浅谈电力系统中性点接地方式董莉

浅谈电力系统中性点接地方式董莉

董莉

（广西博阳电力勘察设计有限公司广西南宁530028）

摘要:电力系统中压电网中性点的接地方式对电网运行的可靠性及人身安全性越来越重要，选择适合变电站运行的中性点的接地方也就非常重要。

关键词:电力系统；中性点；接地方式；分类及选择

一中性点接地的分类：

按照中性点接地方式的不同可划分为两大类：一类是大电流接地方式：包括中性点直接接地和中性点经低阻（小电阻）接地。一类是小电流接地方式：就是中性点非有效接地方式，包括中性点不接地、高阻接地、经消弧线圈接地。

二消弧线圈、小电阻接地如何选择：

根据中性点接地方式选用技术原则：不直接连接发电机的10kV、20kV和35kV架空线路系统（一般变电站出线电缆总长度小于1公里，其余均为架空线路的线路），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，又需在接地故障条件下运行时，宜采用消弧线圈接地方式：1)10kV、20kV和35kV钢筋混凝土或金属杆塔的架空线路构成的系统，10A。2)10kV和20kV非钢筋混凝土或非金属杆塔的架空线路构成的系统，20A。

10kV、20kV和35kV全电缆线路构成的中压配电系统，宜采用中性点经小电阻接地方式，此时不宜投入线路重合闸功能；全电缆线路构成但规模固定的系统也可以采用消弧线圈接地系统。

当10kV、20kV和35kV由电缆和架空线路构成的混合配电系统，规定如下：

1）变电站每段母线单相接地故障电容电流大于100A（35kV系统为50A）时，宜采用小电阻接地方式。注：当单根电缆电容电流较大时，小电阻接地系统也可以采用加装适当补偿的方法提高继电保护灵敏度。

2）当变电站单相接地故障电流中的谐波分量超过4%，且每段母线单相接地故障电容电流大于75A时宜采用小电阻接地方式。

3）变电站每段母线单相接地故障电容电流小于100A（35kV系统为50A）时，宜采用消弧线圈接地系统，运行中应投入保护装置中的重合闸功能。

4）系统变化不确定性较大、电容电流增长较快的主城区，无论是否全电缆系统都可以采用小电阻接地系统。

对于10kV、20kV纯架空线路构成的配电系统，单相接地故障电容电流小于10A时，一般应采用不接地方式；对于频繁发生断线谐振的该类配电系统，也可采用高电阻接地方式，一般中压系统中不推荐采用高电阻接地方式。

三接地装置的选择和应用原则:

采用小电阻接地方式的10kV、20kV和35kV系统，杆塔接地电阻安全性校核（接触电压、跨步电压）的故障持续时间应按照后备保护动作时间考虑，一般为1.3～1.5s。

小电阻接地系统中架空线路应采用绝缘导线，以减少瞬时性接地故障，并应采取相应的防雷击断线措施，如装设带外间隙的避雷器、防弧线夹或架设架空屏蔽线等措施。

采用消弧线圈接地和电阻接地方式时，系统设备的绝缘水平宜按照中性点不接地系统的绝缘水平选择。

消弧线圈装置的选择和应用户外安装的消弧线圈装置，应选用油浸式铜绕组，户外预装式或组合式消弧线圈装置，可选用油浸式铜绕组或干式铜绕组；户内安装的消弧线圈装置，选用干式铜绕组。消弧线圈装置应能自动跟踪系统电容电流并进行调节。自动跟踪的消弧线圈宜并联中电阻（小电阻）和相应的故障选线装置，以提高故障选线的正确性，及时隔离故障线路。

四容量的选择:

1）消弧线圈的容量应根据系统5-10年的发展规划确定,一般按下式计算:式中:Q—消弧线圈的容量，kVA；k—发展系数，取值范围1.35～1.6；Ic—当前系统单相接地电容电流，A；Ue—系统额定线电压，kV。自动跟踪的消弧线圈装置应满足DL/T1057《自动跟踪补偿消弧装置技术条件》的要求，另外，运行中还应满足：a)正常运行情况下，中性点位移电压不应超过系统标称相电压的15%。b)消弧线圈宜采用过补偿运行方式，经消弧线圈装置补偿后接地点残流不超过5A。c)安装消弧线圈装置的系统在接地故障消失后，故障相电压应迅速恢复至正常电压，不应发生任何线性或非线性谐振。d)调匝式消弧线圈装置的阻尼电阻值应有一定的调节范围，以适应系统对称度发生变化时，不应误发系统接地信号或发生线性串联谐振。阻尼电阻的投入和退出应采用不需要分合闸信号和电源的电力电子设备，禁止使用需要分合闸电源的接触器等设备。阻尼电阻的投入和退出不应人为的设置动作时延。e)消弧线圈装置本身不应产生谐波或放大系统的谐波，影响接地电弧的熄灭。在某些运行方式下，调容式消弧线圈会放大系统的谐波电流，一般不推荐采用（调容和调匝相结合的消弧线圈除外）。f)消弧线圈装置的控制设备应具有良好的抗电磁干扰水平，一般应达到3级。消弧线圈装置的控制系统允许瞬时出现死机现象，但应能迅速自行恢复。g)消弧线圈装置应采用带录波系统和通用网络接口，以便于故障分析和远方调用消弧线圈装置的动作信息。

2）中性点电阻装置的选择和应用接地电阻装置电阻值的选择应综合考虑继电保护技术要求、故障电流对电气设备和通信的影响，以及对系统供电可靠性、人身安全的影响等。电阻值的选择应限制金属性单相接地短路电流为300－600A。中性点电阻值选择范围如下：10kV系统，10-20欧姆；20kV系统，20-40欧姆；35kV系统，35-70欧姆。中性点接地电阻装置应满足DL/T780《配电系统中性点接地电阻器》的要求。

五案例分析

某变电站的10kV侧为电缆出线，出线回路为12回，每回出线长度为4km考虑。

消弧线圈的选择计算：

1.计算过程

消弧线圈的补偿容量

从上可知，变电所电容电流为电缆线路单相接地电容电流与变电所增加的接地电容电流之和。

将数据代入公式：

Ic=0.1UeL

Ic=0.1×10×4=4

考虑12回出线：

Ic=0.1×10×4×12=48

对于变电所增加的接地电容电流：

Ic=（0.1×10×4×12）×（1+16%）=55.68（A/KM）

由上可求得消弧线圈容量：

Q=KIc（Ue&pide;√3）=433.983（kVA）

根据计算，工程选用消弧线圈容量为433.983kVA。

根据广西电网公司中性点方式选取指导意见小电阻值按限制最大单相接地短路电流在400A以内配置，即阻值选择16欧姆。

结束语

中压电网的中性点接地方式不止在国内在国外也有不同的观点，现已引起多方面的关注。在电力建设和改造中，必须结合实际情况综合考虑人身安全、供电可靠性、投资经济性等因素进行设备选取及改造。

参考文献

[1]蔡颖倩.消弧线圈接地系统单相接地故障选线方法研究[D].华南理工大学,2017.

[2]范斌.配电网小电流接地系统单相接地故障定位方法研究[D].湖北工业大学,2017.

[3]丁道敏.10kV配电网中性点接地方式的优化[J].科技创新导报,2017,14(16):41-42.