PAGE15電力系統(tǒng)中性點(diǎn)接地方式研究目錄摘要 11引言 32中性點(diǎn)不同接地方式的特點(diǎn) 32.1中性點(diǎn)直接接地方式 32.2經(jīng)消弧線圈接地方式 32.3中性點(diǎn)不接地方式 43對(duì)幾種接地方式選擇的分析 53.1中性點(diǎn)不接地方式 53.2中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地方式 53.3中性點(diǎn)經(jīng)小電阻接地方式 64總結(jié) 7注釋 8參考文獻(xiàn) 9PAGE46摘要在城市供電中，配電網(wǎng)是最關(guān)鍵的一個(gè)部分，它的工作內(nèi)容是從變電站獲得電能，通過線路進(jìn)行輸送、通過變壓器交換、通過一些設(shè)備保護(hù)用電的安全等，將電能安全地傳給了客戶。電力系統(tǒng)中性點(diǎn)的接地模式直接關(guān)系到電網(wǎng)的安全、可靠。針對(duì)目前集中電網(wǎng)中性點(diǎn)接地的現(xiàn)狀，對(duì)其特點(diǎn)和工作原理進(jìn)行了細(xì)致的比較，找出最適合的接地方式，以減小短路電流、降低電網(wǎng)過電壓、減小通訊干擾。關(guān)鍵詞：電力系統(tǒng)；中性點(diǎn)；接地方式1引言中性點(diǎn)接地方法是一種將中性點(diǎn)接地的方法。按其特定方式，可將其劃分為有功和無功兩類；將有源接地方式劃分為低阻接地方式和直接接地方式兩種；因其具有很大的短路電流，因此一般稱之為大電流接地。在電力系統(tǒng)中，電力系統(tǒng)的接地方式主要有三種：小電流接地、小電流接地和不接地。按接地形式可劃分為直接接地，中性點(diǎn)不接地，消弧線圈接地，經(jīng)電阻接地。從技術(shù)，安全，經(jīng)濟(jì)等方面，對(duì)一個(gè)特定的電力系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)選[1]。21世紀(jì)以來，配電網(wǎng)中性點(diǎn)接地運(yùn)行方式成為國家有關(guān)部門關(guān)注的熱點(diǎn)，配電系統(tǒng)與電網(wǎng)結(jié)構(gòu)、繼電保護(hù)、絕緣配合、電壓等級(jí)、電磁兼容等有著很大聯(lián)系。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們?cè)絹碓揭蕾囯?，人們的日常生活和生產(chǎn)都離不開電。所以，加強(qiáng)對(duì)電網(wǎng)的安全性和穩(wěn)定性的研究，對(duì)于我國的電力企業(yè)來說，是一項(xiàng)非常有意義的任務(wù)。在城市供電中，配電網(wǎng)是最關(guān)鍵的一個(gè)步驟，它的工作是從變電站獲得電能，通過線路進(jìn)行輸送，通過變壓器交換，通過一些設(shè)備保護(hù)用電的安全等，將電能安全地傳遞給用戶。配電網(wǎng)按其所處的電網(wǎng)，可分為低壓、中壓、高壓三類。上個(gè)世紀(jì)60～70年代，大多數(shù)地方都已實(shí)現(xiàn)10kV配電系統(tǒng)的升級(jí)。在中國，將大致的配電網(wǎng)劃分成三等，其中，高壓配電網(wǎng)的電壓是：110kV、35kV(23kV)；中低壓配電系統(tǒng)的供電壓力為：10KV(6.6KV)；高壓配電系統(tǒng)的工作壓力為：380伏/220伏.10kV中壓配網(wǎng)是一種廣泛使用的配電網(wǎng)絡(luò)，在整個(gè)供網(wǎng)中占有十分關(guān)鍵的位置，其中電力的安全和電力的輸送品質(zhì)尤為關(guān)鍵。