电力系统中性点接地方式论述 点击：4058 | 回复：6
发表于：2005-10-11 15:30:00
楼主
电力系统的中性点接地方式对电力电网系统运行是很关键、敏感的问题，也是一个技术综合性问题，它对系统的供电可靠性、人身安全、设备安全、绝缘水平、过电压保护、继电保护、通讯干扰（电场电磁环境）及接地装置等的影响非常大。
在电网发展之初，由于容量很小，人们对过电流的危害作用估计也不充分，因此电力设备的中性点都采用直接接地方式。在电力、电网系统不断扩容之后，才发现单相接地故障频繁，直接接地容易造成断路器调闸从而产生频繁的停电事故，同时单相弧光接地产生的电弧很难熄灭，一旦发展成相间短路产生的危害更大，这些影响都降低了电力运行的可靠性、稳定性。
为解决这些问题，当时发达国家采取了不同的解决方式沿用到目前，一种是德国采用的为了避免对通信线路干扰并保护铁路信号的正确动作而经消弧线圈将中性点接地的方式，该方式对瞬间产生的单相接地故障有很好的消除作用；另一种是美国的中性点直接接地与经低电阻或低电抗接地配合使用的方式，同时在电气回路中配合快速继电器、快速开关装置等，瞬间跳开故障线路，该方式对电力运行设备要求严格。目前国际上各电力、电网运行系统的中性点接地基本套用他们的原理方式进行。
从目前国内、国外的情况划分，中性点接地方式主要有以下几类：
中性点全接地方式、中性点经低电抗接地、中性点经中电阻或低电阻接地方式、中性点经高电阻接地方式、中性点谐振（消弧线圈）接地方式、中性点不接地方式等。
我国目前主要采取330KV以上电压等级的超高压、特高压使用中性点全接地方式，在与我们生活密切相关的110KV中压系统，以前使用中性点不接地或经高电阻接地方式。后发现在接地电容电流超过10A后，部分系统在发生单相接地故障时，电弧难以自行熄灭，故在后来的电力标准文件中要求使用谐振（经消弧线圈）接地方式或高阻抗接地方式。
其实电力系统中性点接地方式选择的目的是为了正常处理电力运行中常见的单相接地故障，在选定不同电压等级电网或发电机的中性点接地方式时，不管采取什么方式，目的都是将单相接地故障时产生的不良后果限制在最低程度，同时这种处理方式使用的运行费用又是最合理与投资效益相当的。美国的中压电网在系统规划之初就对可靠性的指标要求非常严格，系统的备用容量也放的很大、而且利用本身优势所投入的电力设备自动化水平、性能都很优越，加上较高的管理要求，因而其电网一直在较高的水准上运营，但是即使这样随着线路的增加，接地电容电流的不断增大，在断路器切除故障线路的过程中，故障点附近形成的跨步电压和接触电位差以及系统中形成的电磁浪涌等都容易造成人身伤亡和低压设备的损坏等事故。美国由于没有安装消弧线圈设备，无法自动消除故障因而要求断路设备必须快速动作解除故障线路，同时将低压设备的工频电压水平提高到了4KV、1min，但是这样其人身上网事故依然发生严重，但相比之下欧洲大部分国家采取谐振接地的情况就要好很多。
我国对中压中性点接地方式的处理，经过了多次变革、讨论、修改，反复很多，当前主流发展逐渐以谐振接地为主。总结与借鉴国外电力系统运行的经验，可以使我们以合理的投入、较短的时间建造好我们自己的电力、电网系统。
发表于：2005-10-26 10:29:00
2楼
电力系统中性点接地接地方式是一个涉及电力系统许多方面的综合技术性课题，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，也对通讯干扰、人身安全有重大的影响。
一． 中性点不同接地方式的比较：
1． 中性点不接地配电网：
中性点不接地方式也就是中性点对地绝缘方式，该方式结构简单、运行方便，不需要增加附加电力设备，投资便宜，很适合于农村10KV架空线路的辐射形或树状形供电电网。这种接地方式在运行中，如果发生单相接地故障，流过故障点的电流仅为电网对地的电容电流，数值很小，可以装设绝缘监察装置，以便及时发现单相接地故障，迅速处理，避免其发展为两相短路而造成停电事故。
2． 中性点经传统消弧线圈接地：
该方式就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补偿线路接地的电容电流，使流过接地点的电流减小到能自行熄灭的范围，它的特点是在线路发生单相接地故障时，可按规程规定满足电网带单相接地故障运行2h。对于中压电网，因接地电流得到补偿，单相接地故障不会发展成相间短路故障，因而中性点经消弧线圈接地方式大大提高了供电可靠性，这一点优越于中性点经小电阻接地方式。
3． 中性点经电阻接地：
