于5% 。以此推算，全国每年的接地损耗可达几百、甚至上千亿千瓦时。拆除低压配电网中性点的接地线，监控和及时排除接地故障，就可以避免大量的电能浪费。可见，解决低压电网的接地问题，是一个很值得关注的节电举措。 2带来安全问题: 多年来，在预防触电漏电事故方面，尽管作了大量工作，但触电伤亡·漏电火灾等事故在低压配电网中仍居高不下已是不争的事实。 3产生电污染: 由于人为接地和故障接地，把共地的各电源联成闭合回路。各接地点间的连接阻抗的大小、性质很复杂。系统内各电源的频率、振幅、初相、波形也千差万别。总之，只要有电位差，就会有电流，首先会对大地造成电、磁、热污染。同时，在一定条件下，还可能引起电源波形奇变，产生谐波干扰，造戊配电网监控装置的误测、误判、误报、误动、甚至谐振事故。由此看来，很多难以解释的电污染现像。与配电网接地密切相关。 4增加配电网管理难度: 由于大量的人为接地和故障接地并存于同一个 "共地电"系统中，接地故障、配电变压器低压线圈、配电网负载等相并联，构成了闭合回路，使配电网故障现象复杂化，很难检测、判别、查找和排除，大大增加了配电网技术管理难度。在实践中，接地故障现象非常怪异，很难判别、查找的配电网故障，往往与接地有关。看来，这种 "电源共地"现象不容忽视，而消除 "电源共地"现象的主要办法是加强监控和排除配电网接地。 3 漏屯保护器 漏电保护器有三个技术特征:一是使用保护器时，配电网中性点必须接地，以形成检测通道。二是用电流互感器作为传感器，检测配电网接地信息。三是配电网 N线接地，保护器不动作。经调研发现，就是因为这三个技术特征 (主要是配电网中性点接地)，使漏电保护器产生了严重的频动、拒动，最终导致大多数失效。 3，1频动 是指漏电保护器动作太频繁。频动包含该动、误动两个万面: 该动是指配电网出现了接地，漏电保护器应该动作。该动有两种情况:一是人畜触电动作，占极少数<10%。二是配电网出现接地故障动作，占大多数卜90%。由于配电网中性点人为接地和故障接地的必然性、多发性、隐蔽性，使漏电保护器动作的机会很多。 误动是指本来配电网没有接地，漏电保护器不该动而动作了。误动也有两种情况:一是电磁干扰可以使检测互感器产生非漏电信号，造成电磁干扰误动，约50%。二是由于配电网中性点接地、配电网对地分布电容和电源开关断口不同步等原因，在电源投切时，通过分布电容的人地电流，使检测电流相量 (应为零)瞬间偏移约50%，造成误动。 可见，配电网中性点人为接地和故障接地的电气特征，决定了漏电保护器必然频动。由于配电网中性点接地，必然加剧电磁干扰和检测电流相量瞬间偏移误动。显然，配电网中性点接地是引起漏电保护器频动的根本原因。 3。2拒动 是指配电网出现接地故障了，漏电保护器该动而不动。拒动有两种: 首先是剩余电流分流拒动。 即当漏电保护器以下的配电网中性线发生接地故障时，保护器不动作，接地故障很难被发现和排除，这时，如果相线再出现接地故障，接地电流会通过中性线的接地故障点回零，减少检测互感器的剩余电流，造成分流拒动。 其次是失效拒动，有两种情况: 一是人为失效，即由于漏电保护器的频动，严重影响正常用电，用户不耐烦，将漏电保护器解除运行或者损坏，由此造成的漏电保护器失效达50%以上，这是漏电保护器存在的主要问题之一。 二是自然损坏失效，主要是由于配电网中性点接地，将雷电引人到配电网相、零线之间，击坏漏电保护器电路板，致使漏电保护器损坏。拒动失效的分解如下:拒动剩余电流分流拒动约30%保护器失效，人为损坏退出拒动约70%。运行约70%，自然损坏约30%。 拒动失效的原因: 配电网中性点接地，掩盖中性线接地，导致漏电保护器剩余电流分流拒动，形成潜在危险;中性点接地，把雷电引人电网，造成漏电保护器损坏失效;中性点接地，引起频动，导致人为解除运行、损坏失效。这些都证明，中性点接地，是道成漏电保护器拒动、失效的根本原因。 几十年来，为了安全用电，在工厂等重要场合，由于漏电保护器频动，基本没有使用。在农村，由于严重影响正常用电、雷击和仍然经常发生触、漏电事故等原因，大多数漏电保护器被解除运行或损坏，名存实亡。 3·3漏电保护器在应用中的技术问题 现实说明漏电保护器在过于强调配中性点接地的低压配电网中，在技术上是有问题的: (1)使用漏电保护器的配电网中性点必须接地，而中性点接地，又必然造成漏电保护器频动、拒动、失效，这样就把漏电保护器陷入到一个自相矛盾，不能自拔的怪圈。 (2)由于配电网中性点接地，既使用上漏电保护器，也是先电人，后保护，可见，该技术在严密性、可靠性方面是有缺陷的，使用实践证实，其适用范围是有限的。 (3)由于配电网中性线接地 (很难避免)，造成剩余电流分流拒动，使看来不"频动"的漏电保护器早已"失效"，潜伏了更大的危险。