緒論II配電網(wǎng)中性點(diǎn)不同類型接地方式研究目錄TOC\o"1-3"\h\u24900配電網(wǎng)中性點(diǎn)不同類型接地方式研究 1192261.1影響中性點(diǎn)接地方式的主要因素 142031.2不同類型的中性點(diǎn)接地方式 39388圖2-1中性點(diǎn)不接地運(yùn)行方式 413625圖2-2中性點(diǎn)直接接地運(yùn)行方式 528117圖2-3中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地運(yùn)行方式 6201342-4電網(wǎng)中性點(diǎn)經(jīng)小電阻接地電氣簡(jiǎn)化圖 628661圖2-5中性點(diǎn)經(jīng)電阻接地仿真示意圖 721943圖2-6接地阻值為100Ω時(shí)各線路母線電流值 7185801.3消弧線圈并聯(lián)小電阻接地方式 816385圖2-7消弧線圈并電阻的新型接地方式結(jié)構(gòu)圖 9影響配電系統(tǒng)可靠運(yùn)行能力的重要影響因素之一即為中性點(diǎn)接地方式，配電線路發(fā)生單相接地時(shí)短路時(shí)線路跳閘動(dòng)作受中性點(diǎn)接地方式的直接影響。采用不同類型中性點(diǎn)接地方式的配電網(wǎng)在運(yùn)行于健康狀態(tài)時(shí)，對(duì)中性點(diǎn)接地方式并不作出任何的反映措施，而當(dāng)配電網(wǎng)處于故障狀態(tài)時(shí)，尤其是處于較為普遍發(fā)生的單相接而產(chǎn)生較大的區(qū)別。1.1影響中性點(diǎn)接地方式的主要因素1、系統(tǒng)建設(shè)的經(jīng)濟(jì)性及絕緣水平對(duì)于一些中性點(diǎn)不直接接地的電網(wǎng)及配電網(wǎng)系統(tǒng)，若發(fā)生了單相接地故障，非故障相的電壓值會(huì)迅速上升，此時(shí)非故障相的相電壓等效為線電壓。因此，在系統(tǒng)絕緣設(shè)計(jì)過(guò)程中需將系統(tǒng)的線電壓作為絕緣設(shè)計(jì)的重要憑證，110kV及220kV及以上電壓等級(jí)的大容量高壓變壓器的高壓側(cè)繞阻多采用分級(jí)絕緣形式，對(duì)比繞組首端，中性35kV及以下電壓等級(jí)較低的配電網(wǎng)及電網(wǎng)，系統(tǒng)設(shè)計(jì)的絕緣水平對(duì)設(shè)備成本并不產(chǎn)生直接影響。在此類低壓配電網(wǎng)中所應(yīng)用的2、供電可靠性影響因素供電系統(tǒng)持續(xù)電能供給能力是電力系統(tǒng)建設(shè)的重要評(píng)價(jià)指標(biāo)，供電可靠性直接體現(xiàn)了供電系統(tǒng)對(duì)用電側(cè)的供電能力，同時(shí)也是考核供電系統(tǒng)電能質(zhì)量的一項(xiàng)重要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，已經(jīng)成為衡量一個(gè)國(guó)家經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)程度的考核標(biāo)準(zhǔn)之一?；谂潆娋W(wǎng)及電網(wǎng)的歷史數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析可知，單相接地故障占比占據(jù)電力系統(tǒng)線路故障80％以上，也是最為頻繁的線路故障類型。單相接地故障基于故障持續(xù)時(shí)間可分為永久性單相接地故障和暫時(shí)性單相接地故障兩種類型。其中永久性故障多發(fā)生于電纜線路中，而暫時(shí)性故障多發(fā)生于架空線線路中。若線路中發(fā)生永久性故障則需要拉閘停電，進(jìn)行故障排查及檢修。中性點(diǎn)有效接地方式包含直接接地方式以及經(jīng)小電阻接地，若在中性點(diǎn)有效接地的電網(wǎng)中發(fā)生單相接地故障，故障電流較大。此故障電流會(huì)觸動(dòng)保護(hù)裝置，引起線路跳閘。在線路跳閘后，電網(wǎng)的自動(dòng)重合閘裝置會(huì)進(jìn)行重合閘，重合閘成功率能夠達(dá)到80％以上，基于此一般性的瞬時(shí)性故障會(huì)及時(shí)恢復(fù)，并不會(huì)造成線路停電，保證了供電可靠性。若線路發(fā)生了不可恢復(fù)故障即永久性故障，系統(tǒng)若進(jìn)行重合閘操作，將會(huì)受到較大故障電流的沖擊，造成重合閘失敗。若電網(wǎng)或配電網(wǎng)中性點(diǎn)不接地發(fā)生了單相接地故障，系統(tǒng)會(huì)發(fā)出告警信息，對(duì)運(yùn)維人員進(jìn)行提示，如果故障有蔓延趨勢(shì)或存在安全隱患則執(zhí)行停電跳閘動(dòng)作。