據(jù)數(shù)據(jù)顯示，在配網(wǎng)中，出現(xiàn)事故的比率很高。因此，對(duì)10kV配網(wǎng)的接地模式進(jìn)行深入的分析，對(duì)于電力系統(tǒng)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)以及對(duì)其進(jìn)行的故障預(yù)報(bào)有著非常重大的作用。2中性點(diǎn)不同接地方式的特點(diǎn)2.1中性點(diǎn)直接接地方式在電力系統(tǒng)發(fā)生以中線方式的單相接地故障時(shí)，如果中間點(diǎn)之外有其他接地點(diǎn)，則構(gòu)成短路環(huán)，造成接地故障電流大，這時(shí)應(yīng)迅速切斷電源，避免對(duì)供電設(shè)備造成損害，導(dǎo)致電力供應(yīng)不穩(wěn)定，導(dǎo)致斷電，大量的故障是由單相接地所引起，這些故障大多是暫態(tài)的，從而使電網(wǎng)的可靠性下降，從而造成電源不正常。但是，這種接線方法在發(fā)生單相接地時(shí)，會(huì)對(duì)電網(wǎng)中線的牽拉產(chǎn)生一定的作用，使得無故障相對(duì)地電壓不會(huì)顯著升高（通常在標(biāo)準(zhǔn)工作電壓的140%以下），從而有利于系統(tǒng)的絕緣。2.2經(jīng)消弧線圈接地方式在地與地之間設(shè)置一個(gè)帶有空氣間隙的可調(diào)式電抗器叫做經(jīng)消弧線圈接地。當(dāng)配電網(wǎng)絡(luò)中出現(xiàn)單相接地時(shí)，可以用消弧線圈中的感生電流對(duì)接地所產(chǎn)生的電容電流進(jìn)行補(bǔ)償，從而使接地故障時(shí)的剩余電流變成一個(gè)數(shù)值比較低的剩余電流，從而使接地電弧更易于被撲滅。由于采用了消弧線圈，殘余電流熄弧后，電壓恢復(fù)的初速下降，失效階段的恢復(fù)時(shí)間增加，恢復(fù)電壓的最大值也得到了有效的控制，防止了再次燃燒的接地電弧，實(shí)現(xiàn)了完全熄弧。其特點(diǎn)是即使出現(xiàn)了單相接地故障，本裝置也能按規(guī)范要求持續(xù)工作2個(gè)鐘頭而不出現(xiàn)短路。根據(jù)現(xiàn)場觀測和專家的分析，發(fā)現(xiàn)在10A以下的接地電流下，電弧可以自動(dòng)熄弧，因?yàn)橄【€圈的感生電流可以抵消接地點(diǎn)的電容電流，在適當(dāng)?shù)那闆r下，電弧可以自動(dòng)熄弧。在中壓電網(wǎng)中，隨著饋電回路的增多，接地失效的可能性越來越大，但由于可以對(duì)接地電流進(jìn)行補(bǔ)償，不會(huì)造成電力系統(tǒng)的相間故障。綜合以上分析結(jié)果表明，用消弧線圈接地方法與采用中線用小電阻接地方法進(jìn)行接地比較，其可靠性較高[2]。2.3中性點(diǎn)不接地方式目前國內(nèi)6-10kV及部分35kV高壓電網(wǎng)大多采取不接地的方法。由于無接觸的中性點(diǎn)，接地電容在很大程度上決定了故障點(diǎn)的接地電流。在普通的架空網(wǎng)絡(luò)中，接地電流通常不超過10安，而在有線網(wǎng)絡(luò)中，它的容量可以是10-10安。其特點(diǎn)在于:當(dāng)發(fā)生了一次小電流接地后，三相之間的相位差、幅度不發(fā)生變化，三相之間的電壓保持了均衡，因此可以保證電網(wǎng)長期穩(wěn)定運(yùn)行。