关于配电网中性点接地方式的分析

（2）自动跟踪补偿消弧装置与电网的继电保护配置问题

自动跟踪补偿消弧装置对电网继电保护的影响主要是对电网绝缘监察的影响，因为以往绝缘监察信号的保护整定大多是15V，即当电网的不对称电压达到相电压的15%时，就报系统接地信号，但有些型号的自动跟踪补偿消弧装置在测量和跟踪时，有时在短期内要过谐振点，这样中性点位移电压即不对称电压，在短时间内可能高达相电压30-40%，这时变电所绝缘监察信号就会报系统接地造成误判断，因而这也是需要解决的问题。

（3）中性点长期位移电压问题

由于自动跟踪补偿消弧装置的结构和原理不同，有些会对电网的中性点长期位移电压造成影响，比如有些型式的自动跟踪补偿消弧线圈，没有阻尼电阻，投入电网后，如把残流控制的小，中性点位移电压就会偏高，为了解决中性点位移电压过高的问题，往往不得不把残流放大，但残流放大后又会影响熄弧，这个问题也是需认真研究的问题。

（4）状态识别问题 （5）多台并联问题 （6）噪声问题 （7）抗干扰问题

以上这些问题都是需要我们认真研究和探讨的问题。

1.2 国内外中性点接地方式的概况

1.2.1 历史回顾

建国以来,城市配电网中性点大都采用不接地或经消弧线圈接地的运行方式,提高了城市配电网供电可靠性。长期以来的运行经验证明:上述做法对以架空线路为主的配电网,是十分适宜的。由于架空线路易受外力、雷击、树木和大风等影响而经常造成故障,若为单相接地故障,一般允许连续运行2h或更长一点时间,且由消弧线圈的补偿作用,使故障点的电弧缩小,发生相间短路故障的机会也相对减少;即使发生短路故障引起线路跳闸,其中大部分属于瞬时性故障,一般均可借助自动重合闸的作用,而保证对用户的不间断供电(成功率平均为70%～80%)。对电缆线路而言情况就大不相同了,因为电缆线路不管是单相或相间发生故障(发生瞬间故障的概率很低),都应停电找出故

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障点后进行检修,所以对电缆线路发生故障跳闸后,一般不允许重合送电,主要靠环网或双电源来保证对用户的不间断供电。

随着城市配电网的高速发展,网络结构开始发生很大的变化。特别是改革开放以来,城市配电网中电缆线路的比例逐年上升,使系统的电容电流数值大幅度增加;其次是配电网中的谐振过电压频繁出现,曾引起一些电气设备绝缘损坏和避雷器爆炸等事故;加之有些城市高压架空配电线路发生一相断线事故,由于线路不跳闸,就有可能引起严重的人身触电伤亡事故等。针对以上情况,有些城市已先后将部分城市配电网(包括10、20、35kV以电缆为主的)中性点改为小电阻接地的运行方式,并紧密结合城市电网改造不断扩大应用范围,如北京、上海、天津、广州、苏州、深圳和珠海等城市,都已取得了一定的运行经验。在今后大规模进行城市电网改造的进程中,这种小电阻接地方式肯定会越来越多,是必然的发展趋势。但这并不是对消弧线圈作用的否定,相反国内还有很多单位下大力量研究改进和不断完善原有的各种中性点的接地运行方式,使之更加安全可靠。

如北京地区在1959年前后,曾将2座变电站的供电区域内10kV配电网的中性点,改为经消弧线圈和电阻并联接地方式,正常时经消弧线圈接地运行(电阻断开),当系统发生永久性单相接地故障时,则经40s后自动投入电阻,同时靠自动装置将消弧线圈退出运行,而将发生了永久性故障的配电线路跳闸,以减少发生触电事故的可能性。进入80年代以后,很多城市在消弧线圈接地系统中,还推广采用了自动选线装置,能及时将发生故障的线路自动寻找并切除,以保证系统正常运行。同时不少地区还开始推广采用自动跟踪、自动调谐(带电情况下调节消弧线圈分头)的消弧线圈接地系统,使配电网经常处在最佳补偿状态下运行。也有的地区由于系统电容电流较小,将配电网中性点由不接地改为高电阻接地的运行方式,这对降低内部过电压、减少产生谐振的可能性及提高供电可靠性等方面均有裨益,业已取得较为满意的结果。总之,以上配电网中性点的各种接地方式,都是根据每个地区的具体情况,本着安全可靠和经济实用的原则及因地制宜的方针选择采用的。1997年原电力部颁布的电力行业标准DL/T620—1997中,已对此作出明确规定,并强调必须因地制宜,切不可实行一刀切,这是完全符合其国情的一个标准。

