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北京地区配电网接地方式探讨 |
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| 北京地区配电网接地方式探讨 |
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作者：佚名 文章来源：不详 点击数： 更新时间：2008-9-26 20:16:54  |
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摘要：配电网中性点接地方式是涉及电力系统许多方面的综合性技术问题，各种接地方式都有自身的特点。现对北京地区10kV配电网中性点接地方式的运行状况进行分析，提出建议。
关键词：配电网；中性点接地；消弧线圈；小电阻
随着城市电网的不断发展，电缆在城市电网中的使用率越来越高，许多市区变电站的出线已大部分或全部改成电缆线路。电缆线路的大量应用在提高配电网供电可靠性的同时也带来了新的问题，系统电容电流越来越大，给电力设备和电网的安全运行构成了威胁。本文比较、分析了北京电网在用的三种10kV配电网中性点接地方式的特点，提出了自己的一些观点。
110kV配电网中性点接地方式
不同中性点接地方式对电网绝缘水平、过电压幅值及保护元件选择、供电可靠性、继电保护方式、电网建设投资等都会产生不同程度的影响。长期以来，我国10kV配电网一直采用中性点不接地或经消弧线圈接地的运行方式。近年来，由于城市电网发展迅猛，电缆线路逐渐增多，单相接地电容电流急剧上升，导致接地点故障电弧不能熄灭，进而引发设备事故。在这种背景下，中性点经小电阻接地被引入10kV配电网中。
1991年，北京电网首次在左安门变电站引入10kV配电网中性点经小电阻接地。从此，北京10kV电网中性点经小电阻接地与经消弧线圈接地和不接地三种方式并存。
电力系统中性点接地方式的选择是一个系统工程，各地区电网中性点接地方式不尽相同。选择哪一种方式，必须充分考虑地区特点，电网结构，经过技术经济比较后加以确认。
我国早期将电力系统中性点接地方式分为大电流接地系统和小电流接地系统。一般认为接地电弧能自熄自灭的接地系统为小电流接地系统，接地电弧不能自熄自灭的接地系统为大电流接地系统。因接地电流大小难以用电力系统中性点接地方式分类来明确界定，因此改成为中性点有效接地系统和中性点非有效接地系统。
中性点有效接地系统，包括直接接地和经低值电阻器或低值电抗器接地。在中性点有效接地系统中，发生单项接地故障时，故障相提高较大故障电流，其值最大可超过三相短路时的故障电流。
中性点非有效接地系统，包括经消弧线圈接地、高阻接地、高阻抗接地和不接地。在中性点非有效接地系统中，一相接地时，非故障相对地电压可升高至线电压，接地点故障电流较小。
DL/T620-1997《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》中，关于中性点接地的规定如下：
3~10kV不直接连接发电机的系统和35、66kV系统，当单相接地故障电容电流不超过下列数值时，应采用不接地方式；当超过下列数值又需要在接地条件下运行时，应采用消弧线圈接地方式：3~10kV钢筋混凝土或金属杆塔的架空线路构成的系统和所有35、66kV系统，10A；3~10kV非钢筋混凝土或非金属杆塔的架空线路构成的系统，当电压为3kV或6kV时，30A；10kV时，20A；3~10kV电缆线路的系统，30A。
3~35kV主要由电缆构成的送、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，但应考虑供电可靠性的要求、故障时瞬态电压、瞬态电流对电气设备的影响，对通信的影响和继电保护技术要求和本地的运行经验。
规程对于各种情况已有明确规定，但在实际工作中还须结合地区电网实际情况来做出决断。北京地区就明确规定，城区四环以内、奥运规划地区及经济开发区的10kV配电网中性点可采用经小电阻接地方式。
2中性点不接地系统特点
电网发生单相接地故障时稳态工频电流小，如雷击绝缘时可自动清除，无需跳闸；如金属性接地，可单相接地运行，电网不间断供电，提高了供电可靠性；接地电流小，跨步电压和接地电压就小，对信息系统的干扰和低压网的反击就小。
与中性点经小电阻接地系统相比，产生的过电压高（弧光过电压和铁磁谐振过电压），对设备绝缘击穿的概率大；间歇性电弧接地故障时产生的高频谐振振荡电流大，易引发相间短路；故障定位较难，不利于快速处理事故；不接地系统所有电气设备的绝缘均按线电压考虑，从设备制造方面来考虑，它的投资相对较大。