这种方式就是在中性点与大地之间接入一定阻值的电阻。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过电压保护有一定优越性。在中性点经电阻接地方式中，一般选择电阻的阻值很小，在系统单相接地时，控制流过接地点的电流在500A左右，也有控制在1000A左右的，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。
二． 自动跟踪补偿消弧线圈：
自动跟踪补偿消弧线圈按照目前改变电感方法的不同，可分为调匝式、调气隙式、调直流偏磁式、调容式、可控硅调节式等。
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分接头，用有载开关进行切换，改变接入的匝数，从而改变电感量。一般调匝式工作在预调谐方式下，为保证较小的电流，在谐振点附近运行。
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商，上部分铁芯用电动机，通过调节气隙的大小来达到改变电抗值的目的，它能够自动跟踪无级连续可调。缺点是运行中噪音、震动较大，在结构设计中必须采取措施控制噪音。
3． 调直流偏磁式自动跟踪补偿消弧线圈：
在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，通过这样实现电感的连续可调。
4． 调容式自动跟踪补偿消弧线圈：
通过调节消弧线圈二次侧电容量的大小来调节消弧线圈的电感电流，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、阻抗的K2倍电容，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和电感电流的大小。电容器的内部和外部都装有限流线圈，以限制合闸涌流，电容器内部还必须有放电电阻。
5． 可控硅调节式自动跟踪补偿消弧线圈：
该方式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，变压器的一次绕组作为工作绕组接入配电网中性点，二次绕组作为控制绕组将2个反向连接的可控硅短路，可控硅的导通角由触发控制器控制，调节可控硅的导通角在0～180°之间变化，以此使可控硅的等效阻抗在无穷大至零之间变化，输出的补偿电流就可在零至额定值之间实现连续可调。可控硅工作在与电感串联的无电容电路中，其工矿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。
三． 中性点接地方式的选择：
1． 配电网中性点采用传统的小电流接地方式：
配电网采用小电流接地方式应认真按照《交流电气装置的过电压保护合绝缘配合》（DL / T620-1997）的标准要求执行，对架空线路电容电流在10A以下的可以采取不接地方式，而对于大于10A的应采取消弧线圈接地方式。采用消弧线圈接地方式时一定要按要求调整好，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，消弧线圈应在过补偿方式下运行。
2． 配电网中性点经低电阻接地：
对于以电缆为主的系统可以选择较低的绝缘水平，以有利于节约投资，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。对于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，可以采取低电阻接地方式。在采用低电阻接地方式时，对中性点接地电阻的动热稳定必须给予充分的重视，以此保证运行的安全可靠性。
3． 配电网采用自动跟踪补偿装置：
随着我国经济的快速发展，城市配电网发展迅速，电缆大量增多，电容电流达到300A以上，而且由于运行方式经常变化，特别是电容电流的变化范围很大，用手动调节消弧线圈已经无法满足要求，采取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余极小，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，自动跟踪消弧系统可以通过补偿降低接地点电流，防止发展成相间短路，同时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电压冲击，因此自动跟踪补偿装置综合了传统消弧线圈接地方式跳闸率低、接地故障点电流小以及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。
四． 述评：
当前我国各个地区应该根据当地配电网的发展水平、电网的结构特点，从长远的发展观点，因地制宜地确定当地配电网的中性点接地方式。
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