越在需要保护 (如潮湿)的场所，漏电保护器的频动、拒动、失效会越严重，看来其实用价值也是有限的，应予以重新评估。 4 配屯网中性点接地的目的是否合理。能否实现 (1)将配电网中性点接地，相线对地电压就一定是相电压，可以防止震荡，配电网稳定。追求配电网稳定是对的。不过，所谓配电网稳定，应当是配电网电压稳定，而不是配电网对地电压稳定。很明显，中性点接了地的配电网，无论是相电压、线电压还是配电网对地电压，都很容易因受低阻抗接地故障的影响或直击 (空地)雷的袭击而波动。而中性点不接地的配电网，不存在上述情况。当中性点不接地的配电网出现相线接地时，另外两相对地电压就升高为线电压，对安全不利。但，如果能保持配电网不接地，配电网地电压则低于相电压，更有利于绝缘和安全。 再者，标准规定的绝缘水平 (低压配电网的线间、对地都是卜20OOV)，完全能够满足线电压的需要。无疑，中性点不接地的配电网要稳定得多。 (2)认为配电网中性点接地，可以增大相线接地故障电流，保证过流保护装置可靠工作，及时切断电源，保证安全。既使在中性点接地情况下，绝大多数接地故障电流仍然远小于过流保护装置的整定值 (几十安培以上)而大于30mA电流就可能把人电死，几百毫安的电流就可以造成火灾，所以，过流保护装置对绝大多数接地故障不起作用，反而由于配电网中性点接地，增大了故障电流，更不安全。 (3)如果配电网中性点接地，同时使用漏电保护器，能解决低压配电网的接地保护和接地损耗问题，当然好，但理论分析和多年大面积的使用实践证实，中性点接地使大多数漏电保护器失效，那么，为此的配电网中性点接地的意义也就不复存在了 (4)凡间起低压配电网中性点为什么要接地，不少业内人士随口就解释说:为了防止配电网中性点偏移，为了稳定电网。似乎已成为常识。 其实，这是误解。%解决配电网中性点偏移问题，主要靠电网三相负载尽量相等，其次是配电网中性线电阻要尽量小。电网稳不稳定，中性点偏不偏移与配电网中性点接不接地没有直接关系。 还有的认为，中性点接了地，可以防止因断中性线造戊负载电压转移，损坏用电设备。这也是误解，事实上，它与中性点接不接地没有关系，只要断中性线，中性点接不接地都可能发生损坏用电设备事故。为了避免这种事故的发生，有些低压配电网将中性线多点接地或增加PE线，这实际上是把大地作为第二导线，使配电网减少失去中性线的机会，这种办法确实有效。但，会因此使配电网无法进行接地监控和保护，况且标准中也没有中性线重复接地这种型式。 在容量很小，线路细长的过去，用中性线重复接地的办法来防止断中性线带来的事故，是可以理解的。但在大容量、大线径、短距离线路，过压、过流保护装置齐全有效，发生断中性线的机率很低的今天，如果因此失去接地监控和保护，给配电网带来不安全、电能损耗。难管理、电污染等问题，就太不划算了。 (5)在上世纪五、六十年代，为了节约配电网建设投资，曾采用-火一地供电万式，由于损耗大、不安全，早就不用了。却因此给人们留下一个习惯认识，认为配电网接地是必须的，这也是人们习惯于中性点接地的原因之一。至今还有人-火一地用电，例如在池塘里电鱼，在公用线上偷电、放电等。低压配电网中性点接地给这些不法行为提供了方便。可见，强调低压配电网中性点一定要接地的理由是不充份的，上述中性点接地的目的也是不能实现的。 5 低压配电网中性点接线方式 可迅速判断、查找和排除配电网接地故障，保持配电网N、A·B、C都不接地。可见中性点不接地的配电网好管埋。 当配电网偶然出现接地故障时，只是形成配电网事故隐患，尚禾形成事故，还可以运行，可以在配电网运行情况下判断、查寻接地故障的位置，减少停电时间。 偶然发生触、漏电，形不成大电流，可以大幅度降低人身触电伤害程度和产生漏电火灾的可能性。可以大幅度减少配电网接地损耗，使配电网更节电。 各配电网间没有低阻抗连接，相互，互不干扰，净化配电网，可大幅度减轻配电网间的相互污染和配电网对大地的污染。 当配电网偶然出现接地故障或遭到直击 (空地)雷袭击时，配电网电压不会出现大的波动，供电更稳定。由于中性点不接地，绝缘件承受电压低，对防污闪，延长配电网寿命有好处。 国家标准《B13955中，规定低压配电网可采用的接线形式有五种，其中有两种 (TN-S、IT)中性点不接地;1978年电力部颁发的《农村低压电力技术规程》第124条，1980午电力部颁发的《电力工业技术管理法规》第496条规定:配电变压器低压侧中性点可直接接地或不接地;配电网中性点不接地方式，在矿井、船舶、医院及部分普通用户使用多年，没有发现有碍配电网正常运行的问题，与中性点接地系统相比，其优点却相当明显。 由于低压配电网中性点不接地: 接地故障信息较容易被准确检出，较方便进行接地监控。适用于中性点不接地系统的网地绝缘监控器， 6 结束语 低压配电网管理的薄弱环节在低压，低压配电网问题的重点是接地，焦点是人为接地。配电网中性点接地确实问题很多，不接地确实好处很多，排除配电网接地，具有重大的安全意义、节电意义和环保意义。为此主张配电网不接地，主张对配电网进行不间断接地监控，及时排除接地故障，使配电网"悬空"运行，自洁。只要保持不接地，配电网就是经济的安全M、稳定的和洁净的。 本文虽主张配电网中性点不接地，并不排除必要M接地，接不接地，应由用户根据需要自行选择。 | ||
