摘要：随着人们的生活质量在不断的提高，对于用电的需求在不断的加大，随着发电厂单机容量的不断增大，厂用电系统的容量也在增大，人们对厂用供电的可靠性、安全性等要求也越来越高，而厂用电系统中性点不接地、经消弧线圈接地、经电阻接地和直接接地这四种方式各有优点，但各自也存在缺点。本文仅对发电厂高压厂用电系统中性点常见的不接地和经电阻接地这两种方式进行分析，并根据分析结果和作者对目前国内部分电厂厂用电接线的实际情况了解，就应用进行探讨。
关键词：中性点；接地；系统；电压
引言
配电网中的小接地电流系统是指中性点不接地或经消弧线圈接地或经高电阻接地的电力系统。目前，３５ｋＶ和１０ｋＶ电压等级的配电网系统多采用中性点不接地运行方式。中性点不接地系统中，每相线路对地的电容电流数值相等，相位相差１２０°，其向量和等于零，配电网系统的中性点对地电位为零。当系统发生单相接地故障（金属性接地故障）时，故障相对地电压降低为零，非故障相对地电压幅值升高为相电压的槡３倍，故障相接地点为系统提供了零序回路，接地点的故障电流为全系统电容电流，即故障电流的大小与整个系统的对地电容容量成正比。国家电网公司提出以公司“十三五”配网规划为依据，全面推进配电自动化建设，提高配电网供电可靠性、供电质量和效率效益。小电流接地选线装置、配电线路故障指示器装置广泛应用于配电网自动化升级改造过程中，主要解决小电流接地系统发生单相接地故障时，故障线路的选择及故障点的定位。小电流系统发生单相接地故障时，故障线路和非故障线路、故障点前和故障点后的零序电流流向、零序功率方向均呈现不同的特性。小电流接地选线装置、配电线路故障指示器装置均是基于上述特性之间的差异实现故障分析的。
1.中性点不接地
中性点不接地系统正常运行时，中性点电压为零，各相对地电压为相电压；但当各相对地电容不等时，中性点电压不再为零，发生中性点位移现象，但因数值较小，故可忽略。当系统发生单相接地时，流过故障点的电流为电容电流，此电流较小，如果线电压、电流均平衡，则可继续维持运行2小时，由运行人员查找、排除故障，减少了设备跳闸次数。其缺点是单相接地时非故障相对地电压升高接近线电压，因而对整个系统的绝缘水平要求较高，同时，当接地电容电流超过一定值时，可能会产生间歇性弧光接地过电压，进而发展成相间故障，造成损坏加剧。1）单相金属性接地时的电压情况（三相分别用U、V、W表示）如W相发生完全接地时，则中性点对地电压：Un=-Uw各相对地电压情况：Uw=0；Uud=Uu+Un=Uu-Uw=Uuw；Uvd=Uv+Un=Uv-Uw=Uvw结论：故障相对地电压为零，非故障相对地电压为线电压，中性点对地电压为负的故障相电压。2）单相金属性接地时的电流情况W相接地时，因对地电容的变化，使得三相电容电流不对称。W相电容电流为零，其他两相电容电流的有效值为：Icu=Icv=ωCUx。其中：Ux—相电压；ω—角频率；C—相对地电容。这时三相电流之和不再为零，大地有电流流过，W相接地处的电流简称为接地电流，用Ic表示。则：Ic＝－（Icu＋Icv）,经计算接地电流的有效值为：Ic＝3ωCUx，而正常运行时的一相对地电流为：Ic＝ωCUx。可见单相故障时的接地电流等于正常运行时一相对地电容电流的三倍。由于对地电容与设备的结构和电缆长度等有关，故很难得到电容C的准确参数，只能估算。
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2.中性点经消弧线圈接地方式
