摘要：中性点接地是配电网工作的关键一环，可提升作业安全性和可靠性。基于此，本文以配电网中性点接地方式作为切入点，就非接触式、接触式两种方式进行分析。再以此为基础，论述中性点接地故障处理措施，并通过仿真模拟的方式对智能化处理的优势进行论证。以期为后续配电网建设和优化提供一些参考。
关键词：配电网；中性点；接地方式；应急处理
0 前言
中性点接地（Neutral grounding）是一种提升配电网作业能力的措施，通常三相交流电力系统中性点与大地之间的电气连接方式，称为电网中性点接地方式。配电网是直接向用户提供电能的作业系统，其工作能力也直接影响用户的用电质量，针对中性点接地方式、接地故障处理措施进行分析具有突出的实际意义。
1 配电网中性点接地方式
1.1 非接触式
中性点的非接触式接地，属于一种有效接地法，并不是指系统不与地面接触，而是改变接触方法，使中性点电位固定为地电位。该方式多用于等级较高的配电网中，如10KV配电网等，部分线路也会采用不接地方法，谋求降低单相接地电流。在此前学者的研究中，中性点的非接触式接地具有造价较低、安全性高的优势。当配电线路出现单相接地故障时，三相中的非故障相，电压升高的幅度往往较为可控，与运行相电压的差异多在1.4倍以下，过电压水平低，也不会快速造成破坏。较大的故障电流则通过继电保护设备进行应对，电源快速被切断，故障得以消除。配电网整体需要承受的过电压、过电流破坏较小，提升系统安全性的同时又降低了系统运维、选材方面的工作要求，使造价得到控制。
1.2 接触式
配电网的电流和电压与输电网相比较低，电网改造工程的进行，使配电网的电压和电流渐渐提高，一些城镇6～35kV配电网电容电流有很大的增加，这使得传统的中性点接地方式难以满足实际工作需要，催生了一些非有效接地方式，包括经消弧线圈接地及经电阻接地等。经消弧线圈接地利用金属制线圈，连接变压器和大地，形成接地系统，常规情况下，线圈不动作，当存在电压和电流异常升高情况时，中性点的电位会上升，消弧线圈的导电能力，可抵消故障电流，电弧得到消除，过电压情况也因此得到应对。经电阻接地系统始于西方，主要着眼于电容电流的控制。借助电阻器控制电磁能量，使中性点电位不断降低，即便故障相电压上升，其上升速度也能得到控制，电弧重燃的可能性大大降低，可有选择性的实现过电压保护。
2 配电网中性点接地故障处理措施
2.1 应急处理措施
目前中性点接地故障处理，首要措施依然是基于继电保护设备的电源中断，属于典型的应急处理措施。在配电网的中性点进行接地，并不能保证各类故障得到完全的预防，如广东省各地降水较多，雷雨天气下，直击雷会产生非常大的电流，过电压情况难以得到控制。如果不进行处理，可能造成配电线路大面积故障、断路问题。现有的中性点接地系统，均附属继电保护装置，当由于雷电或者其他因素导致过电流、过电压问题发生时，继电保护装置会自动执行跳闸动作，避免系统故障蔓延。应急处理措施的基本原理是利用系统默认工作参数作为标准，只要电压和电流的瞬时值超过默认参数（也可以是一个标准化的安全参数），保护装置即可自动启动，应急处理故障。
2.2 巡线处理措施
巡线处理通常在应急处理后进行，是指当配电网中性点出现故障问题后，通过巡线的方式进行问题原因查找和处理，排除故障、恢复供电作业。一般而言，中性点故障可能发生于中性点接地处，也可能受到其他周边线路异常影响，在故障发生的一瞬间，往往难以准确辨识，需要借助巡线方式进行确认和处理。早期的巡线处理工作技术手段落后、效率也相对较低。当前巡线作业借助预防型巡检、重点巡检等方式得到了强化。如重点巡检，以各地中性点接地故障的发生率和破坏范围为基准，进行权重系数排名，当故障发生后，结合影响区域信息，首先确定巡线的基本范围，之后优先巡查多发中性点接地故障的区域，可较为有效的发现、处理故障。
2.3 智能化处理措施
智能化处理，是一种基于智能技术的处理方法，其涵盖多种技术，也拥有多种具体处理方法。以过电流的智能化处理为例，当某配电网中性点附近的电荷持续富集，或者遭遇雷电攻击，应急处理只能保证系统不被大范围破坏，供电作业依然会中断，直到人员进行处理。在智能化技术的支持下，可在接地处设置分布式监控系统，由监控系统借助传感器分析中性点的电压、电流信息，当上述信息异常时，监控系统将对应信息快速传递给继电保护装置，进行保护作业（跳闸），当电流、电压异常问题消失后，传感器捕捉对应信息，再次传输给监控系统和继电保护装置，进行合闸作业，或者启动备用系统恢复供电。智能化故障处理，是未来配电网中性点故障处理的主要趋势。
3 仿真模拟
3.1模拟指标与过程
为了解智能化处理措施的可行性，选取我国广东省某地配电网中性点作为对象，建立模拟实验。该中性点位于10KV配电网处，采用的是经电阻接地系统。收集其工作信息作为依据，建立智能化处理系统。该系统通过参数调整法模拟呈现，包括传感器、分析中心、报警器以及备用系统等构件，采用有线通信方式与继电保护装置连接。常规模式下，由传感器收集中性点的电流和电压信息，传输至分析中心进行判断，了解上述信息是否异常。无异常则继续工作，存在异常则通过报警器发出警报，常规通过继电保护装置进行应急处理，并在电压、电流恢复后，启动备用系统进行供电作业。
实验共进行80次，分别为常规实验40次，智能实验40次，常规实验以该中性点经电阻接地系统为对象，智能实验以智能化处理系统为对象。通过调整计算机模型参数的方式，模拟过电流和过电压问题。主要观察指标为系统反应次数、正确率以及反应时间，额外观察智能组备用系统是否启动。
3.2 结果与分析
实验完成后，统计数据如表1所示：
表1： 实验数据
从上表结果看出，智能组的反应次数为40次，正确率为100.00%，反应时间平均为0.67s，常规组反应36次，正确率为96.00%，反应时间平均为1.22s。智能组的备用系统也对应启动，工作优势明显。在智能改造的过程中，重点在于了解系统工作的临界值，也即安全值。如该中性点现有工作系统，默认电压超过10KV为危险值，系统会做出反应，但在电压接近10KV时，实际上系统已经处于危险临界状态，智能工作系统可以识别该问题，从而更快、更及时的做出反应，在处理故障的同时，避免安全问题出现，这是其主要优势之一。此外，本次实验次数较少，且未能考虑中性点现有设备老化、通信作业干扰问题，可能存在一定误差，后续工作中可予以分析和加强。
4 总结
综上，现代电力系统对工作的可靠性、安全性具有较高要求，客观推动了配电网中性点接地方式的完善，目前常见的中性点接地方式为非接触式、接触式两大类。接地故障处理措施，则涵盖应急处理、巡线处理、智能化处理三个方面，模拟结果证明了智能化处理的优势，可作为后续工作的参考。
参考文献：
[1] 蔡雅萍.10kV配电网中性点灵活接地方式及接地故障检测系统的研究[D].北京:中国电力科学研究院，2012.
[2] 刘和平，江渝.基于快速调节消弧线圈的小电流接地系统选线方法.第三届北京输配电技术国际会议论文集[C].北京，2011.
论文作者:林振超
论文发表刊物:《防护工程》2018年第35期
论文发表时间:2019/3/4
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