| 对配电网中性点接地方式的分析和选择热 |
| [ 作者：安驰宇，赵 晔 | 转贴自：本站原创 | 点击数：544 | 更新时间：2008-5-5 | 文章录入：imste 2007年 第 7 期 ] |
摘 要：文章对中压配电网中采用的各种中性点接地方式进行了技术分析比较，并就城乡配电网改造中的中性点接地方式的选择进行了简单的探讨。
关键词：配电网；中性点接地方式；消弧线圈；小电阻
中图分类号：TM76 文献标识码：A 文章编号：1007—6921(2007)07—0118—02
我国中压配电网主要指10(6)～60kV电压等级的电网。过去，由于配电网容量较小，中性点主要采用不接地或消弧线圈的接地方式。随着国民经济的快速增长，人民生活水平的普遍提高，配电网的容量日益增大，广大用户对电网供电可靠性的要求也越来越高。原有的中性点接地方式已越来越不能满足电力系统的发展要求。
中性点接地方式的确定是一个涉及供电安全可靠性和连续性、配电网和线路结构、过电压保护和绝缘配合、继电保护方式、设备安全和人身保安、通信干扰、系统稳定等多方面因素的一个系统工程。不同地区、不同特点的配电网，在不同的发展阶段，这些因素和要求都不一样，需考虑采用不同的中性点接地方式。因此必须要事先全面分析，进行充分的技术经济比较分析，综合考虑各种因素，才能确定具体适合系统的中性点接地方式。
1 配电网中性点接地方式的分析
1.1 中性点不接地方式分析
中性点不接地方式结构简单，运行方便，不需任何附加设备，投资少，适用于农村10kV架空线路为主的辐射形或树状形的供电网络。当中性点不接地配电网发生单相金属性接地故障时，故障相对地电压下降为零，两个非故障相对地电压将升高√3倍，变为线电压。此时三个线电压仍保持对称和大小不变，对用电设备的继续工作没有什么影响，故规程规定，系统仍可以继续运行2h，但要求各种设备的绝缘水平应按线电压来设计。
中性点不接地方式在单相接地故障时，仍能继续供电是一个很大的优点。但随着配电网规模的扩大，电网中电缆数量的增多，使电网对地电容电流大幅度增大。这样单相接地故障时故障点的电弧不能自行熄灭，可能产生稳定或间歇性弧光过电压，在6～10kV系统中，由于对地电容电流过大而容易发生电缆放炮、开关绝缘子爆炸等事故。由于母线绝缘监视用PT的改型，其伏安特性的降低造成了普遍的铁磁谐振过电压现象，若同时伴有电弧间歇性击穿就可能会造成PT被烧，甚至会发展成“火烧连营”的严重事故。故中性点不接地方式在我国配电网中仅是一种过渡方式。
1.2 中性点经消弧线圈接地方式分析
为克服中性点不接地电网在单相接地电流较大时容易产生电弧接地而造成危害的缺点，出现了老式消弧线圈接地的方式。消弧线圈于1916年由德国工程师彼得逊(W.Petersen)发明，1917年首台消弧线圈在德国Pleidelshein电厂投运。运行经验表明其广泛适用于中压配电网。德国、中国、前苏联、瑞典等国均长期使用此种接地方式。
根据《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》(DL/T620-1997)规定:对于架空线路单相接地电容电流小于10A时，可采用中性点不接地方式，而大于10A时，应采用经消弧线圈接地方式。中性点经消弧线圈接地配电网和中性点不接地配电网一样，在发生单相接地故障时，可不立即跳闸，系统可继续运行2h。然而老式消弧线圈接地装置存在着以下问题:
1.2.1 只能运行在过补偿状态，不能长期运行在欠补偿状态，更不能运行在全补偿状态下。由于采用过补偿方式，发生单相接地故障时，流经故障线路和非故障线路保护安装处的零序电流都是本线路的电容电流，其方向均为母线指向线路，大小差异也不大。故零序电流保护和零序方向保护无法检测出故障线路。
1.2.2 老式消弧线圈采用手动调匝结构，必须在退出运行后才能调整分接头，故在运行中不能根据电网电容电流的变化及时进行调整，不能很好的起到补偿作用。也不能总保持在过补偿状态，仍会出现电弧不能自灭及过电压问题。脱谐度和中性点位移电压(要求不超过额定相电压的15%)也难以保证满足要求。
