中性点小电阻接地方式研究

李 博，陈国龙，宁 宁 ，王长春，吴卓航

(1.营口职业技术学院，辽宁 营口 115000；2.国网辽宁省电力有限公司经济技术研究院，辽宁 沈阳 110015；3.国网营口供电公司，辽宁 营口 115000)

中性点小电阻接地方式研究

李 博1，陈国龙2，宁 宁3，王长春2，吴卓航2

(1.营口职业技术学院，辽宁 营口 115000；2.国网辽宁省电力有限公司经济技术研究院，辽宁 沈阳 110015；3.国网营口供电公司，辽宁 营口 115000)

中性点接地方式的选取和应用是提高配电网可靠性和经济性的重要举措。66 kV电网中，通常中性点采用不接地和经消弧线圈接地方式。随着电缆线路的增加，系统电容电流增大，短路时电缆烧损的几率增大，为快速切除故障线路，采用并联小电阻接地方式，配合相应的控制方式，降低短路时对系统造成的危害，保证66 kV电网安全运行。

中性点；电容电流；消弧线圈；小电阻

电网中性点与大地的电气连接方式，称为电网中性点接地方式，电网中性点接地方式的选取关系到电网的安全运行[1]。目前，国内很多地区66 kV配电网采用经消弧线圈的中性点接地方式。随着电缆线路在配电网中所占的比例越来越高，系统电容电流高速增长[2]。原有的中性点经消弧线圈接地方式存在补偿容量不足的问题，在接地故障发生后，故障点残流过大，不利于电弧熄灭，导致电缆局部过热，绝缘破坏。近年来，电缆故障导致的区域性停电事故时有发生[3]。经消弧线圈接地方式允许单相接地故障状态下运行2 h，而电缆线路接地故障多为永久性故障，长时间带故障运行极易引发相间短路，使事故扩大。合理选用中性点接地方式对提高配电网的可靠性、稳定性具有重要的实际意义[4]。

东北地区66 kV系统现有的中性点经消弧线圈接地方式存在着集中式补偿容量不足、分散式补偿运行和管理方式复杂、消弧装置自动调谐不到位等问题[5]。因此，迫切地需要对现有的中性点接地方式进行调研和分析，有针对性地提出改进措施以及合理化的指导方案。

目前，在南方35 kV电网和全国10 kV电网中，有些采用低电阻接地方式，积累了不少经验[6-7]，在东北66 kV电网中，近些年也逐渐开始引入小电阻接地。将小电阻接地方式引入到66 kV电压等级，如大连的中华路、雁水等220 kV变电站，在220 kV主变66 kV侧中性点加装小电阻接地。

1 设计方案

目前66 kV电网主要集中在东北地区，中性点主要取决于主变接线方式，220 kV主变主要有YNd11和(YN,yn0,d11)两种接线型式。对于前一种，没有引出中性点，因为无法在主变上安装中性点小电抗，后一种引出中性点，具备加装小电抗条件。

在220 kV变压器66 kV侧的中性点(或借用接地变压器引出中性点)串联一个电阻，与系统对地电容共同构成并联回路，当系统发生单相故障，故障产生的弧光过电压电磁能量由接地电阻释放，同时中性点电压降低，减少电弧重燃可能性，抑制过电压幅值，实现接地保护的选择性。此为中性点经小电阻接地的基本原理和主要目的，如图1所示。

图1 小电阻接地原理

正常运行的电网中，电缆的不对称度小，中性点接地电阻起到阻尼作用，此时主变压器中性点电压不存在偏移，系统处于三相平衡状态，线路对地电容电流IA+IB+IC=0，因此通过小电阻的电流IR=0。

当电网接地故障时，假设发生的是A相接地故障，如图2所示，假设电网正常运行时的相电压为Uph，则发生故障时，A相接地处的电压为0，正常B、C相的相电压由相量图可知升高为原来的3倍。

Ia=0，Ir+Ig+Ib+Ic=0

此时流经故障点的故障电流为

Ig=-(Ir+Ic+Ib)

图2 A相短路

2 小电阻阻值的选择

在选择电网的接地方式时，受多方面因素制约，主要从电网的实际情况进行分析。在选择中性点经电阻接地时，接地电阻阻值的选择原则上考虑3个方面因素：①考虑限制间隙性弧光过电压；②满足单相接地短路电流小于三相短路电流；③对通信的干扰限制在一定范围内。

发生单相接地时，接地点发生电弧点燃熄灭过程。此过程中系统积累多余的电荷，加剧系统震荡过程，产生很高过电压。由U=IR可知，电流值一定时，电阻值越低，电压值越低，因此在选择小电阻阻值时，只要保证Rn<(1～2)(1/3ωc)时，过电压就不会超过2.1倍的系统相电压。通常在半个周期的时间内，线路聚集的容性电荷也能够基本上快速泄漏掉，弧光也能快速熄灭，系统也不再产生过高的谐振过电压。

