配電網的中性點是指星形連接的變壓器或發電機的中性點,中性點與大地間電氣連接的方式,稱為中性點接地方式,又稱為中性點運行方式。不同中性點接地方式將對配電網絕緣水平、過電壓保護元件的選擇、繼電保護方式等產生不同的影響;反過來,針對一個具體的配電網,選擇何種接地方式,要綜合考慮這些因素,進行安全、技術及經濟比較后確定。
1配電中性點常用接地方式
1.1中性點直接接地系統
將中性點直接與地連接的電力系統,稱為中性點直接接地系統.如圖1所示。這種系統中性點的電位固定為地電位,當某一相由于對地絕緣損壞造成接地時,便造成單相短路。
圖1中性點直接接地系統
由于中性點的電位被固定為零,因而相對地的絕緣水平決定于相電壓,這就大大降低了電力網的造價。電壓等級愈高,其經濟效益愈顯著,這就是中性點直接接地系統的優點。
當中性點直接接地系統發生單相短路時,短路電流Id(1)很大,危害嚴重,故障線路不能繼續運行,并在繼電保護作用下,故障線路將被切除,而實際上電網的絕大部分故障是單相接地故障,其中瞬時性故障又占有很大比例,這些故障都會引起供電中斷,大大影響供電可靠性。
1.2中性點經小電阻接地系統
在中性點串聯接入一電阻器以后,泄放燃弧后半波的能量,則中性點電位降低,故障相的恢復電壓上升速度也減慢,從而減少電弧重燃的可能性,抑制電網過電壓的幅值。這就是電阻接地的特點。
中性點經小電阻接地方式的中性點與大地之間連接一個電阻,電阻的大小應使流經變壓器繞組的故障電流不超過每個繞組的額定值。經小電阻接地的配電網發生接地故障時,非故障相電壓可能達到正常值倍。這對配電網設備不會造成危害,因為高、中壓配電網的絕緣水平是根據更高的雷電過電壓制定的。中性點經電阻接地的配電網中,接地電阻的選取應參照考慮下列情況:
1)以電線為主的配電網中,單相接地時允許阻性接地電流較大,如1000-2000A;2)以架空線路為主的配電網,允許阻性接地電流較小,如300A;3)考慮配電網遠景規劃中可能達到的對地電容電流;4)考慮對電信設備的干擾和影響,以及繼電保護、人身安全等因素。相對于中性點直接接地配電網,小電阻接地配電網單相接地故障電流較小,所引起的過流危害相對較小;但由于故障電流仍然較大,同樣必須立即切斷故障線路,會造成供電中斷。
1.3中性點經消孤線圖接地系統
消弧線圈是一個具有鐵芯的可調電感線圈,它裝設在配電系統的中性點。當發生單相接地故障時,可消除接地處的電弧。另外,當接地電流過零值而電弧熄滅之后,消弧線圈的存在可以顯著減小故障電壓的恢復速度,從而減小電孤重燃的可能性,使單相接地故障容易自動消除。
由于消弧線圈能有效地減小單相接地電流,迅速熄滅故障處的電弧,防止間歇性電弧的接地時產生的過電壓,故廣泛應用于10—63kv電壓系統。個別雷害事故較嚴重地區的110kv系統,為了減少由于雷擊造成單相閃絡而引起的線路斷路器跳閘的次數,提高供電可靠性,減少斷路器的維修工作量,也采用經消弧線圈接地的遠行方式。
1.4中性點不接地系統
中性點不接地系統的供電可靠性較高。在這種系統中發生單相接地故障時,不構成短路回路,接地相電流不大,不必馬上切除接地相;但這時非接地相的對地電壓卻升高為相電壓的倍,因此,對絕緣水平要求高。中性點不接地系統中,發生單相接地故障時,由于線電壓保持不變,三相系統的平衡沒有破壞,三相電力用戶可以繼續運行,因而供電可靠性高,這是中性點不接地系統的主要優點。在中性點不接地系統中,線路和電氣設備的對地絕緣水平都是按線電壓設計的,雖然非故障相對地電壓升高倍,對設備的絕緣水平不會造成破壞,但若長期帶接地故障運行可能會引起非故障相絕緣薄弱處的損壞,繼而發展成為兩相短路。所以在中性點不接地系統中,一般都沒有絕緣監視裝置和繼電保護裝置,當發生單相接地時,發出接地故障信號,使值班人員盡快采取行動,查找故障電并隔離故障。規程規定,單相接地故障時繼續運行的時間不得超過2h。
據統計,電力網中單相接地故障約占全部短路故障的70%,特別是35Kv及以下的電力網,由于單相接地電流不大,一般接地電弧能自動熄滅,所以這種電力網采用中性點不接地方式最為合適。但當接地電流較大(大于30A)時,將產生穩定的電弧,形成持續性的電弧接地,電弧的大小與接地電流成正比,強烈的電弧將會損壞設備,甚至導致相問短路;當接地電流小于30A而大于5A時,有可能產生間歇性電弧,出現間歇性過電壓,其幅值可達2.5-3倍相電壓,足以危及整個網絡的絕緣。故對整個電力網的絕緣水平要求高,對電壓等級較高的電力網,其絕緣方面的投資大為增加。
2中性點接地方式的評價
不同的接地方式,對人身和設備的安全、過電壓、繼電保護、供電可靠性等方面有不同的影響。從人身和設備的安全來看,在中性點不接地的方式中,由于單相接地電流產生的電弧比較大,而且難以自熄,常常使電纜等的相問絕緣燒壞,造成短路。從保護接地的作用來看,除了采用消弧線圈的接地方式外,當單相接地時,電流都比較大,都可能使接觸電壓超過規定值,因而造成人身觸電的危險。
從抑制各種過電壓來看,中性點直接接地方式、小電阻接地方式為最好;而從供電可靠性來看,不接地方式和采用消弧線圈的接地方式為最好。
從實現單相接地保護的難易程度來看,中性點不接地方式、消弧線圈接地方式比較難,近年來,隨著微機斷電保護技術的發展,利用故障產生的暫態零序電流與電壓,能夠可靠地選出故障線路,使小電流接地故障選線的靈敏度及可靠性都有了很大提高,為推廣非有效接地方式創造了條件。
總之,從供電可靠性來看,中性點不接地或采用消弧線圈接地方式的系統,當發生單相接地故障時,可以繼續運行的一段時間,供查找甚至處理故障點,供電可靠性較高;而中性點經小電阻接地系統或直接接地的系統,一旦發生單相接地故障,立即跳開線路開關,供電可靠性較低。配電網中性點接地方式的選擇確定是一個系統工程,對不同地區、不同配電網、不同發展階段和不同的受電對象,應對各種接地方式進行技術經濟分析、權衡利弊,因地制宜地選擇最佳接地方式。