然而，為確保故障不會(huì)進(jìn)一步擴(kuò)展，防止更大范圍內(nèi)出現(xiàn)更大范圍的單相電弧接地及相間短路，進(jìn)而造成電力系統(tǒng)的癱瘓，一般在指定的失效地點(diǎn)不能超過2個(gè)小時(shí)。由于中繼線的隔離，會(huì)將很多的電量儲(chǔ)存在對(duì)地電容之中，如果出現(xiàn)了問題，那么對(duì)地電阻內(nèi)含有的電量就會(huì)超出自身的能力，就會(huì)產(chǎn)生更高的電壓，從而危及到設(shè)備的絕緣。此外，由于電網(wǎng)中有電容器、電感器等器件，在斷路后發(fā)生短路，極易發(fā)生線性共振或鐵磁共振，引起共振過電壓。表2.1中性點(diǎn)不同接地方式的綜合比較接地方式不接地消弧線圈接地高電阻接地低電阻接地直接接地屬性小電流接地大電流接地適用范圍中壓電網(wǎng)中壓電網(wǎng)10A＜Ic≤150A僅適用于Ic＜10A規(guī)模較小的中壓電網(wǎng)中壓電纜線路為主100A≤Ic≤1000A僅超高壓及特高壓系統(tǒng)中暫態(tài)過電壓3.2倍標(biāo)幺值2.8倍標(biāo)幺值2.5倍標(biāo)幺值2.5倍標(biāo)幺值2.5倍標(biāo)幺值非故障相對(duì)地電壓以上過補(bǔ)償時(shí)為倍欠補(bǔ)償時(shí)有諧振危險(xiǎn)以上以上1.3倍以上單相接地電流小最小小較大大接地保護(hù)較難困難難較好可靠繼電保護(hù)配合可可最好好好發(fā)展為多重故障可能可能少較好少故障損失小小小大大供電可靠性高高好低低由上表可以看出，以上各種接地方法的優(yōu)缺點(diǎn)有很大的差別，因此在實(shí)際操作中要結(jié)合電網(wǎng)的具體條件來確定最佳的接地方式。在使用消弧線圈的情況下，通過消弧繞組的電感器，使補(bǔ)償?shù)碾妷翰荒鼙３趾愣?，主要有三種：欠補(bǔ)償，全補(bǔ)償和過補(bǔ)償，全補(bǔ)償?shù)目赡苄院艽?，所以完全補(bǔ)償是不可能的，但目前已有研究將阻尼電阻加入到自動(dòng)跟蹤補(bǔ)償系統(tǒng)中，從而達(dá)到完全補(bǔ)償。（2）無接地會(huì)增加發(fā)生地線過電壓和斷續(xù)電弧的可能性，當(dāng)發(fā)生單相接地故障時(shí)，三相的相位和電壓的幅值不會(huì)發(fā)生變化，三相系統(tǒng)仍然處于均衡狀態(tài)，因而在短期內(nèi)能夠正常工作。（3）在中線接地時(shí)采取低阻接地方法，可減少電弧接地過電壓，確保線路電壓值的正常穩(wěn)定。由于非接地模式下的電流比失效線路上的電流要少，因此零序過流保護(hù)的靈敏度得到了很大的提高，一旦出現(xiàn)錯(cuò)誤，將立即做出相應(yīng)的反應(yīng)。3對(duì)幾種接地方式選擇的分析3.1中性點(diǎn)不接地方式對(duì)兩個(gè)郊區(qū)變電站進(jìn)行了調(diào)查，發(fā)現(xiàn)線路所占比例低于10%，地容流量都在10A以內(nèi)，但由于線路改造和架空線路的增加，線路總電流達(dá)到了10A左右，故在改造前后進(jìn)行了電容電流試驗(yàn)。目前主流電容式電流測試儀對(duì)無消弧線圈的檢測更為精確，能夠從PT二次開孔注入異頻信號(hào)，而不會(huì)影響系統(tǒng)的正常工作。對(duì)變電站全區(qū)間母線接地電容電流大于10A的情況，應(yīng)注意操作模式盡可能避免在并聯(lián)運(yùn)行時(shí)攜帶全部負(fù)載，特別是線路長度更大的負(fù)載。