配电网中性点接地方式分析

配电网中性点接地方式分析

发表时间：2018-06-25T16:39:06.163Z 来源：《电力设备》2018年第4期作者：陈雅君[导读] 摘要：电力系统中性点接地是一个涉及供电可靠性和连续性、稳定性等方面的技术问题。

（北京金电联供用电咨询有限公司北京市 101500）

摘要：电力系统中性点接地是一个涉及供电可靠性和连续性、稳定性等方面的技术问题。本文介绍了配电网中性点不接地、经小电阻接地、经消弧线圈接地三种不同的方式，并对三种方式发生单相接地故障时进行了分析。

关键词：配电网、中性点不接地、中性点经小电阻接地、中性点经消弧线圈接地

一、配电网中性点不接地电力系统的运行特点

设三相系统的电源电压和电路参数都对称，每相与地之间的分布电容用一个集中电容C来表示，线间电容忽略。系统正常运行时，三个相电压UA、UB、UC对称，三个相的对地电容电流ICO也对称，其相量和均为O，中性点对地电压为O，各相对地电压就是相电压。

当系统发生单相接地时，例如C相接地。此时C相对地电压为0，而非接地的A相、B相对地电压均变为线电压UAC、UBC，变为原来的倍，A相、B相对地电容电流ICA、ICB也变为原来的倍。C相接地时的接地电流IC为非接地的A相、B相对地电容电流ICA、ICB的相量和。IC是正常运行时，每相对地电容电流的3倍。系统的线电压大小和相位差仍保持不变。接在线电压上的用电设备仍能正常工作。但这种单相接地状态不允许长时间运行。因为系统单相接地后长时间运行可能造成非故障相绝缘薄弱处被击穿，形成相间短路，产生很大的短路电流，从而损坏线路及用电设备；此外，较大的单相接地电容电流会在接地点引起电弧，稳定电弧可烧坏设备，引起相间短路，间歇电弧可

产生间歇电弧过电压，威胁电力系统的安全运行。因此，我国电力规程规定，中性点不接地的电力系统发生单相接地故障时，系统运行时间不应超过2h。

配电网中性点不接地是指中性点没有人为与大地连接。事实上，这样的配电网是通过电网对地电容接地。

优点：

a电网发生单相接地故障时稳态工频电流小。这样如雷击绝缘闪络瞬时故障可自动清除，无需跳闸。如金属性接地故障，可单相接地运行，改善了电网不间断供电，提高了供电可靠性。接地电流小，降低了地电位升高。减小了跨步电压和接触电压。减小了对信息系统的干扰。减小了对低压网的反击等。

b经济方面：节省了接地设备，接地系统投资少。

缺点：

a与中性点电阻器接地系统相比，产生的过电压高（弧光过电压和铁磁谐振过电压等），对弱绝缘击穿概率大。 b在间歇性电弧接地故障时产生的高频振荡电流大，达数百安培，可能引发相间短路。 c至目前为止，故障定位难，不能正确迅速切除接地故障线路。

二、配电网中性点经消弧线圈接地电力系统运行特点

在中性点不接地系统中，当单相接地电容电流超过一定数值时（3～10kV系统中接地电流＞30A，20kV以上系统中接地电流＞10A），在接地点将产生电弧，引起危险的间歇过电压，因此须采用中性点经消弧线圈接地的措施来减小这一接地电流，熄灭电弧，避免过电压的产生。这种接地方式就是中性点经消弧线圈接地。

消弧线圈的工作原理为：系统正常运行时，由于三相电压、电流对称，中性点对地电位为0，线圈上电压为0，线圈中没有电流流过。当系统发生单相接地时，流过接地点的电流是接地电容电流IC与流过线圈的电感电流IL之和。由于IC超前UC90°，而IL滞后UC90°，IC与IL 相位相反，在接地点相互补偿。只要消弧线圈电感量选取合适，就会使接地电流减小到小于发生电弧的最小生弧电流，电弧就不会产生，也就不会产生间歇过电压。

根据消弧线圈中电感电流对接地电容电流的补偿程度不同，可以分为全补偿，欠补偿和过补偿三种补偿方式。

当IL=IC（ωL=1/3ωC）时，接地点的电流为O，这种补偿称全补偿。从补偿观点来看，全补偿应该是最好的，但实际上不采用这种方式。因为系统正常运行时，各相对地电压不完全对称，中性点对地之间有一定电压，此电压可能引起串联谐振过电压，危及电网的绝缘。

当IL＜IC，即感抗大于容抗时，接地点尚有未补偿的电容电流，这种补偿称欠补偿。这种补偿方式也很少采用。因为在欠补偿运行时，如果切除部分线路（对地电容减小，容抗增大IC减小），或系统频率降低（感抗减小IL增大，容抗增大IC减小），都有可能使系统变为全补偿，出现电压串联谐振过电压。

当IL＞IC即感抗小于容抗时，接地点出现多余的电感电流，这种补偿称过补偿。过补偿可以避免出现上述的过电压，因此得到广泛应用。因为IL＞IC，消弧线圈留有一定的裕度，也有利于将来电网发展。采用过补偿，补偿后的残余电流一般不超过5～10安培。运行实践也证明，不同电压等级的电网，只要残余电流不超过允许值（6KV电网，残余电流≤30A、10KV电网，残余电流≤20A、35KV电网，残余电流≤10A）接地电弧就会自动熄灭。

中性点经消弧线圈接地系统，与中性点不接地系统一样，当发生单相接地故障时，接地相电压为零，三个线电压不变，其他两相对地电压也将升高[KF(]3[KF)]倍。因此，发生单相接地故障时的运行时间也同样不允许超过2h。

配电网中性点经消弧线圈接地是指配电网一个或多个中性点经消弧线圈与大地连接，消弧线圈的稳态工频感性电流对电网稳态工频容性电流调谐，目的是使得接地故障残流小，接地故障就可能自清除。因此，中性点不接地系统的优点，中性点消弧线圈接地系统全有并更好些。同样地，中性点不接地系统的缺点，中性点消弧线圈接地系统亦全有仅是出现最大幅值弧光过电压概率小些。这是因消弧线圈降低了单相接地时的建弧率。

消弧线圈接地方式的使用是否成功很大程度上还取决于消弧线圈，跟踪系统，选线装置本身的可靠性。

三、配电网中性点经小电阻接地电力系统运行特点

中性点经小电阻接地与中性点经消弧线圈接地在原理上截然不同。消弧线圈是感性谐振元件，是通过感性电流与容性电流相互补偿，将系统发生单相接地故障时的故障电流限制在较小(<10A)的范围，使故障点易于熄弧。同时，在接地故障时，不破坏系统的对称性，使系统可带相接地故障短时运行。中性点接地电阻是一个耗能元件，是电网对地电容中能量(电荷)的泄放通道，又是系统谐振的阻尼元件，单相接地故障时，通过故障点的电流较大，利用继电保护迅速切除故障线路。