中性点接地方式对供电可靠性的影响分析

李娟

摘要：电力系统的中性点接地方式与电压等级、电网结构、绝缘水平、供电可靠性等等方面都有很大的关系，是一个涉及面很广泛的综合性技术课题。中性点接地方式的选择直接影响着配电网的运行，根据电网的实际情况和发展方向选择不同的接地方式变得非常重要。文章对各种接地方式的优缺点进行了分析，并根据实际电网的发展情况提出了自己的见解，为配电网的中性点接地方式的选择提供了依据。本文分析中压配电网中性点接地方式现状及特点。

关键词：电力系统;中性点接地方式;配电网

1.中性点接地方式影响供电可靠性的因素

接地方式决定单相接地故障的处理过程，其对供电可靠性的影响归根到底是对单相接地故障下的长时和短时停电次数、单次长时停电时间、单次长时和短时停电用户数的影响。

1.1对停电次数的影响

1.1.1对长时停电次数的影响

对于架空网络，无论小电阻或是小电流接地方式，仅永久性故障导致长时停电。对于电缆网络，小电阻接地方式下，重合闸是否投入存在争议。若投入，仅永久性故障导致长时停电;若不投入，瞬时性、永久性故障均会导致长时停电。小电流接地方式下，仅永久性故障导致长时停电。

此外，线路永久性故障除导致自身长时停电之外，还会通过故障过电压或电弧火灾扩展致正常线路长时停电。2类扩展对配电线路的影响具有随机性和不确定性，相互独立。对于架空网络，小电阻接地方式下，过电压幅值较小、持续时间短，可近似认为过电压扩展率为0;而小电流接地方式下，过电压幅值大、持续时间长，易引发过电压事故扩展。考虑到架空线路距离比较远，小电流接地、小电阻接地方式下的电弧火灾扩展概率均可近似为0。

对于电缆网络，电缆线路同沟铺设，小电阻接地方式下，过电压幅值较小，故障电流持续时间很短，可近似认为电弧火灾和过电压扩展率为0。小电流接地方式下，过电压幅值大、持续时间长，易引发过电压事故;若电缆沟内某条电缆接地且长时间不能熄弧，易引发电弧火灾扩展。

1.1.2对短时停电次数的影响

中性点小电阻接地方式架空网络，发生永久性故障时，故障线路在短时停电（对应保护首次动作）后立即伴随长时停电（重合不成功），可记作1次长时停电。即仅瞬时性故障导致故障线路短时停电。中性点小电阻接地方式电缆网络，重合闸投入，则同上，仅瞬时性故障导致短时停电;若重合闸不投入，则无短时停电。中性点小电流接地方式架空、电缆网络中，瞬时性故障自行消失，不会导致任何线路短时停电。但发生永久性单相接地故障且自动选线装置选线失败时，需通过人工试拉路确定故障线路，理论上，将会导致同母线近似一半非故障线路短时停电。

2.配电网的中性点接地方式

2.1中性点直接接地系统

将中性点直接与地连接的电力系统，称为中性点直接接地系统。这种系统中性点的电位固定为地电位，当某一相由于对地绝缘损坏造成接地时，便造成单相短路。由于中性点的电位被固定为零，因而相对地的绝缘水平决定于相电压，这就大大降低了电力网的造价，电压等级越高其经济效益越显著，这是中性点直接接地系统的优点。当中性点直接接地系统发生单相短路时，短路电流很大，危害严重，故障线路不能继续运行，并在继电保护作用下，故障线路被切除，而实际上电网的绝大部分故障是单相接地故障，其中瞬时性故障又占有很大比例，这些故障都会引起供电中断，大大影响供电可靠性，这是中性点直接接地系统的缺点。目前我国电压为110kV系统中大都采用中性点直接接地的运行方式，低压380/220V三相四线制配网也采用中性点直接接地的运行方式。