老式消弧线圈已经跟不上实现配电网自动化发展的要求，故出现了微机控制的自动跟踪补偿消弧线圈，并已投入实际运行。自动调谐方式较人工调谐方式的显著优越之处有两点:①前者能保证调谐的精度和能够电网的内部过电压；②人工调谐时需要退出消弧线圈，而自动调谐则不需要。自动跟踪补偿消弧线圈装置可自动实时的监测跟踪电网运行方式的变化，快速调节消弧线圈的电感值，以跟踪补偿变化的电容电流，使脱谐度始终处于规定的范围内。大多数自动跟踪消弧线圈装置在可调电感线圈下串接阻尼电阻，以抑制消弧线圈谐振，使中性点位移电压满足规程规定的不超过相电压15%的要求。该装置的Z型结构接地变压器，具有零序阻抗小、损耗低、并可带二次负荷的特点，它提供了人工接地点以接入消弧线圈。消弧线圈可做成线圈匝数可调或铁心气隙可调，并加装了电动有载开关。其微机控制单元是实现自动跟踪检测、调节、选线的核心，系统的响应时间小于20s，有过补、欠补、最小残流三种运行方式。
自动跟踪补偿消弧线圈按改变电感方法不同，可分为调匝式、调气隙式、磁阀式、高短路阻抗变压器式、调容式等。
1.3 中性点经小电阻接地方式分析
根据DL/T620-1997中规定:6～35kV主要由电缆线路构成的送配电系统，单相接地故障电流较大时，可采用低电阻接地方式。城市配电网中由于考虑市容以电缆线路居多，单相接地故障电流很大，可首先考虑采用中性点经小电阻接地方式，并加快对少量的架空线路用电缆或绝缘导线替代的改造。但要注意合理选择和人身安全密切相关的接地电阻值，以降低故障时的跨步电压和接触电压。中性点经小电阻接地方式接地电阻的选择应考虑对通信线路的干扰以及保证继电保护装置能可靠动作等因素。一般对10kV系统，中性点接地电阻可取10～20Ω。
中性点经小电阻接地方式的优点是:①可以降低单相接地故障时非故障相的过电压，抑制弧光接地过电压，消除谐振过电压和断线过电压，避免使单相接地故障发展成相间故障，可采用绝缘水平较低的电缆及设备，减少部分投资。②单相接地故障时，流过故障线路的电流较大，零序电流保护有较好的灵敏度，可以较容易地切除接地线路。一般将单相接地故障电流控制在500A左右，通过此电流来起动零序保护动作。③能及时自动清除故障从而避免扩大，运行维护方便，还可采用金属氧化物避雷器，并可降低火灾事故概率。
同时这种方式也存在缺点:①单相接地故障时，接地电流较大(达数百安) ，当零序保护拒动时，将危及接地点及附近的绝缘，容易“火烧连营”，即当电缆一处接地，大的电弧会连带烧毁同一电缆沟或电缆隧道里的其他相邻电缆，从而酿成火灾。同时这种大的接地电流也给电阻的制造带来问题，而引起的较高数值的地电位也大大超过了安全允许值。②架空线路由于瞬时故障较多，造成线路跳闸率高，使供电可靠性下降，影响正常供电。以电缆线路为主的配电网因其故障率较低，此问题并不突出，但也不能完全杜绝这种情况。
2 配电网中性点接地方式的选择
目前我国城乡配电网的建设和改造工作日益加速，中性点接地方式的选择，正面临着发展方向的决策问题，也是理论界、工程界的讨论热点。配电网的建设和改造必须结合实际情况进行，以下对配电网中性点接地方式的选择和改造做一些简单分析。
由于消弧线圈已具有自动调谐的功能，使得中性点经消弧线圈接地方式得以推广。一般而言变电站若外线网架结构较差，架空出线较多，外界运行环境恶劣，可考虑采用经消弧线圈接地的方式，并采用自动跟踪消弧线圈补偿。如上海电网规定郊区农村地区35kV和10kV架空配电线路宜采用自动跟踪消弧线圈接地方式。老式消弧线圈是调匝式结构，其结构特点决定它容易被改造成调匝式或调容式消弧线圈。1990年后装设的老式消弧线圈，由于长期处于空载运行，工况还好，通过处理、改造、增加微机测控系统也能达到新装自动跟踪补偿消弧线圈的性能。考虑到投资问题，可对老式消弧线圈进行改造。具体方案有: ①加装阻尼电阻。②改造成调匝式自动跟踪补偿消弧装置。③在消弧线圈两端并联单相电力变压器改造成调容式自动跟踪补偿消弧装置。④在消弧线圈铁心上增加二次绕组改造成调容式自动跟踪补偿消弧
装置。⑤利用晶闸管技术改造成连续可调的自动跟踪补偿消弧装置(晶闸管调节式) 等。
对于旧变电站，如果采用单母分段结构，可考虑采用经小电阻接地方式，以免老旧设备在单相接地时绝缘薄弱点被击穿引发停电扩大；如果是采用双母分段结构的旧变电站，由于站外线路和电缆绝缘强度的提高，而站内设备绝缘强度相对较低，也可考虑这种接地方式，以免由于站外电缆发生单相接地故障，引发站内设备被击穿，造成全站停电。对于新建变电站，如外线建设充分，网架结构较好，电缆出线较多，外界运行环境较好，特别是城市新建变电站，可优先考虑采用小电阻接地方式。如上海电网规定主城区新建变电站应采用电阻接地方式。
