林文清
（福建省万维新能源电力有限公司 福建福州 350003）
摘要：配电网的中性点接地方式对系统的安全运行有着至关重要的影响，它直接影响电网供电系统安全性、可靠性、供电质量。采用合适的接地方式，是人们防止电力系统事故的一项重要技术措施。
关键词：配电网；中性点；接地
配电网是电力系统的基础，直接与电力用户相联系，配电网的安全运行与广大人民群众息息相关，同时也直接影响到供电企业的直接经济效益和企业形象。配电网的中性点接地方式对系统的安全运行有着至关重要的影响，本文对10kV配电网中性点采用的各种接地方式的工作原理进行分析介绍。
1 .中性点不接地方式
配电网系统中性点不接地时，电网线路发生二相或三相短路时，由于故障电流值大，通过继电保护可实现故障线路快速跳闸，而系统发生单相接地故障时，故障电流为三相对地电容电流之和。
2 .中性点经消弧线圈接地方式
在电网中性点与地之间接入电感线圈后，单相接地的电容电流将得到补偿。如能使故障点的残余电流减少时，就可促使电弧自动熄灭，起这种作用的可调电感线圈即为消弧线圈，因为电网单相接地电容性电流得到电感性电流的补偿，故这种电网也称补偿电网，这种接地方式也称为谐振接地方式。
系统中性点经消弧线圈接地的主要优点是减少了接地故障电流，当发生单相接地故障时，由于消弧线圈形成的感性电流与系统的电容电流方向相反，当脱谐度较小时，可以使接地电流变的很小甚至接近零，另外消弧线圈还可以降低弧隙的恢复电压上升速度从而降低电弧重燃的概率。然而太小的脱谐度将导致正常运行中较大的中性点位移，在线路不对称度比较大时，消弧线圈接地系统在某些情况下会发生串联谐振，因此必须综合两方面的要求确定合适的脱谐度。目前我国过电压保护规程规定，中性点经消弧线圈接地系统采用过补偿方式，其脱谐度不超过 10%；即使由于消弧线圈容量不够而不得不采用欠补偿方式时，脱谐度也不要超过 10%；同时还要求中性点位移电压一般不超过相电压的 15%。
系统经消弧线圈接地系统也存在一定的缺点，它使得采用以零序电流为特征的选线方式的成功率大大降低，主要是因为在消弧线圈接地系统方式下，且补偿度较小时，故障相的零序电流很小，而且在过补偿的情况下，其方向与非故障线路零序电流一致，因此很难根据零序电流来判别故障线路。另外，随着系统电容电流的增大，消弧线圈的容量也随着要提升，从而增加了设备的经济投入。
3 .中性点经电阻接地运行方式
根据以往配电网的运行经验，当系统中性点不接地时，如果系统发生单相接地故障，即使单相接地电容电流不大也可能产生间歇性弧光过电压，使非故障相相的电位升高到能破其绝缘的水平，甚至造成相间短路故障。如果在变压器的中性点（或利用接地变压器引出中性点）串联接入一个电阻器，与系统对地电容构成并联回路，由于电阻能释放电容电荷，既是耗能元件，也是系统谐振的阻尼元件，当电网发单相接地故障时，间歇性弧光接地过电压中的电磁能量通过接地电阻释放，则中性点电位降低，故障相恢复电压的上升速度也减慢，从而降低了电弧重燃的概率，并抑制过电压的幅值，并且中性点经电阻接地方式能实现选择性的接地保护。
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4.中性点经小电阻接地运行方式
中性点经小电阻接地的最大优点是限制弧光接地过电压和预防谐振过电压。当系统发生弧光接地时，在电弧经过多次重燃之后，系统会积累多余的电荷，使振荡的过程加剧，从而产生较高的弧光接地过电压。中性点电阻的作用就是使这些电荷从电弧熄灭至重燃前的一段时间（半个工频周期）内泄漏掉，从而降低过电压的幅值。电阻值越低，过电压也越低系统中性点经小电阻接地方式，能基本消除间歇性弧光接地过电压，电阻Rn越小，对弧光接地过电压幅值的抑制作用就越明显。由于健全相过电压降低，发生异地两相接地的可能性也随之减少；单相接地时电容充电的暂态过电流受到抑制；能预防谐振过电压的产生。
但是，中性点经小电阻接地的电网发生单相接地时，故障点电流很大，故障产生的电弧可能会烧毁同一电缆沟内相邻电缆，而且小电阻会流过很大的短路电流，使电阻发热量增加，给电阻的制造带来困难。低压侧中性点对地故障电压也比较高，此电压传导至电气设备外壳时，将危及人身安全。在以架空线为主的电网中，小电阻接地系统的跳闸次数会大大增加，如果线路没有重合闸，停电次数将会增加，供电可靠性降低。在以电缆为主的电网中，因故障率低，使得这一问题并不突出。
5.中性点经中值电阻接地运行方式
我国电网中性点经中值电阻接地方式选取的电阻阻值一般设定为10≤Rn≤100。根据以往电网运行经验，中性点经低电阻接地方式的短路电流较大，对通信线路干扰较大，而中性点经高电阻接地方式的短路电流较小，但是继电保护装置运行不可靠。因而，综合这两方面考虑，人们提出了系统经中值电阻接地方式。
采用中值电阻接地方式其要求是：
（1）选择接地电阻值时，应保证接地电流IR =（1-1.5）Ic（系统电容电流），以限制过电压值不超过2.6倍（此数值是高压电动机可以承受的最大过电压倍数）。
（2）从保证人身及设备安全出发，对于地网接地电阻为4 的用户变电站，接地故障电流不宜超过150A。即系统电容电流Ic在100A左右为宜。
当系统电容电流Ic超过10OA时，可以增加变电站的母线段数，减少一段母线上的出线数量，从而降低该段母线的电容电流；或者给中性点接地电阻串联一只干式小电抗，把Ic补偿到100A 以下。这类似于超高压系统的并联电抗器串接小阻抗作用相似，或把电抗器分散补偿到用户侧。
6. 中性点经高值电阻接地运行方式
我国高电阻接地系统中性点所接电阻为数百数千欧。高值电阻接地方式可以有效限制单相接地故障电流，并可防止阻尼谐振过电压和间歇性电弧接地过电压 [5]。这种接地方式看上去与经消弧线圈接地方式相似，但性质不同，消弧线圈是接近于开路的纯感性元件，感性电流与容性电流相位差180°，对电容电流起补偿作用；而经高电阻接地方式以电阻为主，相位差与容性电流接近90°，接地点电流是容性电流和电阻性电流的相量和。
经高值电阻接地运行具有经消弧线圈接地方式所没有的优点，由于接地电流中的电阻分量较大，它对振荡有明显的阻尼和加速衰减作用；同时能可靠避免出现谐振条件，还可有效地抑制电压互感器铁磁谐振，这对保证发电机的绝缘安全是非常重要的。
参考文献：
[1] 李晓明，袁勇，潘艳等.10kV小电阻接地系统特殊问题的研究[J]，高电压技术，2003，29（5）：39-41.
[2] 付信勇，万军彪．消弧线圈在配电网中的应用及其效果[J]．西北电力，2004.28（2）：14—18.
[3] 陈明良.电网中性点接地改为电阻接地的研究[J].冶金动力，2003.
论文作者:林文清
论文发表刊物:《河南电力》2018年19期
论文发表时间:2019/4/12
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