如有消弧線圈升級(jí)改造后被淘汰，在變電站許可的條件下，可采取立舊的方法作為后備，必要時(shí)可以使用[4]。關(guān)于不連接地面的方法，提出了以下幾點(diǎn)建議：（1）PT改造后的鐵磁諧振過電壓控制方案針對(duì)不接地系統(tǒng)，3PT采用4PT接線模式，即在3PT的中性點(diǎn)增加一個(gè)零序PT，用短路阻抗取代勵(lì)磁阻抗，從理論上和實(shí)際應(yīng)用上都表明，這是一種更加有效的減小鐵磁諧振的方法。要指出的是，若在用戶側(cè)或其它聯(lián)接母線上有直接接地中性點(diǎn)的PT，只將變電站母線改造為4PT，則不能有效。對(duì)于4PT不能全面改造的情況下，建議在PT中性點(diǎn)上增加一個(gè)非線性電阻進(jìn)行消諧。目前，對(duì)變電站二次調(diào)諧設(shè)備的投資并不高。（2）關(guān)于故障選線設(shè)備的建議，在架空線路占主導(dǎo)地位的市郊變電所，在一次母線不超過四條的情況下，由手動(dòng)選擇和調(diào)度員進(jìn)行選擇，仍然可以采用。在可能的條件下，可以將選線不正確的選線設(shè)備，改為農(nóng)村電網(wǎng)變電站，在無接地系統(tǒng)中，常規(guī)的選線設(shè)備仍然具有很高的選線精確度（非高過渡電阻接地）。對(duì)于出線回?cái)?shù)多的情況，應(yīng)增加選線設(shè)備，以避免經(jīng)常切換，降低運(yùn)行過電壓，增加電源的可靠性。3.2中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地方式統(tǒng)計(jì)最近幾年的跳閘率，消弧線圈動(dòng)作次數(shù)，故障選線裝置，設(shè)備損失率，以及消弧線圈設(shè)備，選線裝置的種類，分類，統(tǒng)計(jì)，并根據(jù)具體的條件決定對(duì)其進(jìn)行改進(jìn)。要根據(jù)事故發(fā)生的程度來確定變電站是否有必要進(jìn)行改造。尤其是發(fā)生電纜和PT事故頻率較高的變電站，要重點(diǎn)分析原因，避免簡單的更換事故設(shè)備的方法來排除故障。（1）預(yù)調(diào)和調(diào)整模式消弧線圈接地方式的變電站應(yīng)特別留意此操作模式的消弧線圈，因其具有一定的阻尼阻箱，故宜把它換成一個(gè)能有效抑制中繼線高和虛地的電阻盒，并能在一定程度上減少漏警率。它能在任何時(shí)候都工作，避免了因常投切定值電阻盒而引起的故障，也避免了因定值不配合而引起的工頻共振。（2）相控自動(dòng)跟蹤調(diào)諧消弧線圈相控（高阻變壓器）消弧線圈，在正常工作時(shí)，遠(yuǎn)離共振點(diǎn)，減少發(fā)生工頻共振的機(jī)率；當(dāng)出現(xiàn)故障時(shí)，快速調(diào)節(jié)到接近共振點(diǎn)的位置，要求輸入速度要足夠快，否則短路一次就無法得到有效的補(bǔ)償。在此工作模式下，可控硅應(yīng)處于完全接通狀態(tài)，若處于完全斷開時(shí)，則不能完全消除鐵磁共振現(xiàn)象。小電流接地選線設(shè)備，即傳統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)選線設(shè)備，不適用于消弧線圈接地系統(tǒng)，應(yīng)進(jìn)行重新設(shè)計(jì)，并運(yùn)用了綜合判據(jù)的瞬穩(wěn)態(tài)聯(lián)合辨別法來進(jìn)行線路選擇，對(duì)已經(jīng)使用了綜合辨別標(biāo)準(zhǔn)來選擇線路的，根據(jù)選線的精確性，確定能否繼續(xù)使用。