当电网的正序、负序、零序阻抗值相等时，即X0=X1=X2；不考虑电网的电阻。此时，当选择的中性点接地电阻值为3Rn=X1=X2时，系统接近于有效接地情形，单相接地电流为

中性点电压值

根据以上公式，结合控制目标就可以计算接地电阻值Rn，同时可以有效控制中性点接地短路电流。

3 中性点接地仿真计算

仿真计算结合东北电网的实际情况，以某220 kV变电站举例，设定该站220 kV主变66 kV中性点采取消弧线圈并联小电阻接地方式，假设电阻阻值为38.1 Ω。利用电力仿真软件BPA，仿真系统66 kV配电网采用小电阻接地情况下，系统单相接地故障过程，并计算了两种接地方式下发生单相接地故障时，系统内的暂态过电压与稳态过电压水平，以及故障时的跨步电压和接触电势。

根据操作过电压分析的模型搭建原则，66 kV母线所连TV及避雷器均可省略不计，电缆、架空线等输电线路均采用集中参数模型。

3.1单相接地故障过电压

由于实际发生单相接地故障时，故障点与大地的接触状况不尽相同，因而选取了故障点接地电阻为0 Ω(理想金属性接地)、10 Ω、20 Ω、30 Ω的工况进行计算。故障模拟过程中，设定t=0.025 s(A相电压最高)时，A相发生单相接地短路故障，此时，中性点消弧线圈阻尼电阻从系统中切除，由消弧线圈补偿系统电容电流；t=0.2 s时投入小电阻，系统进入选线跳闸阶段；t=0.4 s时选线完成，切除小电阻。过电压如表1、表2所示。

表1 单相接地故障过电压(投入小电阻前)

表2 单相接地故障过电压(投入小电阻后)

3.2单相间歇性弧光接地过电压

故障模拟过程中，设定t=0.025 s(A相电压最大)时，A相发生单相间歇性弧光接地故障，系统进入暂态过渡过程，非故障相出现较高暂态过电压；此后故障点电流每半个周波过零一次，电弧在该电流过零时熄灭；故障点熄弧后，A相(故障相)进入电压恢复过程，并在电压达到一定值时再次燃弧，形成间歇性弧光接地过程。计算中考虑A相电压恢复至最大值时电弧发生重燃的极端情况，如表3所示。

表3 间歇性弧光接地非故障相过电压

经过仿真计算，220 kV变电站中性点经小电阻接地方式的过电压满足要求。

4 结束语

对于66 kV系统，单相接地故障电容电流大于150 A时，中性点宜选用小电阻接地方式，能够迅速切除故障，有效降低长时间短路造成的电缆烧损几率，避免故障进一步扩大，是保证电网安全运行的一种有效方法。

[1] 沈 毅，王大淼，吴珂鸣. 配电网接地方式评述[J]. 东北电力技术，2011，32(8)：25-29.

[2] 刘明岩. 配电网中性点接地方式的选择[J]. 电网技术，2004，28(16)：86-89.

[3] 符信勇，万军彪. 消弧线圈在配电网的应用及其效果[J]. 江西电力，2004，28(2)：4-7.

[4] 董 雷，何 林, 蒲天骄. 中性点接地方式对配电网可靠性的影响[J]. 电力系统保护与控制, 2013，41(1)：98-101.

[5] 赵 冉，谭伟璞，杨以涵. 配电网中性点接地方式分析[J]. 继电器，2007，35(4)：22-26.

[6] 要焕年，曹梅月. 电缆网络的中性点接地方式问题[J]. 电网技术，2003，27(2)：84-89.

[7] 郭得胜. 浅谈南京路站35 kV系统中性点接地方式[J]. 东北电力技术，2006，27(10)：49-52.

Research on Neutral Grounding Mode with Small Resistance

LI Bo1, CHEN Guolong2, NING Ning3, WANG Changchun2, WU Zhuohang2

(1.Yingkou Vocational and technical college, Yingkou，Liaoning 115000, China；2.State Grid Liaoning Electric Power Company Limited Economic Research Institute, Shenyang，Liaoning 110015, China；3.State Grid Yingkou Power Supply Company, Yingkou Liaoning 115000, China)

The selection and application of neutral grounding mode is an important measure to improve the reliability and economy of distribution network. In the 66 kV network, the neutral point is grounded and grounded by arc suppression coil. With the increase of the cable line and the capacitor current the probability of cable loss increases when a short circuit for rapid removal of fault lines.Using a parallel low resistance grounding mode, with the corresponding control method, it reduce the harm to the system caused by the short circuit to ensure the safe operation of power grid 66 kV.

neutral point, capacitive current, arc suppression coil,small resistanc

TM862

A

1004-7913(2017)08-0021-03

李 博(1977)，女，硕士，副教授，从事计算机和供配电技术研究。

2017-03-01)