2.2中性点经小电阻接地系统

中性点经电阻接地方式，即在中性点与大地之间串联接入一定阻值的电阻。在中性点接入一电阻器后，泄放燃弧后半波的能量，中性点电位降低，故障相的恢复电压上升速度也减慢从而减少电弧重燃的可能性，抑制电网过电压的幅值，这就是电阻接地的特点。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。中性点经电阻接地与中性点不接地或经消弧线圈接地相比较，可以有效地防止间歇性弧光接地过电压和谐振过电压。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。当系统发生单相接地时，健全相的电压升幅较小或不升高，不会像中性点不接地系统电压升高为线电压。系统发生单相接地时，故障电流较大，零序保护动作，易切除故障线路。电阻接地方式缺点是，当系统发生单相故障时，无论故障是永久性还是非永久性，线路均跳闸，线路跳闸次数大大增加，供电可靠性下降;当单相故障时，接地电流较大，当零序保护动作失灵，接地点附近的电气设备受到动热稳定的考验，可能导致设备损坏而发展成为相间故障;当架空絕缘导线断线，裸导线断线接触的是沙砾、沥青、混凝土等干燥地面时，由于接地电流小，继电保护不动作，可能会酿成严重的人身伤亡事故。

3.中性点接阻值大小对配电网可靠性的影响

3.1电阻接地的阻值选择

在《电力设备接地设计条例》（SDJ8～79）中对接地电阻有明确规定，一般<0.5Ω。在高土壤电阻率地区，当接地需要做到规定的接地电阻在技术和经济上不合理的时候，大接地短路电流系统接地电阻允许达到5Ω，但应采取措施，如检查接触电势、跨步电压等。根据规则，主要是在发生接地故障时，接地电位上升不超过2000v进行控制，再次与接地电阻<0.5Ω和5Ω进行对其要求。人们普遍认为，在110kv变电站当中，接地电阻<0.5Ω认为是合格的，当其>0.5Ω是不合格的，无论短路电流时多么的大都不需要采取任何措施，这是不合理的。

3.2高电阻接地

高阻接地方式来是以限制单相接地故障电流为目的，并能防止和阻尼谐振过电压和间歇性电弧接地过电压，主要用于超过200MW以上的大型发电机回路和一些6-10千伏电网。接地方式看起来和消弧线圈接地方式相似，但其性质是不相同的，消弧线圈接近开路的纯感性元件，感性电流和电容电流相位差1800，对电容电流起到了补偿效应;而经高阻接地方式是以电阻为主，与电容电流接近900的相位差，接地点电流是容性电流和电阻性电流的矢量和。

从分析中可以看出，它具有消弧线圈接地方法不具备优势，因为接地电流中的较大的电阻分量，它具有明显的振荡阻尼和加速衰减的效果;同时可以避免出现谐振条件，但也可以有效地抑制电压互感器铁磁谐振，保证发电机绝缘安全是非常重要的;另外，这种方式可以快速选出接地相，会有保护和示警的功能。

3.3低电阻接地方式

配电网络中性点经低电阻接地方法曾经在上海、广州、珠海等城市的配电网络中得到使用。选择原则是限制单相接地电流小于三相短路电流。因为系统越来越大，负荷密度也就会随之增加，使500kV变电站密集，以及500kV自耦变压器的使用等，这就会导致单相接地电流超过三相短路电流的地方不断增多。6-10千伏电网都是采用低电阻接地方式，其缺点为短时间内所消耗的功率比较大、短路电流也很大，这就对通信线路有较大的影响，大的电弧也会焚烧同一电缆沟或相邻的电缆。

3.4中电阻接地方式

在当今的信息时代里，就对通信质量要求越来越高。因此，要求输配电线路对通信线路的干扰越来越多小。过去在电网建设中，中性点通过低电阻接地方式，短路电流较大，就会对通信线路的干扰也越大。而中性点经高阻接地方式中，短路电流小，继电保护运行可靠，因此提出经过中电阻接地方式。这种接地方式在日本得到了很好地应用于发展，即对于22kv-154kv线路，中性电阻的电流在100-200A内对通信线路干扰不成问题。

参考文献：

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