选用中性点接地方式的标准应当是符合国情地情、因地制宜、因时制宜，用系统工程的观点来选择配电网的中性点接地方式，而不是一成不变的。如珠海郊区变电站全部是架空出线，其中一座110kV变电站，原先采用中性点经电阻接地，由于架空线跳闸次数多又改为经消弧线圈接地。又如厦门市区是架空线和电缆的混合线路，变电站却基本采用不接地方式。原因是采用经小电阻接地，由于海风、树枝碰线情况较多导致线路跳闸增多；而采用经消弧线圈接地，由于电缆线路的增长或电网运行方式的变化，都有可能导致欠补偿的情况，需进行电容电流实测和消弧线圈容量调整。如采用自动跟踪消弧线圈补偿方式将是更好的选择。
由于电力负荷的剧增，一些大中城市已考虑采用20 kV作为配电电压等级。有关专家已对20kV配电电压进行过论证，采用110/20kV电压供电能减少总投资和运行费用。另一方面由于20kV采用中性点经小电阻接地，设备绝缘水平可适当降低，因此20kV设备价格上也将和10kV设备大致相当。从长远经济利益来看，目前将城市配电网中在原有10kV基础上改造成20kV供电的困难是暂时的。许多国家都采用20kV配电电压等级及中性点经小电阻接地方式，并获得了良好的经济效益。在我国，苏州新加坡工业园已率先采用。
［参考文献］
［1］ 邓金启.智能消弧线圈接地装置及其应用［J］.电网技术，2001，25(10):80～82.
［2］ 张常全，赵裕民.老式消弧线圈存在的问题及改造的必要性［J］.电网技术，2001，25(5):59～62.
［3］ 戴克铭.配电系统中性点接地方式探讨［J］.电力安全技术，2001，(1).
中性点接地电阻柜
电阻柜 2007-07-30 09:35:53 阅读11 评论0 字号：大中小 订阅
中性点接地电阻柜
(一）简介
中性点接地电阻柜主要用于城乡配电网中主变中性点与接地网的联接，城乡配电网主要指10kV、35kV、66kV三个电压等级的电网，在电力系统中量大面广，占有重要的地位。随着城网改造的深入发展，10KV配电网容量迅速增加，网络结构日趋完善，而且根据城市建设需要，架空裸导线路正逐渐被电缆和绝缘导线所替代，与此同时，由于过电压引发的开关柜和昂贵的家用电器火灾事故也屡见不鲜。因此，如何有效的经济的配电网过电压问题成为当前供用电的工作重点。
10KV配电网中性点通常可分为不接地系统、经电阻接地系统和经消弧线圈接地系统。由于选择接地方式是一个涉及线路和设备的绝缘水平、通讯干扰、继电保护构成方式和供电网络的安全可靠等等因素的综合性问题，所以我国配电网和大型工矿企业的供电系统做法各异，以前大都采用中性点不接地或经消弧线圈接地的运行方式。近年来一些城市电网大力推广电阻接地的运行方式。
80年代中期广州等城市10kV配电网发展很快，城市中心区大量敷设电缆，单相接地电容电流增长较快，1987年达到60A以上，虽然装了消弧线圈，由于电容电流较大，且运行方式经常变化，消弧线圈调整困难，还由于使用了一部分绝缘水平低的电缆，为了降低过电压水平，减少相间故障可能性，因此采用了中性点经低电阻接地的方式。
根据对广州地区区庄变电站的研究结果，采用中性点经低电阻接地，当Rn≤10Ω，在大多数情况下可使单相接地工频电压升高降低到1.4p.u左右。从弧光接地过电压考虑，当电弧点燃到熄灭过程中，系统所积累的多余电荷在熄灭后半个工频周波内能够通过Rn泄漏掉，过电压幅值就可明显下降。根据这个要求可以得到中性点的低电阻值应满足的条件为：
Rn≤1/3ωC0
当Rn=10Ω时，弧光接地过电压则可降至1.9p.u.以下。
中性点电阻值的选择若取得太低时，则单相接地电流较大，对通信线路干扰大；若阻值取得太大，则继电保护动作不可靠。一般来说,中性点电阻中的电流在100～200A时对通信线路的干扰不成问题，在此条件下，10kV架空线路，中性点电阻值为28.80～57.74Ω。对于电缆为主的配电网，根据日本的经验,中性点电阻中的电流在400～800A时，对通信线的干扰问题不大，据此，10kV电缆配网中性点电阻值的范围应为7.2～14.4Ω。
从保证继电保护动作可靠性考虑，发生单相接地故障时应具有较高的灵敏度。接地继电器有2种：一种是接地过流继电器，另一种是根据零序电流方向而动作的接地方向继电器。
采用过流继电器在发生金属性接地时，保护的灵敏度是没有问题的。但在经过渡电阻接地时，主要是架空线路有相当一部分单相接地故障，故障点的电阻较大，保护的灵敏度存在一些问题。而对于电缆线路，单相接地时的过渡电阻一般都比较小，对继电保护的灵敏度影响不大。
最后从谐振过电压的要求出发，在电缆线路特别长时，有可能现 jωLe=1/jωC 的情况，而引起谐振，若中性点有适当电阻，则健全相上的异常电压可以得到。
中性点经低电阻接地的方式，特别是以架空线为主的配电网单相接地时，跳闸次数会大大增加，如果未能实现环网供电或线路没有装设重合闸，则停电次数将会增加，降低了供电可靠性，而对电缆为主的配电因其故障率极低，这个问题不突出。
