摘要：电力系统中变压器中性点接地方式的选择是一个综合性的技术问题，本文概述了目前电网的几种接地方式，分析了多个变压器时主变110kV侧的中性点接地方式，提出了主变接地方式选择应注意的问题。
关键词：变压器；中性点；接地方式
引言
电力系统中变压器中性点接地方式的选择是一个综合性的技术问题，它与系统的供电可靠性、短路电流大小、过电压大小及绝缘配合、保护配置、系统稳定、通信干扰等关系密切。变压器中性点接地方式的选择直接影响到电网的安全稳定运行。
在电网系统中，变压器中性点直接接地系统在发生接地故障时，尤其是单相接地故障时，接地相的故障电流较大，非故障相对地电压不升高，这种系统称为大电流接地系统。在大电流接地系统中，零序电压和接地电流的分布及大小主要取决于系统中中性点直接接地变压器的分布。在电网发生的故障中，接地故障占80%以上。因此，合理的选择主变中性点接地方式，快速的切除故障，可以提高系统的供电可靠性。
1 中性点接地方式介绍
1.1 中性点直接接地
中性点直接接地，就是将中性点直接与大地连接。当发生单相接地时，其单相接地电流非常大，甚至会超过三相短路，任何故障将会引起断路器跳闸。我国的110kV及以上变电站变压器多采用中性点采用直接接地方式，对于直接接地系统，发生单相接地时，非故障相的工频电压升高低于1.4 倍相电压；断路器响应时间短，跳开故障线路及时，设备承受过电压的时间相对较短，可降低设备的绝缘水平，从而使降低电网的造价。但中性点直接接地系统的缺点是发生单相接地短路时，短路电流大，要迅速切除故障部分，使供电可靠性降低。
1.2 中性点不接地
中性点不接地系统，又称小电流系统。该方式不需附加设备，投资较省，适用于农村10kV 架空线路长的供电网络。它的另一个优点是发生单相短路时，单相接地电流很小，对邻近通信线路、信号系统的干扰小，一般此时保护只动作于信号而不动作于跳闸，供电线路可以继续运行，但电网长期一相接地运行，其非故障相电压升高，绝缘点被击穿，而引起两相接地短路，最终将严重损毁电气设备。因此，对中性点不接地电网，必须设专门的接地选线装置，以方便值班人员及时发现故障点，迅速切除电网中的故障部分。
1.3 中性点经电阻接地
中性点经电阻接地方式，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。中性点经电阻接地方式，在系统发生单相接地时，通过流过接地电阻的电流来启动零序保护动作，从系统中切除故障线路。从广义上说，中性点经电阻接地也属大电流接地，因此具备大电流接地的优缺点。
1.4 中性点经消弧线圈接地
中性点经消弧线圈接地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。
2.变压器中性点接地方式
2.1 220kV主变110kV侧的接地方式
一般地区电网都以220kV变电站为主电源，以110kV线路为骨架形成区域电网。对于有单台主变的220kV变电站，其主变的220kV侧和110kV侧中性点都直接接地。而对于有2台主变的220kV变电站则有2种不同的主变中性点接地方式：方式一，1台主变的高、中压侧都接地，而另1台主变的高、中压侧都不接地；方式二，1 台主变的高、中压侧都接地，但另1台主变只有中压侧接地。
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2.1.1 方式一
由于方式一比方式二少1条零序支路，110kV系统发生接地故障时，与方式二相比具有如下特点：产生的故障电流小，对设备的危害轻；高、中压电网在零序网络中的联系不如方式二紧密，相互间的影响小，保护上下级的配合比较容易。
2.1.2 方式二
假设线路1和线路2为共杆线路，分别接于110kVⅠ段、Ⅱ段母线。线路1发生接地故障时，如果线路1的开关由于机构的原因拒动，而110kV开关大多没有配置断路器失灵保护，此时只能靠变压器中压侧的中性点零序过流保护动作而跳开母联断路器隔离故障点，再跳开变压器中压侧开关切除故障，这时如果接在110 kVII段母线上的线路2再发生接地故障，对于方式一，因接地点丢失，系统由大电流接地系统变为小电流接地系统，接地保护无法发挥作用，只能等接地故障发展成为相间故障时，由相间保护切除故障，从而延长故障切除的时间，对设备造成较大危害；对于方式二，因为有2台主变的中压侧接地，在出现上述情况时仍有1台主变的中压侧接地而接地保护能继续发挥作用，快速切除故障。由此可见，如果充分考虑设备选型时的安全裕度和保护整定计算的上下级配合，方式二对保证电网安全运行的优势更加明显。
2.2 电厂升压站主变的接地运行方式
在电厂升压站中，如果中、低压侧有发电机，并网的升压变电站至少应有1台主变中性点直接接地。原因如下：
（1）由理论分析可知，发电机输送功率越大，功率因数越小，发电机的暂态电势越高，发电机甩负荷后，转子超速运转，系统频率大幅升高，发电机的暂态电势也成比例上升，从而使系统电压升高。发电厂的上网线路跳闸时，发电机突然甩负荷，如果主变中性点不接地运行，则会危及整个电力系统的绝缘性。
（2）如果电厂升压站主变中性点不接地运行，上网线路发生单相接地故障，电网侧开关接地保护动作跳闸，由于零序网络不通，电源侧开关不流过零序电流，接地保护不动作，在电网侧开关跳闸后升压站由大电流接地系统转变成小电流接地系统，由于故障相电压降低，非故障相电压升高，所以对整个升压站系统的绝缘性造成损害。
3. 中性点接地方式选择时应注意的问题
系统中变压器的中性点是否接地运行原则是：应尽量保持变电所零序阻抗基本不变，以保持系统中零序电流的分布不变，并使零序电流电压保护有足够的灵敏度和变压器不致于产生过电压危险。
系统避雷器的额定电压是根据设备可能出现的最大工频过电压选择的，对于110kV电网，一般直接反映在电网的接地系数上，该接地系数与X0/X1密切相关，应合理确定系统运行方式及接地方式，使系统在任一短路点的综合零序阻抗X0与正序阻抗X1之比X0/X1< 3，使单相接地时非故障相的工频电压不超过避雷器的额定电压，可采用增加变压器数量的办法来抵消线路停运时对系统零序阻抗分配的影响。
（2）在中性点直接接地系统中，发生单相接地时，健全相的电压升高或降低的数值及单相接地电流，与X0/X1的值有密切关系。电力系统在设计时大多以三相短路电流为依据对设备进行选型和校验，系统的接地点数目并非越多越好，应使系统任一短路点的综合零序阻抗X0与正序阻抗X1之比X0/X1>1.0～1.5，使单相接地电流不超三相短路电流。
4 结束语
电网主变中性点接地方式的选择关系到电网的安全稳定运行，在选择时应充分考虑电网的接线方式及零序网络的变化，只有合理选择电网主变中性点接地运行方式，才能使零序保护充分发挥快速切除故障的作用，提高供电可靠性，减少对设备的危害。
参考文献：
[1] 刘万顺.电力系统故障分析[M].北京：水利电力出版社，1986.
[2] 覃松涛，黄超，蒙亮，郑发林.220kV变电站主变压器中性点接地方式分析.南方电网技术，2014（02）：46-50.
[3] 电网中主变中性点接地方式的探讨.新疆电力[M].2002（2）：18-19.
论文作者:张亚娟
论文发表刊物:《河南电力》2018年14期
论文发表时间:2018/12/29
标签：方式论文; 故障论文; 电流论文; 电网论文; 系统论文; 单相论文; 变压器论文; 《河南电力》2018年14期论文;