對(duì)于選線裝置精度不高，電纜意外頻繁的變電站，可以采取消弧線圈并聯(lián)電阻選線，其選線精度高，但在改造中要增加并聯(lián)電阻，并聯(lián)電阻的投切和零序變壓器的改造，從根本上說，這是一種能在短期內(nèi)從低電流接地系統(tǒng)轉(zhuǎn)變成大電流系統(tǒng)來判別故障線路的一種方法。3.3中性點(diǎn)經(jīng)小電阻接地方式經(jīng)多年來的實(shí)際工作表明，使用低阻接地能夠降低單相接地時(shí)的無缺陷相過電壓，抑制弧光接地過電壓，消除PT諧振過電壓以及大部分的斷線諧振過電壓，避免了在單相接地時(shí)出現(xiàn)的相之間的短路，極大的降低了過電壓級(jí)別，提升了電力網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行可靠性。其主要是因?yàn)榇罅坎捎昧穗娎|和隔離的高架電線，瞬間失效大大減少，而且缺少高效、快捷的選線設(shè)備。電纜線路中的一個(gè)節(jié)點(diǎn)是接地的，由于大電流產(chǎn)生的電弧會(huì)將電纜燒毀，影響到鄰近的電纜溝，造成事故或引起火災(zāi)；造成接地電勢（跨越電壓）高于安全容許值。最大的缺點(diǎn)就是，在有架空線路的情況下，即使是完全有線的輸電系統(tǒng)，單相短路的頻率也會(huì)比無有功的情況下有明顯的提高。如果沒有實(shí)現(xiàn)環(huán)網(wǎng)電力供應(yīng)，或者沒有安裝重合閘，那么跳閘率就會(huì)大幅提高。通過零序保護(hù)快速斷開小電阻接地，可以很好的解決上述問題。對(duì)小電阻接地方法進(jìn)行改進(jìn)，是一個(gè)系統(tǒng)工程，需要大量的人力、物力和財(cái)力。電力系統(tǒng)規(guī)劃屬于線纜網(wǎng)絡(luò)開發(fā)地區(qū)，必須按照分區(qū)進(jìn)行分區(qū)改造，在同一規(guī)劃范圍內(nèi)采取同樣的接地方式，以便于負(fù)載轉(zhuǎn)移。改造時(shí)要采取“自下而上”的方法，也就是說，10kV母線的低電阻接地系統(tǒng)在改造前，要對(duì)母線內(nèi)的開關(guān)站、配電室、用戶等進(jìn)行零序防護(hù)的改裝（包括低電壓接地），對(duì)零序保護(hù)進(jìn)行整定和調(diào)試，除常規(guī)保護(hù)結(jié)構(gòu)外，還應(yīng)設(shè)置兩級(jí)零序電流保護(hù)，以供備用。饋線均需進(jìn)行零序保護(hù)改造，特別是配有架空線路時(shí)，應(yīng)安裝自動(dòng)合閘，避免因瞬時(shí)故障而導(dǎo)致的斷電事故。4總結(jié)與配電自動(dòng)化系統(tǒng)相聯(lián)系，在各個(gè)等級(jí)的線路和分支線路上都設(shè)置了一個(gè)故障指示儀，它可以對(duì)出現(xiàn)的問題進(jìn)行顯示，從而可以在發(fā)生了問題之后，對(duì)問題進(jìn)行準(zhǔn)確的定位，同時(shí)，還可以將問題的指示信號(hào)傳送到監(jiān)督中心，這樣就可以極大地減少問題的發(fā)現(xiàn)。也可以與攜帶式的DC注射型的斷路器相結(jié)合，找到斷路器的斷路器。為確保電力供應(yīng)的可靠，對(duì)重點(diǎn)負(fù)載應(yīng)采取兩個(gè)或多個(gè)回路的方式。在涉及到架空線時(shí)，應(yīng)安裝重合開關(guān)，以降低瞬間失效造成的斷電。