结合我国具体情况，建议以电缆为主的电容电流达到150A以上的配电网可以采用低电阻接地方式，相应的故障电流水平为400～1000A。对10kV系统，中性点接地电阻值可取RN=10～20Ω。
（二）典型的中性点接地电阻柜一次系统原理图（仅供参考）
（三）执行标准
DL/T 780-2001 《配电系统中性点接地电阻器》
GB50 《干式电力变压器》
DL/T 620-1997 《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》
GB 311.2-6 《高电压试验技术》
GB 1208-1997《电流互感器》
GB 4208-93《外壳防护等级（IP代码）》
IEC2
IEEE32-1972标准 《中性点接地装置的技术、术语和试验》
其他有关国标及电力行业标准
（四）种类
● 配电网小电阻接地电阻柜
● 配电网中电阻接地电阻柜
● 配电网高电阻接地电阻柜
● 发电机中性点电阻接地电阻柜
（五）品种产品系列化
● 适用电压：3.3kV～35kV；
● 允许通流：5A～5000A；
● 标称电阻：0.1Ω～1500Ω；
● 允许通流时间：10s、30s、60s、10min、连续运行；
● 进出线方式：上进下出、下进下出、侧进侧出、侧进下出；
● 安装地点：户内、户外；
● 允许温升：通流时间为10s、30s、60s时为760℃；通流时间为10min时为610℃；连续运行时为385℃；
●电流互感器CT：可选件
（六）订货须知
客户在订货时，请提供与产品有关的下列资料：
a、系统额定电压：Ue（kV）
b、标称电阻值：（Ω）
c、额定短时电流：(A)
d、短时通电时间：（s）
e、接地变容量：(kVA)
f、外壳形式：户内型或户外型；
g、外壳颜色：如客户无要求，则采用计算机灰；
h、进出线方式：上进下出、下进下出、侧进测出、侧进下出，客户可选；
i、柜内是否安装 CT：CT变比及容量；
J、客户有其它特殊要求可在订货时协商解决。
（七）型号含义
（八）基本技术参数
| 规格型号 | 额定系统电压 (kV) | 额定电压 (kV) | 额定短时电流 (A) | 短时通电时间 (s) | 20℃标称电阻值 Ω (±5%) |
| HNGR3.3-100-10 | 3.3 | 1.91 | 100 | 10 | 19 |
| HNGR3.3-200-10 | 3.3 | 1.91 | 200 | 10 | 9.5 |
| HNGR6.3-200-10 | 6.3 | 3. | 200 | 10 | 18.2 |
| HNGR6.3-400-10 | 6.3 | 3. | 400 | 10 | 9.1 |
| HNGR6.3-600-10 | 6.3 | 3. | 600 | 10 | 6.1 |
| HNGR6.3-1000-10 | 6.3 | 3. | 1000 | 10 | 3.6 |
| HNGR10-400-10 | 10 | 5.77 | 400 | 10 | 14 |
| HNGR10-600-10 | 10 | 5.77 | 600 | 10 | 9.6 |
| HNGR10-1000-10 | 10 | 5.77 | 1000 | 10 | 5.8 |
| HNGR10.5-400-10 | 10.5 | 6.0 | 400 | 10 | 15 |
| HNGR10.5-600-10 | 10.5 | 6.0 | 600 | 10 | 10 |
| HNGR10.5-1000-10 | 10.5 | 6.0 | 1000 | 10 | 6 |
| HNGR35-200-10 | 35 | 20 | 200 | 10 | 100 |
| HNGR35-600-10 | 35 | 20 | 600 | 10 | 34 |
| HNGR35-1000-10 | 35 | 20 | 1000 | 10 | 20 |
| HNGR35-1300-10 | 35 | 20 | 1300 | 10 | 15.5 |
| HNGR35-2000-10 | 35 | 20 | 2000 | 10 | 10 |
| - | |