1.2.2 国外信息

世界各国的城市配电网中性点接地方式,每个国家和一个国家中的不同城市都不

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尽相同,主要是根据自己的运行经验和传统做法来确定的。

第一次世界大战时期,德国首先发明了消弧线圈,当时该国对各种电压等级的电网中性点广泛采用了消弧线圈接地方式(也称谐振接地方式),电网电压范围为30～220kV,后因220kV电网中事故较多,60年代初就不再应用消弧线圈了。在柏林市的30kV电网中,共有电缆1400km,其电容电流高达4kA,也采用了消弧线圈接地方式。

前苏联曾规定3～66kV电网中性点采用消弧线圈接地方式,莫斯科市配电电缆网络至今仍是中性点经消弧线圈接地的运行方式。

美国在20年代中期至40年代中期,在22～70kV电网中,中性点直接接地方式占多数(72%),且发展很快,逐步取代了不接地的运行方式,一直延续至今。英国66kV电网中性点采用经电阻接地方式,而对33kV及以下由架空线路组成的配电网,中性点逐步由直接接地改为消弧线圈接地;由电缆组成的配电网,仍采用中性点经小电阻接地方式。

日本各级电网除个别地区外,11～33kV配电网中性点接地方式大体如下:消弧线圈接地占28%,电阻接地占30%,直接接地占2%,不接地占4%。其采用电阻接地方式时,一般限制接地电流数值为100～200A。东京电力公司所属配电网,其中性点接地方式为66kV电网分别采用电阻、电抗、消弧线圈接地;22kV系统采用电阻接地方式。

法国电力公司(EDF)从1962年开始,将城市配电网的标称电压定为20kV,其中性点采用电阻或经电抗接地方式,限制接地故障电流数值如下:大城市电缆配电网为1kA,其它配电网为300A。故障线路要求快速跳闸,但不考虑故障发生到故障切除这段时间中的接触电压和跨步电压。至80年代,法国电力公司对20kV配电网中性点接地方式提出了新要求,即瞬时接地故障电流应降低到40～50A,同时要求考虑接触电压、跨步电压和对低压设备绝缘危害等问题。并采取了一系列改进措施,如中性点经120Ω电阻接地,并在电阻旁并联一补偿电抗,同时这个补偿电抗能自动跟踪调节,以保证安全运行。

又如意大利、加拿大、瑞典、日本和美国等在中压配电网升压运行后,大部分电网中性点都采用直接接地的运行方式。

总之,世界各国的配电网中性点在50年代前后,大都采用经消弧线圈接地方式;到60年代以后,逐步采用直接接地和低电阻接地方式,但也不尽相同。通观世界各国电力系统中性点接地方式和IEC规定,可分为4类9种,即:(1)中性点电阻接地系统,又分高、中、低电阻接地方式;(2)中性点电抗接地系统,又分高、中、低电抗接地方式;(3)中性点不接地或经消弧线圈(谐振)接地方式;(4)中性点直接接地系统。

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1.2.3 国内发展

配电网量大面广,担负着直接为广大用户供电的任务,其中性点接地方式历来就是一个比较复杂的系统工程。因此在选择某种接地方式时,必须充分考虑国情和本地区特点、电网结构、供电可靠性要求、继电保护方式、配电设备绝缘水平、人身安全和对通信干扰等因素,进行全面的分析和论证,按照因地制宜的原则来选择,以免在技术上失误和在经济上造成损失。

建国以后,我国参照前苏联的做法,对3～66kV电网中性点主要采用不接地或经消弧线圈接地的运行方式,个别地区110～154kV电网中性点也曾采用过经消弧线圈接地的运行方式,后又改为直接接地。运行经验证明:在中性点不接地或经消弧线圈接地的城市配电网中,当发生单相接地故障又引起铁磁谐振后,其内过电压倍数就偏高,一般可达3.5～4倍相电压,个别情况还会更高。若配电线路长时间单相接地运行,其它2相的电压升至线电压,可能使某些绝缘水平偏低的电气设备发生击穿和避雷器发生爆炸(尤其无串联间隙的金属氧化物避雷器)。如改为中性点经低电阻接地后,其内过电压倍数肯定会大大降低(北京地区经实测,其过电压倍数都在2倍相电压以下,效果十分明显)。另外,当发生单相接地故障后线路会立即跳闸,也不致使其它相长时间承受线电压。为避免暂态过电压,可采用金属氧化物避雷器进行保护。在低电阻接地系统中,继电保护装置比较简单,可有选择性地快速切除故障线路,以防触电事故发生;对电气设备的绝缘水平也可适当降低,并有利于金属氧化物避雷器的推广应用。但也应清醒地看到,在低电阻接地系统中,线路跳闸率可能会有所增加;对接地电阻值也提出了较高的要求,尤其是高土壤电阻率地区恐难以达到;当单相接地故障电流较大时,对通信干扰将产生危险影响,需采取相应的保护措施。

总之,对城市配电网中性点接地方式,过去一律采用不接地和经消弧线圈接地的运行方式,已不能满足电力事业发展的需要,在一定条件下可根据本地区的实际情况,因地制宜采用其它接地方式,寻求新的解决办法,这是非常必要的。

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