中压配电网中性点接地方式优化方案

电力系统中性点接地方式可分为两大类，即中性点有效接地（也称大电流接地方式）和中性点非有效接地方式（也称小电流接地方式）。

大电流接地系统在发生单相接地故障时，由于采用中性点有效接地方式存在短路回路，所以接地相电流很大。为了防止损坏设备，必须迅速切除接地相甚至三相，因而供电可靠性低。由于故障时不会发生非接地相对地电压升高的问题，因此对系统的绝缘性能要求相应降低。

小电流接地系统由于中性点非有效接地，当系统发生单相短路接地时，故障点不会产生大的短路电流，因此允许系统短时间带故障运行，不必立即切除故障线路，对于减少用户停电时间、提高供电可靠性非常有意义。当系统带故障运行时，非故障相对地电压将上升很高，若长时间带接地故障运行，容易造成非接地相绝缘薄弱处的击穿，从而形成两相短路、两点或多点接地，弧光接地还会引起全系统过电压，进而损坏设备，破坏系统安全运行。因此，发生单相接地故障后，应在最短的时间内确定故障线路以及故障点的位置，将故障隔离在最小的范围，保证其余绝大部分用户正常用电，并且迅速排查故障线路、处理故障点。小电流接地系统又包括中性点不接地系统（NUS）、中性点经消弧线圈接地系统（NES，也称谐振接地系统）和中性点经高电阻接地系统（NRS）。

1.中性点不接地方式

中性点不接地方式，即中性点对地绝缘，中性点不接地方式是最简单的实现方式，在有的国际场合称之为“中性点绝缘”。通常所讲的中性点不接地，并非指中性点的零序阻抗无限大，而是经过集中于电力变压器中性点的等值电容（绝缘欠佳时还有泄露电阻）接地的，其零序阻抗一般为一有限值，但不一定是常数。如在工频零序电压作用下，零序阻抗可能呈现较大的数值，因此零序电流数值较小；而在3次或更高次谐波的零序电压作用下，零序阻抗锐减，高次谐波电流骤增。

这种方式结构简单，运行方便，不需任何附加设备，投资少，适用于农村以10kV架空线路为主的辐射形或树状供电网络。该接地方式在运行中若发生单相接地故障，流过故障点的电流仅为电网对地的电容电流，其值很小，需装设绝缘监察装置，以便及时发现单相接地故障并迅速处理，以免故障发展为两相短路而造成停电事故。若是瞬时故障，一般能自动熄弧，非故障相电压升高不大，不会破坏系统的对称性，故可带故障连续供电2h，从而获得排除故障的时间，相对地提高了供电的可靠性。

采用中性点不接地方式，因中性点是绝缘的，故电网对地电容中储存的能量没有释放通路。在发生弧光接地时，电弧的反复熄灭与重燃，也是向电容反复充电的过程。由于对地电容中的能量不能释放，造成电压升高，从而产生弧光接地过电压或谐振过电压，其值可达很高，会对设备绝缘造成威胁。

此外，由于电网存在电容和电感元件，在一定条件下，因倒闸操作或故障，容易引发线性谐振或铁磁谐振，这时馈线较短的电网会激发高频谐振，产生较高谐振过电压，导致电压互感器击穿。对于馈线较长的电网，易激发起分频铁磁谐振。在分频谐振时，电压互感器呈较小阻抗，其通过的电流将成倍增加，引起熔丝熔断或电压互感器过热而损坏。

2.中性点经消弧线圈接地方式

中性点经消弧线圈接地方式，即在中性点和大地之间接入一个电感消弧线圈。在系统发生单相接地故障时，消弧线圈的电感电流对接地电容电流进行补偿，使流过接地点的电流减小到能自行熄弧的范围。该方式的特点是线路发生单相接地时，可不立即跳闸，按规程规定电网可带单相接地故障运行2h。对于中压电网，因接地电流得到补偿，单相接地故障不易发展为相间故障。因此，中性点经消弧线圈接地方式的供电可靠性远高于中性点经小电阻接地方式。但中性点经传统消弧线圈接地方式也存在着以下问题：

1）由于传统消弧线圈没有自动测量系统，不能实时测量电网对地电容和位移电压，当电网运行方式或电网参数变化后需靠人工估算电容电流，误差很大，不能及时有效地控制残流和抑制弧光过电压，不易达到最佳补偿。

2）调谐需要停电退出消弧线圈，失去了消弧补偿的连续性，响应速度太慢，隐患较大，只能适应正常线路的投切。如果遇到系统异常或事故，如在系统低压减载切除线路等情况下，系统不能及时进行调整，极易造成失控。若此时正遇到电网单相接地，其残流大，正需要补偿而跟不上，因而容易产生过电压而损坏电力系统绝缘薄弱的电气设备，导致事故扩大。(www.xing528.com)

3）单相接地时，由于补偿方式、残流大小不明确，用于选择接地回路的微机选线装置更加难以工作。此时不能根据残流大小和方向采用及时改变补偿方式或调档变更残流的方法来准确选线，只能依靠含量极低的高次谐波的大小和方向来判别，准确率很低。

4）随着电网规模的扩大，如果电网运行方式经常变化，且要求变电站实行无人值班，而传统的消弧线圈不可能始终运行在最佳档位，则消弧线圈的补偿作用不能得到充分发挥，也不能总保持在过补偿状态下运行。

3.中性点经高电阻接地

中性点经高电阻接地方式，即在中性点与大地之间接入一定电阻值的电阻。该电阻与系统对地电容构成并联回路，单相接地故障时电阻电流被限制为等于或略大于系统总电容电流。因为电阻既是耗能元件，又是电容电荷释放元件和谐振的阻压元件，所以中性点经高阻接地方式除了能有效控制接地电流，还能抑制弧光接地过电压、限制断线谐振过电压、消除电磁电压互感器饱和过电压。该接地电阻阻值也主要根据上述三方面的过电压限制水平和接地电流的限制水平确定。

其优点是：

1）可将单相接地电流控制在十几安以下，实现带故障连续供电，便于查找和切除故障，供电可靠性比较高。

2）接地故障时可利用电阻产生的零序有功电流实现故障选线，使得故障线路自动检出较易实现。

3）减小了单相接地故障点附近地电位的升高，降低了电网单相接地故障对人身安全、设备安全以及通信系统的影响。

其缺点是：该接地方式对网络规模的适应性差，其应用范围受很大限制。中性点经高电阻接地方式电网的规模一般不宜过大，其电容电流一般小于10A，只宜在规模较小的10kV及以下配电网中应用，因为对于电容电流大于10A的配电网，采用高电阻接地方式将无法解决熄弧和接触电压过高的问题。

在我国，110kV及以上的电网一般采用大电流接地方式；对于66kV及以下的中低压配电网，则采用小电流接地方式，且以中性点不接地或经消弧线圈接地的运行方式居多。过去城市电网主要以架空线为主，发生单相接地故障后系统的对地电容电流较小，因此大多数采用中性点不接地系统；但近几年来随着城市电网的改造，电缆供电线路逐渐增加（电缆比同样长度架空线的电容电流大25～50倍），城市电网也逐步改用中性点经消弧线圈接地运行方式。而随着城市电缆电网的扩大，对地电流越来越大，补偿该电流的消弧线圈容量也要随之增大，因此甚至有专家建议采用小电阻接地方式。在中国，至少在较长的一段时间内，小电流接地方式仍将占主要地位。