電網(wǎng)或配電網(wǎng)的中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地，因?yàn)橄【€圈裝置會(huì)補(bǔ)償一部分的故障電流，故在發(fā)生故障時(shí)，保護(hù)裝置或自動(dòng)選線裝置往往不會(huì)發(fā)生動(dòng)作或出現(xiàn)選線錯(cuò)誤，這大大降低了選線精度。針對(duì)此類問(wèn)題，若拉閘停電檢修，會(huì)造成較大的經(jīng)濟(jì)損失。為避免事故的蔓延或擴(kuò)大，必須在停電前對(duì)諸如工業(yè)園區(qū)等重要負(fù)荷進(jìn)行通知或?qū)⑵溥M(jìn)行轉(zhuǎn)移操作。若配電網(wǎng)系統(tǒng)中發(fā)生某一相的接地故障，另外兩相未發(fā)生接地線路的電壓會(huì)突然升高，其絕緣結(jié)構(gòu)可能在短時(shí)間內(nèi)發(fā)生破壞?；谏鲜鲈?，若發(fā)生此類型的故障，不可再持續(xù)運(yùn)行。若要確保配電系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行，配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)需進(jìn)一步加強(qiáng)，調(diào)度控制靈活合理化需進(jìn)一步提升。3、繼電保護(hù)裝置速動(dòng)性及準(zhǔn)確性繼電保護(hù)裝置作為配電網(wǎng)系統(tǒng)中最后一道防線，直接保障電力系統(tǒng)以及運(yùn)維人員的安全。若系統(tǒng)發(fā)生了永久性故障時(shí)，裝置通過(guò)檢測(cè)關(guān)鍵故障電氣特征量，迅速及時(shí)的發(fā)出動(dòng)作信號(hào)，對(duì)故障線路中的保護(hù)開(kāi)關(guān)進(jìn)行跳閘處理，保障故障線路切除于系統(tǒng)之外?；诖耍瑢?duì)繼電保護(hù)裝置的重要考量標(biāo)準(zhǔn)即為準(zhǔn)確性以及速動(dòng)性。但配電網(wǎng)發(fā)生單相接地故障后，如前文所述，不僅要求繼電保護(hù)裝置的高效性，同時(shí)受中性點(diǎn)接地方式的直接影響。若系統(tǒng)采用中性點(diǎn)直接接地的方式，即使發(fā)生瞬時(shí)的單相接地故障且該故障可恢復(fù)，但同樣會(huì)在瞬時(shí)故障點(diǎn)及線路中形成較大的零序電流，保護(hù)裝置在檢測(cè)到該信號(hào)后會(huì)快速動(dòng)作，對(duì)供電線路進(jìn)行拉閘處理，造成了不必要的停電，同時(shí)對(duì)高靈敏度用電負(fù)荷造成較大的經(jīng)濟(jì)損失。若采用單純的經(jīng)消弧線圈接地方式，雖然消弧線圈可補(bǔ)償容性電流，能夠?qū)崿F(xiàn)快速的滅弧處理，但保護(hù)裝置無(wú)法采集足夠的故障電氣特征量，即使發(fā)生了永久性動(dòng)作，可能也不會(huì)進(jìn)行停電處理，嚴(yán)重威脅了系統(tǒng)及人身安全。1.2不同類型的中性點(diǎn)接地方式1.1.1中性點(diǎn)不接地中性點(diǎn)不接地的方式即是直接對(duì)地絕緣，此種方式的優(yōu)勢(shì)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，不需要任何附加設(shè)備裝置，運(yùn)行也較為方便，投資成本較低，適用于架空線路較長(zhǎng)的輻射型或樹(shù)狀的供電網(wǎng)絡(luò)。但中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)若發(fā)生了單相接地故障，流過(guò)故障點(diǎn)的電流也僅為對(duì)地電容電流，數(shù)值較小，非故障相的電壓上升值較小，并不會(huì)形成電流回路，同時(shí)能夠自動(dòng)消弧?；谏鲜鎏攸c(diǎn)，中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)在發(fā)生單相接地故障后，一般可持續(xù)運(yùn)行2h，為故障排除爭(zhēng)取時(shí)間，提升了供電的可靠性。圖2-1中性點(diǎn)不接地運(yùn)行方式1.1.2中性點(diǎn)直接接地中性點(diǎn)直接接地即通過(guò)線纜或其他線路與大地直接相連，中性點(diǎn)時(shí)刻與大地間保持電位相同。若發(fā)生單相接地等故障，系統(tǒng)所產(chǎn)生的故障電流會(huì)通過(guò)中性點(diǎn)快速的傳導(dǎo)到大地。