摘要：指出城市配电网中电缆线路比例增大引发的问题，对配电网中性点经电阻接地方式及谐振接地方式进行了分析比较，给出了选择中性点接地方式的技术原则，以供借鉴。
关键词：配电网；中性点；接地方式
一、问题的提出
随着城市配电网的高速发展，网络结构开始发生很大的变化。特别是近几年城市配电网中电缆线路的比例逐年上升，使系统内的电容电流数值大幅度增加，一般来说，电缆要比同样长度架空线路的电容电流大25（三芯电缆）～50倍（单芯电缆）。据有关部门统计，10 kV配网中电容电流已达40-70A左右，类似情况下，当线路发生单相接地时，流过故障点的电流过大，加上现在10 KV配电线路的杆塔多采用铁塔或水泥杆，接地电流超过 10-30A时，建弧率明显增大，在系统外绝缘较薄弱的情况下，极易使健全相绝缘闪络，造成两相接地短路，或直接由接地弧光而引发相间断路，导致故障范围扩大，跳闸率过高。国内不少单位研究证明，单相接地电容电流的上限值应取10 A为宜。
同时，由于电网对地电容电流过大，弧光接地电压、谐振过电压频繁出现，当发生单相接地故障又引起铁磁谐振后，其内部过电压就会偏高，一般可达到3.5-4倍相电压（幅值），个别情况下还会更高，可能使有些绝缘水平偏低的电气设备发生击穿和避雷器发生爆炸（尤其是低参数无间隙MOA）。
电缆为非自恢复绝缘，多为永久性故障，一旦发生单相接地故障，要求准确迅速地切断电源避免扩大事故，故障跳闸后，一般不允许重合送电，主要靠环网或双电源来保证对重要用户的不间断供电。
解决城市电容电流增大的核心问题，是中性点接地方式问题。一种主张，当10 KV配电网络电容电流超过10-30A时，其中性点采用经电阻接地运行方式，单相接地故障时有选择性地跳闸；另一种主张，中性点经具有自动跟踪补偿功能的消弧线圈接地，并装设先进的微机接地保护装置，以实现小电流接地系统继电保护的选择。
二、中性点接地方式的比较
（一）中性点经电阻接地方式
变电站主变10 KV侧线圈大多采用三角形接线，故通常采用一次绕组为Z型连接的接地变压器来引出10 KV电网的中性点。以电缆线路为主的城市配电网通常采用低值或中值电阻接地。低值电阻小于10Ω，在发生单相接地故障后，故障相将通过很大的故障电流，约为600一1 000 A，大的故障电流对电气设备要求有很高的机械强度和高热稳定性，同时电弧可能烧毁电缆并波及同一电缆沟内的相邻电缆，接地电位也可能超过安全允许值，适当增加中性点接地电阻值可以缩小事故范围。故现在更多主张中值接地电阻方式（电阻阻值为10一100Ω，单相接地电流30一3 000 A），采用中性点经电阻接地运行方式主要有以下优点：
（1）可以有选择性地接地选线跳闸。中性点经电阻接地后，增大了故障点的接地电流，从而容易实现有选择性地跳开故障线路，以弥补小电流接地系统接地故障继电保护不可靠的缺陷。
（2）内部过电压大大降低。例如，对于弧光接地过电压，中性点加电阻后，电网三相对地电容有了放电回路能将积累的电荷在电弧熄灭至重燃前泄漏掉，从而减少弧光过电压。又如，对于电磁式电压互感器饱和过电压，中性点接有电阻后，相对固定了电网中J陛点电位，使之难以升高。另外，接地电阻相当于并联在三相对地电容上的旁路电阻，也就在谐振回路中附加了一个很大的损耗，阻尼过大，不会发展谐振，从而消除了这种过电压。
然而，中国的城市电网供电大多为单电源单回路方式，且大多以架空线路为主，就是沿海经济发达城市，也不过是架空线路与电缆线路共存的混合电网。运行经验表明，瞬间接地故障居多，如果不对具体电网作具体分析，一概将电容电流过大的配电网络中性点改为经电阻接地，不论故障是瞬时接地或永久性的，线路开关必须跳闸，对用户突然停电，不仅供电可靠性将会降低，而且加重了运行维护的工作量。
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（二）中性点中性点经消弧线圈接地方式
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，即在中性点和大地之间接入一个电感消弧线圈。作用是为解决中性点不接地系统单相接地电流大，电弧不能熄灭的问题。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 到能自行熄弧范围。其特点是线路发生单相接地时，按规程规定电网可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。消弧线圈的电感电流对接地电容电流的补偿方式分为1.全补偿 2.欠补偿 3.过补偿。1，2存在串联谐振过电压问题，因而过补偿得到广泛采用。
（三）中性点接地方式的选择
（1）配电网中性点经低电阻接地。
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，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予充分的重视，以保证运行的安全可靠。
（2）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300A以上，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。
三、中性点接地方式的合理选择
配电网中性点不接地（绝缘）是指中性点没有人为与大地连接。经电位指示装置或量测装置或其他高阻抗接地除外。事实上，这样的配电网是通过电网对地电容接地。
中性点不接地系统具有两主要优点：第一是运行方面：电网发生单相接地故障时稳态工频电流小。这样（1）如雷击绝缘闪络瞬时故障可自动清除，无需跳闸。（2）如金属性接地故障，可带相接地运行，改善了电网不间断供电，提高了供电可靠性。（3）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。第二是经济方面：节省了接地设备或接地系统导体的开支。
中性点不接地系统的缺点：第一，与中性点电阻器接地系统相比，产生的过电压高（弧光过电压和铁慈谐振过电压等），对弱绝缘击穿概率大。第二，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。第三，至目前为止，故障定位难，不能正确迅速切除接地故障线路。
四、结束语
确定电网中性点的接地方式是一个系统工程，必须综合考虑供电可靠性、网络结构、过电压保护、绝缘配合、继电保护、人身安全和运行经验等有关问题，从实际出发，对各种接地方式进行技术经济分析，权衡利弊，因地制宜，因时制宜。
参考文献：
[1]贾九荣，陈霖.配电网中性点接地方式分析及选择[J].机电元件，2011，31（2）：33-35.DOI：10.3969/j.issn.1000-6133.2011.02.006.
[2]李玉亮，姜学娟，夏晶伟等.配电网中性点接地方式分析及选择[J].科技创新导报，2009，（6）：77-77.DOI：10.3969/j.issn.1674-098X.2009.06.061.
论文作者:阮石勇
论文发表刊物:《电力设备》2017年第5期
论文发表时间:2017/5/27
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