3中性点经消弧线圈接地系统特点
当系统电容电流较大时，接地点的故障电流已不能自动熄灭，采用消弧线圈可补偿电容电流，使故障点的故障电流小于10A，电弧可自行熄灭；由于残流较小，系统可带故障点运行，提高供电可靠性；使用消弧线圈可降低系统由于接地引起的弧光过电压发生的概率。
消弧线圈并不能降低弧光过电压的最大值，只能降低高幅值过电压发生的概率；弧光过电压及接地故障电流是高频暂态过程，而消弧线圈工作是建立在工频基础上的。电网电容和消弧线圈电感电流在高频下的特性是完全不同的，难以互相补偿；系统谐波电流难以补偿；经消弧线圈接地系统所有电气设备的绝缘均按线电压考虑，从设备制造方面来考虑，它的投资相对较大。
一般来说，消弧线圈补偿起始电流较大，不能满足变电站初期投入消弧线圈的要求。当变电站带满负荷后，系统电容电流较大，消弧线圈的补偿电流又不够。难以同时兼顾工程初期和工程终期的需要。
计算电容电流与实际电容电流误差较大，多数变电站是电缆和架空混合的供电网络，计算电容电流很难做到准确。近几年，北京电网已大量使用自动跟踪补偿装置，很好的解决了这一问题。
有些配电网在整个接地电容电流中含有一定成分的5次谐波电流，其比例高达5％~15％，正常情况下，消弧线圈是无法补偿谐波电流的。
电容电流应就地补偿问题。《北京电力公司消弧线圈运行管理规定（试行）》中明确规定，不宜将多台消弧线圈装置集中安装在同一段母线（变压器中性点）上；开闭站母线系统电容电流计算值大于30A时，应在当地进行补偿。对于不能就地补偿，电容电流又较大时，中性点接地方式应考虑采用经小电阻接地。
4中性点经小电阻接地系统特点
内部过电压（含弧光过电压和谐振过电压）水平低，使电网的安全性、可靠性提高；经小电阻接地系统的接地故障电流一般为100~1000A，故障定位容易，可以正确迅速切除故障；接地系统的设备长期运行在相电压状态，所以设备制造时，其绝缘只需按相电压考虑，减少了设备的制造费用，也就节省了电网建设投资。由于北京地区现在还是混网，也就是中性点经消弧线圈接地和经小电阻接地同时存在，电气设备的绝缘还是按不接地系统考虑，所以，在电网建设投资节省方面还不明显。
因接地故障电流为100~1000A，地电位升高比中性点不接地系统和中性点经消弧线圈接地系统高；接地故障线路迅速切除，中断对用户供电，影响供电可靠性。
众所周知，中性点接地方式的不同，会对配网供电可靠性产生一定程度的影响。中性点不接地或经消弧线圈接地系统发生单相接地时，如果是瞬时故障，系统的电容电流经消弧线圈补偿后的残余电流小到电弧能够自行熄灭，故障自行消除。如果是永久性故障，该系统可带单相接地故障运行2（或以上）h，获得足够时间排除故障，以保证对用户的不间断供电。但这一优势在以电缆为主的城市配电网中并不突出。电缆故障原因，从统计情况看，主要是绝缘老化、电缆质量、外力破坏等永久性故障。也就是说，电缆网故障大部分是永久性故障，架空网则瞬时故障较多。从目前以改小电阻接地方式的变电站实际运行情况分析，保护装置配置得当，可不降低供电可靠性。
接地故障电流及运行中的零序电流，对临近通信线路感性耦合产生纵电势。三相产生的不对称电压，对临近的通信线路容性耦合产生静电感应电压。接地故障电流使地电位升高通过接地电极之间的阻性耦合在接地的电信线路上产生直接传递或称为阻性耦合。这些因素都可以影响通信质量，使电话产生杂音，电报信号和数据传输失真。
人身触电是否能造成伤亡的关键在于触电者接触带电体的方式和脱离带电体的时间。中性点不接地或经消弧线圈接地系统发生单相接地不立即跳闸，对于误碰带电线路且不易立即脱离电源的人会带来较大危险，而对中性点经小电阻接地系统发生金属性单相接地时，由于接地时间短，保护能正确及时动作使触电人员及时脱离电源，所以尽管接地电流较大，但给人身造成的伤害相对而言会比较小，但如果零序保护无速断保护时，对于触电人员来说也是比较危险的，此时仍会给触电者带来较大危险。
5结束语
配电网中性点接地方式的选择是具有综合性的技术问题，选择哪一种接地方式应结合电网的具体情况，考虑电网的发展，通过技术经济比较加以确定。对于电容电流较小的配电网可采用不接地方式，对于电容电流较大、以架空线路为主的配电网应选择自动跟踪消弧线圈接地方式，对以电缆为主的配电网，中性点经电阻接地是优先选择的接地方式。
参考文献
[1]董振亚.城市配电网中性点接地方式的发展和改进.中国电力，1998（8）.
[2]DL/T613－1997.交流电气装置的过电压保护和绝缘配合，北京.中国电力出版社，1997.
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