| MRD-BJ系列变压器中性电阻柜 1．产品概述 配电系统中性点接地方式通常有中性点不接地、中性点经电阻接地和中性点经消弧线圈接地。各种接地方式不同，使用方式也不同。随着国民经济的发展，许多城市配电网已经改变了过去以架空线路为主的局面，而是以电缆线路为主，与此同时，一些新型设备，如结构紧凑的封闭式SF6开关柜、交联聚乙烯电缆以及氧化锌避雷器等得到越来越广泛的应用，这就使得原来沿用的非有效接地方式有些不适用。因此，如何有效经济的设置中性点接地成为当前供电工作的重点。 目前，我国已有不少配电网中性点采用了经电阻接地的运行方式。安装中性点接地电阻柜后，当发生非金属性接地时，受接地点电阻的影响，流过接地点和中性点的电流比金属性接地时有显著降低，同时，健全相电压上升也显著降低，零序电压值约为单相金属性接地的一半。由此可见，采用中性点经电阻接地，可降低单相接地时的暂态过电压、消除弧光接地过电压和某些谐振过电压，并能采用简单的继电保护装置迅速选择故障线路，切除故障点。 保定明瑞光电科技有限公司拥有技术优秀的研发队伍和精良的设备,专门从事配电系统中性点接地系列产品的研发、生产、销售及服务工作。开发和生产的变压器中性点接地电阻柜适用于6~35kV以电缆线路为主的城市配电网、大型工业企业、工厂、机场、港口、地铁等重要电力用户配电网以及发电厂厂用电系统。 | |
10kV配电网两种消谐措施的分析比较 | |
| 10kV配电网两种消谐措施的分析比较 曾建忠 (福建晋源发电厂 晋江 362246) 〔摘 要〕 针对10 kV不接地系统中电压互感器铁芯饱和引起的工频位移过电压和铁磁谐振过电压，根据现场运行经验，分析讨论在实际应用中采用开口三角形绕组两端接消谐器进行消谐的优越性和局限性，提出利用电压互感器高压侧中性点接消谐器可以弥补其不足，最终解决电压互感器高压熔丝经常熔断的问题。 〔关键词〕 铁磁谐振 消谐器 低频饱和电流 在10kV中性点不接地系统中，往往由于电磁式电压互感器(简称压变)铁芯饱和而引起工频位移过电压和铁磁谐振过电压(通称为压变饱和过电压)，造成压变高压熔丝熔断，甚至使压变烧损。这种过电压的措施是多种多样的，较普遍的是采用在压变二次侧开口三角形绕组两端接消谐器的方法，以及近年来采用的在压变一次侧中性点对地接消谐电阻的方法，这两种消谐措施各具特点，应因地制宜，合理选用。 1 压变开口三角形绕组两端接消谐器的消谐方法 1.1 原理 对这种压变饱和过电压，通常是在压变二次侧开口三角形绕组两端接入阻尼电阻Ro，相当于在压变高压侧Yo结线绕组上并联一个电阻，而这一电阻只有在电网有零序电压时才出现，正常运行时，零序电压绕组所接的Ro不会消耗能量。Ro值越小，在压变励磁电感L上并联电阻就越小，当Ro小于一定值时，网络三相对地参数基本上由等值电阻决定，这时由压变饱和而引起电感的减小不会明显引起电源中性点位移电压。当Ro=0，即将开口三角形绕组短接，则压变三相电感值就变成漏感，三相相等，压变饱和过电压也就不存在了。但当电网内发生单相接地时，压变开口三角形绕组两端会出现100 V的工频零序电压，这样阻尼电阻的容量就要求足够大，当阻尼电阻太小，一方面电阻本身可能因过热而烧坏，另一方面，压变也可能因电流过大而烧损，所以现在变电站一般采用微电脑多功能消谐装置。当判断为存在工频位移过电压或铁磁谐振过电压后，单片机就进行消谐程序，发出高频脉冲群，使反并在开口三角形绕组两端的两只晶闸管交替过零触发导通，将开口三角形绕组短接(若系统发生单相接地，则不起动消谐装置)，使压变饱和过电压迅速消除。由于短接时间极短，故不会给压变带来负担。 1.2 优点 采用微电脑多功能消谐装置，来消除压变饱和过电压效果良好，且一个系统通常只要接一台消谐器即可起到消谐作用。如晋江市110 kV青阳变电站和晋源电厂网控站每段10 kV母线各装设了一套WNX-Ⅲ-10型微电脑多功能消谐装置，电网运行正常，基本上消除了由于压变饱和过电压引起压变高压熔丝熔断现象。 1.3 局限性 随着青阳变电站10 kV配电网的不断扩大，尤其是新建了4座10 kV开闭所，电力电缆比例显著增大，新建开闭所在投运初期，当线路发生接地故障时，有的开闭所压变的高压熔丝仍经常发生熔断，如有一次线路单相接地，曾井和青华两座开闭所压变高压熔丝熔断5根。 晋源电厂由于机组扩建，新增两台1 500 kW汽轮发电机组，并分别用电缆接到网控站主变负荷侧10kVⅢ、Ⅳ母线上，因是直配电机，每台发电机出口对地各并联一组BWF10.5-12-1W型防雷电容器。两台发电机组运行小时数加起来不足5000 h，然而其出口压变高压熔丝熔断就有10根。 在中性点不接地电网中，电磁式压变高压熔丝熔断，并不一定都是由于压变饱和过电压引起的。当电网对 地电容3Co较大，而电网间歇接地或接地消失时，健全相Co中贮存的电荷将重新分配，它将通过中性点接地的压变Lp形成放电回路，构成低频振荡电压分量，促使压变饱和，形成低频饱和电流。它在单相接地消失后1/4～1/2工频周期内出现，电流幅值可远大于分频谐振电流(分频谐振电流约为额定励磁电流的百倍以上)，频率约2～5Hz。由于低频饱和电流具有幅值高、作用时间短的特点，在单相接地消失后的半个周波即可熔断熔丝。 字串4 2 压变中性点接消谐电阻的消谐方法 采用压变中性点装设电阻Ro既能抑制低频饱和电流，同时也能起到消除压变饱和过电压的作用。