由于中性點(diǎn)與大地之間無(wú)電阻等限流裝置，通常情況下，故障電流的幅值較大，系統(tǒng)中的保護(hù)裝置也可快速的捕獲此故障電氣特征量，從而迅速的做出動(dòng)作，對(duì)該線路的快速開(kāi)關(guān)進(jìn)行拉閘處理，停電后運(yùn)維人員可對(duì)線路進(jìn)行檢修。圖2-2中性點(diǎn)直接接地運(yùn)行方式若配電網(wǎng)采用了中性點(diǎn)直接接地的方式，即使發(fā)生了單相接地故障，系統(tǒng)中所存儲(chǔ)的電能也會(huì)迅速傳導(dǎo)到大地，故障線路的電壓會(huì)發(fā)生變化，但其他健康線路并不會(huì)造成影響，只可能產(chǎn)生瞬時(shí)的波動(dòng)，平均幅值維持不變。此種中性點(diǎn)接地方式的優(yōu)勢(shì)是配電網(wǎng)建設(shè)成本較低，但如前文所述，其缺點(diǎn)也較為明顯，由于其故障特征量較大，繼電保護(hù)裝置會(huì)迅速做出停電處理，即使是可恢復(fù)的瞬時(shí)故障。因此，此種中性點(diǎn)接地方式可能造成保護(hù)裝置的誤動(dòng)作，同時(shí)對(duì)信息系統(tǒng)也存在著較大的電磁干擾。1.1.3中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地方式即是電網(wǎng)或配電網(wǎng)中其中性點(diǎn)和大地之間接入電感型消弧線圈，如圖2-3所示。圖2-3中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地運(yùn)行方式若配電網(wǎng)發(fā)生了單相接地故障，消弧線圈可快速形成感性電流，抵消掉部分接地故障所產(chǎn)生的容性電流，減小接地點(diǎn)的故障電流，因此與大地間產(chǎn)生的電弧可快速熄滅或抑制其產(chǎn)生?；诖耍瑔蜗嘟拥毓收喜灰走M(jìn)一步的蔓延，進(jìn)而導(dǎo)致其他非故障相同樣出現(xiàn)故障，故其供電可靠性也較高。。1.1.4中性點(diǎn)經(jīng)電阻接地方式中性點(diǎn)經(jīng)電阻接地方式是指配電網(wǎng)或電網(wǎng)中性點(diǎn)與大地之間通過(guò)電阻連接，其簡(jiǎn)化拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖2-4所示。中性點(diǎn)經(jīng)電阻接地又分為高阻接地、中電阻和小電阻接地，對(duì)應(yīng)的不同數(shù)值的電阻如表2-1所示，其對(duì)應(yīng)的電阻值與單相接地故障電流間的關(guān)系如下。2-4電網(wǎng)中性點(diǎn)經(jīng)小電阻接地電氣簡(jiǎn)化圖圖2-5中性點(diǎn)經(jīng)電阻接地仿真示意圖圖2-6接地阻值為100Ω時(shí)各線路母線電流值為提升零序電流保護(hù)裝置的速動(dòng)性及靈敏度，中性點(diǎn)經(jīng)電阻接地方式通常選取小電阻接地形式，故障電流控制在100A至1000A等級(jí)，在發(fā)生故障時(shí)，保護(hù)裝置可以快速判別并動(dòng)作，切除控制線路，避免故障蔓延。2-1故障電流與接地電阻間關(guān)系表電阻接地型式高電阻中電阻低電阻電阻阻值/Ω數(shù)百~數(shù)千20~100<20單相接地故障電流/A<1030~300600~10001.3消弧線圈并聯(lián)小電阻接地方式1.3.1消弧線圈并聯(lián)小電阻接地方式的提出基于上述不同類型中性點(diǎn)接地方式優(yōu)劣特性的分析可知并不適合未來(lái)電網(wǎng)及配電網(wǎng)的發(fā)展，因?yàn)橄【€圈所產(chǎn)生的瞬時(shí)電感電流可抵消單相接地故障時(shí)所產(chǎn)生的對(duì)地電容電流，可有效降低故障電流的幅值，瞬時(shí)故障也可自主恢復(fù)，可維持120分鐘內(nèi)的配電網(wǎng)系統(tǒng)運(yùn)行，故現(xiàn)階段中性點(diǎn)接消弧線圈接地的方式廣泛應(yīng)用于電網(wǎng)或配電網(wǎng)中。但是該方法也存在著其固有問(wèn)題：（1）瞬時(shí)故障電流被抑制，保護(hù)裝置難檢測(cè)故障，降低繼保裝置的靈敏性與速動(dòng)性；（2）若是高阻態(tài)接地故障，故障更難以被發(fā)現(xiàn)。如前文所述，若系統(tǒng)采用串聯(lián)電阻接地形式且電阻阻值較小，則發(fā)生故障時(shí)零序電流較大，易于被繼保裝置發(fā)現(xiàn)故障，但此種方式存在的問(wèn)題是會(huì)造成保護(hù)裝置的誤動(dòng)作，配電系統(tǒng)的安全持續(xù)運(yùn)行能力被嚴(yán)重削弱。1.3.2消弧線圈并聯(lián)