在小电流接地系统中，当3～10kV架空线路单相接地故障容性电流超过10A，或3～10kV电缆线路单相接地故障容性电流超过30A时，应在中性点与接地极之间设置消弧线圈，即通常所说的谐振接地。与中性点不接地系统相比，谐振接地在某些方面具有无可比拟的优势，但其运行要求更为严格。当系统发生单相接地时，通过消弧线圈来避免谐振过电压。消弧线圈接地方式特别适用于架空线路电容电流Ic＞10A、瞬时性的单相接地。在电力系统中性点经消弧线圈单相接地系统发生故障时，消弧线圈的电流将转换为感应电流，可有效抑制电弧再燃的可能性，减少电弧再燃的发生，降低高幅值电弧接地过电压出现的可能性。由于消弧线圈的补偿功能，接地故障点的剩余电流减小，消弧线圈处于过补偿状态，即接地线的零序电流方向与其他线路的零序电流方向相同，提高了正确选择故障线路的难度。
3.对短时和长时停电用户数的影响
（1）对短时停电用户数的影响。如果采用小电阻的接地方式，并且重合闸投入，那么如果出现瞬时性故障，那么在故障线路上的所有用户都将经历一次短时停电，而如果重合闸不投入，那么就没有用户会短时停电。而如果采用的是小电流的接地方式，人工拉路就会造成所拉线路上的全部用户经历一次短时停电。（2）对长时停电用户数的影响。同一变电站中，在不同的接地方式下，长时间通电的用户数是一样的。长时间停电用户数量主要和配电自动化系统的应用情况、网架结构有关，和配电网类型、接地方式的联系不强。在配电网中，如果应用了配电自动化系统，要是这系统能够在三分钟实现健全区段负荷的转移，就能够极大的减少每次长时间停电用户数。线路的分段情况极大程度上决定具体减少的数量。打个比方说，如果线路五分段的话，每次长时间停电只会让五分之一故障线路的用户数受到影响。而如果没有应用配电自动化系统，就非常简单了，那么可以认为长时间停电用户数就是故障线路上的用户总数的相加之和。
4.中性点经小电阻接地方式
随着城镇电网的发展及电缆出线的剧增，电力系统对地电容电流急剧增加，线路发生单相接地后流经故障点的容性电流增大很多，电弧不易熄灭。全国电网普遍采用的谐振接地方式，即在中性点装设消弧线圈的方式，已经难以满足当前客户对设备和人身安全性越来越高的要求。为了解决上述问题，国网最新《配网技术导则》提出了“小电流接地系统永久性单相接地故障选线选段、就近快速隔离的新要求”，参考国际先进经验，改变长期以来单相接地故障下持续运行2h的传统运行方式，提高设备及人身安全性和供电可靠性。南网2016年《小电流接地系统中性点接地方式调研分析报告》要求：选用消弧线圈接地或不接地方式时，应配置小电流接地选线装置，选线装置应延时（3～10s）投入跳闸，并考虑上下级小电流选线装置之间的跳闸时间配合。
结语
根据对厂用电系统中性点各种接地方式的分析，以及《火力发电厂厂用电设计技术规定》第4.2.1中的相关规定，结合各种接地方式的特点，所以国内200MW及以下的火电机组和燃气机组的高压厂用电多采用不接地方式；300MW及以上的火电机组多采用经电阻接地方式。其中当系统单相接地电流小于10A时，采用高阻接地系统，保护动作于信号；当系统单相接地电流大于10A时，采用低阻接地，保护动作于跳闸。本厂220MW机组6kV厂用采用中性点不接地系统；330MW煤机和F级燃机6kV厂用就采用中接点低阻接地系统。
参考文献
[1]张宇.浅谈电厂厂用电中性点接地方式[J]《装备制造技术》，2011.8.
[2]李冠芝.发电厂厂用电系统中性点低电阻接地方式浅析[J]《华东电力》，2000.8.
[3]陈家斌.接地技术与接地装置[M]北京：中国电力出版社.
[4]国家电力公司华东电力设计院.《火力发电厂厂用电设计技术规定》，2002.4.
论文作者:余大超
论文发表刊物:《电力设备》2019年第19期
论文发表时间:2020/1/15
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