青阳配电网几座10 kV开闭所采用压变高压线圈中性点接LXQ-10型消谐器后效果良好。1999年夏天14号强台风造成线路频繁接地，而这几座开闭所的压变高压熔丝却安然无恙。晋源电厂汽轮发电机出口压变高压侧中性点在装设了同型号的消谐器后，至今压变高压熔丝只熔断过一次。 图1 电网单相接地时电流的分布 2.1 原理 电网单相接地时电流的分布如图1所示。当系统发生单相接地时，故障点会流过电容电流，未接地相(A、B)的电压升高到线电压，其对地电容Co上充以与线电压相应的电荷。在接地故障期间，此电荷产生的电容电流，以接地点为通路，在电源-导线-大地间流通。由于压变的励磁阻抗很大，其中流过的电流很小。一旦接地故障消失，这时电流通路被切断，而非接地相必须由线电压瞬间恢复到正常相电压水平。 但是，由于接地故障已断开，非接地相在接地期间已经充电至线电压下的电荷，就只有通过压变高压绕组，经其原来接地的中性点进入大地。在这一瞬变过程中，压变高压绕组中将会流过一个幅值很高的低频饱和电流，使压变铁芯严重饱和。实际上，由于接地电弧熄灭的时刻不同，即初始相位角不同，故障的切除不一定都在非接地相电压达最大值这一严重情况下发生。因此，不一定每次单相接地故障消失时，都会在压变高压绕组中产生大的涌流。而且低频饱和电流的大小，还与压变伏安特性有很大关系，压变铁芯越容易饱和，该饱和电流就越大，高压熔丝就越易熔断。如青阳配电网早期建设的公园10 kV开闭所在类似上述接地故障情况下，其压变高压熔丝一直就没有熔断过。 字串2 在上述情况下，若在压变高压绕组中性点接入一个足够大的接地电阻，在单相故障消失时，低频饱和各电流经过电阻Ro后进入大地，由于大部分压降加在电阻上，从而大大抑制了低频饱和电流，使压变高压熔丝不易熔断；同时由于在零序电压回路串联的这个电阻Ro，使压变饱和过电压的大部分电压降落在电阻Ro上，从而避免了铁芯饱和，了压变饱和过电压的发生。 2.2 Ro阻值的选择 Ro的数值若选用太小，相当于没有增加零序电阻，压变饱和过电压的作用不大。从阻尼的角度来看电阻值愈大愈好，若Ro→∞，即压变高压侧绕组中性点变为绝缘了，压变的电感量不参与零序回路，也就不存在压变饱和过电压。但Ro太大，当网络出现单相接地时，大部分零序电压降在Ro上，会使开口三角形电压太低(电网对地电压在压变励磁电感Lp与Ro间分压)，影响接地指示灵敏度和保护装置正常动作。从大量的试验中得出：6～10 kV电网，Ro可取30～50kV变电所接地报警启动电压一般整定为15～30V，按开口三角形电压不小于80 V来考虑，根据有关专家实验得知当Ro为30～50 kVXQ型消谐器的电阻元件是用SIC为基料经高温氢气炉焙烧而成，消谐器由多个电阻元件并、串联组成。其电阻值是非线性的，在电网正常运行时，消谐器上电压不高，呈高阻值(约为0.5 M?,使谐振在起始阶段不易发生；当电网单相接地时，消谐器上电压较高(10 kV电网，消谐器上电压为1.7～1.8 kV)，电阻呈低值(10 kV电网的消谐电阻降到数万欧姆)，可满足压变开口三角形电压不小于80 V的要。LXQ型消谐器在大电流(数百毫安)通过时，电阻发热，因其没有瓷套，热量迅速扩散，基本能够满足弧光接地对Ro热容量的要求。 2.3 局限性 由于电网的复杂性，各配网电容电流大小、线路故障性质、压变伏安特性以及消谐器的运行环境等情况有所不同，难以保证在压变中性点装设消谐器后设备万无一失，尤其是当间歇电弧接地持续时间较长时，个别消谐电阻将因过热而损坏，从而引起高压熔丝熔断，甚至压变烧损。所以消谐电阻的热容量有待进一步提高。 在压变开口三角形绕组两端接微电脑消谐器能够抑制压变饱和过电压，且一个系统一般只要接一台就可以，但它有一定 局限性，无法抑制低频饱和电流，适用于电网较小、对地电容不大的场合。而在压变高压绕组中性点接消谐电阻既能消除压变饱和过电压和抑制低频饱和电流，防止高压熔丝熔断，同时只要阻值选择适当，就不影响压变的正常运行，但每一台压变都必须装设(尤其是较易发生铁芯饱和的压变)，适用于电网较大、对地电容较大的场合。所以在实际应用中，应根据电网实际情况，合理选用一种或各种消谐装置配合使用，如有必要还应配合其它方法，以达到最佳消谐效果，保证设备的正常运行。 参考文献： 1 岳健民. 6～35kV压变中性点用消谐器的性能分析.全国过电压学术讨论会论文集.1997 2 陈化钢.电力设备异常运行及事故处理.中国水利水电出版社.1998 3 解广润.电力系统过电压.水利电力出版社 4 重庆大学、南京工学院合编.高电压技术.电力工业出版社 | |
变压器中性点间隙保护装置
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