浅析配电系统中性点运行方式

黄子信史兰华赵继军

摘要：中性点的运行方式不同，其技术特性和工作条件也不同，因而对运行的可靠性、设备绝缘及其保护措施的影响和要求也不一样。

关键词：配电系统；中性点；接地方式

本文讲述了配电系统中性点接地方式的优缺点及实用范围。确定配电系统中性点的接地方式，应从供电可靠性、内过电压、对通信线的干扰、继电保护，以及确保人身安全诸方面综合考虑。

1中性点接地方式简介

电力系统的中性点接地方式主要分两大类：凡是需要断路器遮断单相接地故障者，属大电流接地方式；凡是单相接地电弧能够瞬间自行熄灭者，属小电流接地方式。大电流接地方式中，主要有：中性点有效接地方式、中性点全接地方式、中性点经低电抗、中电阻和低电阻等接地方式。在小电流接地方式中，主要有：中性点经消弧线圈接地方式、中性点不接地方式、中性点经高电阻等接地方式。

对于110kV及以上的高压、超高压和特高压电力系统来说，主要应限制工频电压的升高和降低绝缘水平，由此带来的经济效益显著。业界对110kV及以上电力系统的中性点接地方式的选择基本保持一致，即采用有效接地方式，即系统在各种条件下应该使零序与正序电抗比为正值并且不大于3，而其零序电阻与正序电抗之比为正值且不大于1。

对于110kV以下的中压电力系统来说，中性点接地方式可以说多种多样，有不接地、经消弧线圈接地、经小电阻接地等方式。对此类电力系统来说，降低绝缘水平产生的经济效益相对较小，工频电压升高的不良影响明显降低，首要问题是限制单相接地故障电流及一系列的危害。

2、配电系统中性点的运行方式

配电系统中性点（配电变压器的中性点）的运行方式有中性点不接地、中性点经消弧线圈接地、中性点经小电阻接地三种。

2.1.中性点不接地系统

配电网的三相导线之间及各相对地之间，沿导线全长都分布有电容，这些电容将引起对地电容电流。三相系统在正常运行时，各相对地的电压是对称的，电容电流为零；当发生单相接地时，故障相对地的电压变为零，中性点对地电压值为相电压，非故障两相的对地电压值升高倍，变为线电压。对地电容电流也较正常时升高倍。在对称三相系统中，单相接地时的接地电流等于正常（未接地）时一相对地电容电流的3倍。

在中性点不接地的系统中，发生单相接地时，系统线电压的大小和相位差仍维持不变。系统电压的对称性未受到破坏。同时，这种系统中相对地的绝缘水平是根据线电压设计的，虽然未故障相对地的电压升高倍，但对设备的绝缘并不危险。因此，中性点不接地系统在发生单相接地时可以带故障继续工作一段时间（规程规定为2小时）。这相对地提高了供电可靠性。但不允许长期工作，因为长期运行时可能引起未故障相绝缘薄弱的地方损坏而造成相间短路。为此，应装设专门的绝缘监察装置以便发现单相接地故障后能迅速处理。

在中性点不接地方式中，中性点对地是绝缘的，接地电流将在故障点形成电弧，一方面，由于电网具有电感和电容，可以形成谐振回路，当发生电弧接地时，可能产生电弧接地过电压和谐振过电压，其值一般可达2.5―3倍相电压峰值，会对设备绝缘造成威胁。另一方面，由于目前普遍使用的小电流接地系统选线装置的选线准确率比较低，因此不能够准确地检测出发生接地故障的线路。发生单相接地故障后，一般采用人工试拉的方法寻找接地点，因此会造成非故障线路的不必要停电。

2.2.中性点经小电阻接地

这种方式就是在中性点与大地之间接入一定阻值的电阻，该电阻与配电线路对地电容构成并联回路，用以释放线路上的过剩电荷来限制电弧接地过电压。中性点经小电阻接地方式中，一般选择电阻的值较小（工程上一般选取10―20Ω）。在系统单相接地时，控制流过接地点的电流在10―500A之间，通过流过接地点的电流来启动零序保护动作，因此可快速切除单相故障线路。中性点经小电阻接地的特点如下：

（1）通过流过接地点的电流来启动零序保护动作，因此可快速切除线路单相故障。工频电压升高时间很短，这对于有累积效应的电缆绝缘有利。

（2）由于电阻是耗能元件，也是电容电荷释放元件和谐振的阻压元件，因此对防止谐振过电压和间歇性电弧过电压保护有一定优越性，电阻也是谐振回路中的阻尼元件，可以限制谐振过电压的形成。

2.3.中性点经消弧线圈接地

在中性点不接地系统中，单相接地电容电流超过规定数值（10KV架空线路10A，电缆线路30A）时，电弧将不能自行熄灭。为了造成故障点的自行灭弧条件，我们应采取减小接地电流的措施。在变压器中性点与大地之间接入消弧线圈，使其提供一个感性电流，用来补偿单相接地的容性电流，在系统发生单相接地时，利用消弧线圈的补偿作用，使接地处的电流减小，这也就减小了单相接地时产生电弧和由它发展为多相短路的可能性。尤其在瞬时性接地时，因为电弧可以很快地熄灭，线路可不被断开。

3中性点接地方式的选择

3.1.中性点不接地方式具有供电可靠性高，对人身及设备有较好的安全性，通讯干扰小，结构简单、运行方便，不需要增加附加电力设备，投资少等优点，比较适用于系统不大、网络结构比较简单、运行方式变化不大的系统。特别适合于10KV架空线路的放射形供电电网。规程规定对架空线路电容电流在10A以下的可以采取不接地方式。

3.2.中性点经小电阻接地，主要优点是过电压小，系统电缆可以选择较低的绝缘水平，以节省投资。对以电缆为主的配电系统，由于电缆很少发生单相接地瞬时故障，比较适宜采用经小电阻接地方式。在采用低电阻接地方式时，对中性点接地电阻的动热稳定必须给予充分的重视，以此保证运行的安全可靠性。规程规定6―35KV主要由电缆线路构成的送、配电系统，单相接地故障电容电流较大时，可采用低电阻接地方式。

3.3.从限制单相接地故障电流的危害性角度出发，则中性点经消弧线圈（自动跟踪补偿）接地方式较其他两种接地方式有一定的优越性。由于消弧线圈能够根据系统的电容电流实时进行补偿，避免发生间歇性电弧接地过电压，因此供电可靠性相对提高。但是自动跟踪消弧线圈的选线准确率还不高，导致需要采用试拉馈线的办法寻找故障点。规程规定：3―10KV钢筋混凝土或金属杆塔的架空线路当单相接地故障电容电流超过10A，3―10KV电缆线路当单相接地故障电容电流超过30A，又需在接地故障条件下运行时，应采用消弧线圈接地方式。

4结语

采用配电网中性点对地绝缘方式简单、供电可靠性较高，但只适应电网电容电流较小情况；采用中性点经小电阻接地方式防雷效果差但能有效抑制电网内过电压；采用中性点经自动消弧线圈接地方式防雷效果较好，能有效抑制弧光接地过电压，提高供电可靠性，但不能消去由断线引起的谐振。