對(duì)中性點(diǎn)的小電阻接地模式進(jìn)行初步的改進(jìn)，在初級(jí)裝置上，增加了一個(gè)電阻盒和一個(gè)開關(guān)，改進(jìn)的最大工作量來自于繼電保護(hù)，包括零序CT、PT，以及安裝了一個(gè)錯(cuò)誤的標(biāo)志，這個(gè)都可以在配電網(wǎng)的改進(jìn)中進(jìn)行，甚至對(duì)于消弧線圈的工作模式也具有現(xiàn)實(shí)的指導(dǎo)作用，在達(dá)到一定的要求之后，再進(jìn)行小阻力的試驗(yàn)，并進(jìn)行總結(jié)。通過增大消弧線圈容量，增設(shè)消弧線圈，實(shí)行母線分區(qū)，確保有適當(dāng)?shù)倪^補(bǔ)償模式。針對(duì)選擇不正確的選線設(shè)備，采用并聯(lián)消弧線繞組的方法，在各個(gè)等級(jí)的導(dǎo)線和支路上，都設(shè)置了一個(gè)錯(cuò)誤的指示儀，因?yàn)樵诎l(fā)生錯(cuò)誤之后，將一個(gè)電阻放進(jìn)去，將會(huì)使零序電流大幅度地增大，從而達(dá)到正確的選擇，從而進(jìn)一步減少了尋找和判斷的速度，同時(shí)，還可以與一臺(tái)便攜的DC注射型錯(cuò)誤測試儀相結(jié)合，幫助尋找錯(cuò)誤的原因。同時(shí)，還應(yīng)把所有的消弧線圈的脫諧度、電容電流等的工作數(shù)據(jù)，傳送到監(jiān)視中心，便于安排工作人員對(duì)現(xiàn)場的裝置工作情況掌握，如果裝置出現(xiàn)了問題或者出現(xiàn)了一些不正常的情況，就會(huì)發(fā)出警報(bào)，這樣就可以對(duì)裝置進(jìn)行維護(hù)和替換。如果不能做到數(shù)據(jù)上載，那么在巡視過程中，對(duì)于違反操作規(guī)定的操作情況，可以通過照片上載，以便安排維修人員能夠更好地理解和解決。通過增大消弧線圈容量，增設(shè)消弧線圈，實(shí)行母線分區(qū)，確保有適當(dāng)?shù)倪^補(bǔ)償模式。針對(duì)選擇不正確的選線設(shè)備，采用并聯(lián)消弧線繞組的方法，在各個(gè)等級(jí)的導(dǎo)線和支路上，都設(shè)置了一個(gè)錯(cuò)誤的指示儀，因?yàn)樵诎l(fā)生錯(cuò)誤之后，將一個(gè)電阻放進(jìn)去，將會(huì)使零序電流大幅度地增大，從而達(dá)到正確的選擇和錯(cuò)誤的目的，從而減少了尋找和判斷的速度，同時(shí)，還可以與一臺(tái)便攜的DC注射型錯(cuò)誤測試儀相結(jié)合，幫助尋找錯(cuò)誤的原因。同時(shí)，還應(yīng)把所有的消弧線圈的脫諧度、電容電流等的工作數(shù)據(jù)，傳送到監(jiān)視中心，便于安排工作人員對(duì)現(xiàn)場的裝置工作情況掌握，如果裝置出現(xiàn)了問題或者出現(xiàn)了一些不正常的情況，就會(huì)發(fā)出警報(bào)，這樣就可以對(duì)裝置進(jìn)行維護(hù)和替換。如果不能做到數(shù)據(jù)上載，那么在巡視過程中，對(duì)于違反操作規(guī)定的操作情況，可以通過照片上載，以便安排維修人員能夠更好地理解和解決。中性點(diǎn)接線模式的選取是一項(xiàng)綜合性的問題，它要求對(duì)這個(gè)理念有深刻的理解和多種的計(jì)算。系統(tǒng)在中性點(diǎn)接地方式的選擇上有多種方式，每種方式考慮的側(cè)重點(diǎn)不同，要根據(jù)工程實(shí)際情況，選擇技術(shù)上可靠、經(jīng)