电力系统中性点运行方式特点

电力系统中性点运行方式特点

张源

厦门ABB开关有限公司福建361009

摘要：所谓电力系统中性点接地方式就是电力系统当中，变压器或者发电机中性点和地之间所采用的连接方式。通过大量的实践发现，选用恰当的中性点接地方式非常重要，不但对电力系统的电流起到一定的抑制作用，还可以对过电压的水平进行有效的控制。本文对各种中性点运行方式的特点进行了分析和比较，并根据其不同特点，列举了我国电力系统种主要运用的中性点接线方式。

关键词：中性点接地；消弧线圈；电力系统

电力系统中性点接地方式有两大类：一类是中性点直接接地或经过低阻抗接地；另一类是中性点不接地，经过消弧线圈或高阻抗接地。其中采用最广泛的是中性点接地、中性点经过消弧线圈接地和中性点直接接地等三种方式。

1中性点不接地

电力系统中性点接地方式就是中性点和地之间没有任何实质性的连接，然而电力系统的三相却和地之间有电容的存在，也就是说，电力系统中性点不接地是通过等值电容来实现接地的目的的，并且电力系统中性点不接地的零序电抗是一个可以变化的有限数值。所以能够得到以下结论：电力系统中性点不接地和中性点绝缘是完全不同的。

1.1安全性

电力系统中性点不接地安全性更高。如果三相供电系统进行单相接地，那么中性点不接地的短路电流要比直接接地的电力小很多，也就是说，中性点不接地连接方式和直接接地方式相比较，中性点不接地更加的安全。因此，在很多低压供电系统或者爆炸危险场所都选用中性点不接地的连接方式。

1.2可靠性

电力系统中性点不接地连接方式除了具有安全性的优点之外，还具有可靠性的特点。通过研究发现，中性点不接地配电网存在单相接地故障的时候，线电压通常是处于对称不变的状态，同时故障位置的短路电流非常小，所以对用户的用电安全没有起到破坏作用。鉴于以上情况，在现有的配电网络当中，电力系统中性点不接地方式的使用比例接近90%。除此之外，如果中性点不接地方式所使用的线路比较短，因此电容产生的电流也非常小，接地电弧能够自动地熄灭，避免了线路跳闸的发生，以上分析表明，电力系统中性点不接地系统可以实现带故障运行；如果中性点不接地方式所使用的线路比较长，接地电容所产生的电流就比较大，此时将可能形成间歇性电弧和高幅值的孤光接地过电压，这个时候需要继电保护来对线路进行改善。

1.3电压的升高

当电力系统中性点不接地系统发生单相接地故障的时候，中性点的电压将会升高，并且升至相电压，所以对中性点的绝缘水平将有新的要求，此时的绝缘水平必须达到线电压的标准。然而，通过调查发现，大部分服役期的电网主变都是分级绝缘变压器，这就必然会对中性点不接地系统的普遍应用产生一定的干扰作用。通过上述分析，中性点不接地系统的运用是受到一定局限的。对于三相供电系统和线路比较短的配电网来说，更加适合采用中性点接地系统；对于低压供电系统或者爆炸危险场所来说，更加适合采用中性点不接地系统。

2中性点经消弧线圈接地

2.1特点

在分析电力系统中性点经消弧线圈接地系统的特点时，笔者将分别从优点和缺点两个方面进行。

2.1.1中性点消弧线圈接地的优点

在中性点消弧线圈接地系统当中，如果出现了单相故障，就不能够较好地保持接地电弧，如果电流过零，电弧将发生自行的熄灭。同时在电弧熄灭的时候，消弧线圈将影响故障点的电压，具体来说就是让故障点电压的恢复更加缓慢，在这个过程中完成了对单相接地故障的合理控制。中性点消弧线圈接地系统单相接地的时候，系统接地点的电流不会受到故障点的影响，并且残留非常的小。与此同时，消弧线圈能够对单相接地故障发挥较强的抑制作用，整个过程当中，电力设备的继电保护器件和断路器都不用做任何操作。

2.1.2中性点消弧线圈接地的缺点

虽然中性点经消弧线圈接地系统存在很多优势，但不得不指出的是，这种电力系统接地方式也存在很多缺点。在采用中性点经消弧线圈接地的连接方式的时候，暂态过电压和工频过电压都非常高，补偿电网的运行也相对复杂，那么在短时间内部能够很好地适应电网系统的一些变化。中性点经消弧线圈接地系统内的零序网络、补偿线圈和接地电容构成的串联电路非常相似，一旦参数的配合存在不合理的地方，就很容易出现谐振过电压较高的情况。

2.2位移电压的降低

当中性点消弧线圈接地系统稳定运行的时候，经消弧线圈接地的系统里面中性点长时间的电压位移要小于等于系统标称相电压的15%。

要想防止中性点位移电压过高可以通过以下途径：

（1）可以通过减小不对称的数值来减低中性点位移电压；

（2）可以通过加大小弧圈的脱谐率的数值来降低中性点位移电压。也就是在符合规定的情况下，让残留中仍然存在的高次谐波分量与有工分量；

（3）可以通过增大电网的阻尼率的方式来降低中性点位移电压。也就是把功率比较大的阻尼电阻连接到消弧线圈的一次回路里面，需要注意的是，加装电阻将会对电弧的瞬间熄灭产生严重的影响，于是要在符合规定的情况下，把电阻的数值减小，并且在单相接地故障产生的时候，第一时间把电阻切除。

3中性点直接接地系统

中性点的电位在电网的任何工作状态下均保持为零。在这种系统中，当发生一相接地时，这一相直接经过接地点和接地的中性点短路，一相接地短路电流的数值最大，因而应立即使继电保护动作，将故障部分切除。中性点直接接地或经过电抗器接地系统，在发生一相接地故障时，故障的送电线被切断，因而使用户的供电中断。运行经验表明，在1000V以上的电网中，大多数的一相接地故障，尤其是架空送电线路的一相接地故障，大都具有瞬时的性质，在故障部分切除以后，接地处的绝缘可能迅速恢复，而送电线可以立即恢复工作。目前在中性点直接接地的主要优点是它在发生一相接地故障时，非地的电网内，为了提高供电可靠性，均装设自动重合闸装置，在系统一相接地线路切除后，立即自动重合，再试送一次，如为瞬时故障，送电即可恢复。故障相地对电压不会增高，因而各相对地绝缘即可按相对地电压考虑。电网的电压愈高，经济效果愈大；而且在中性点不接地或经消弧线圈接地的系统中，单相接地电流往往比正常负荷电流小得多，因而要实现有选择性的接地保护就比较困难，但在中性点直接接地系统中，实现就比较容易，由于接地电流较大，继电保护一般都能迅速而准确地切除故障线路，且保护装置简单，工作可靠。

4接地方式选择

随着电压等级的提高，输变电设备的绝缘费用在总投资中的比重愈来愈大，如果中性点采用有效接地方式，绝缘水平可以降低，减少设备造价，经济效益十分显著。

以架空线路为多数的城乡电网，架空线路发生接地故障80%为瞬间性故障；只需按照规程操作要求，以系统电容电流是否大于10A来确定，可以选用中性点不接地或跟踪消弧线圈接地方式。以电缆电路为主的城乡配网，变电所覆盖面较广，出线较多且一般为电力电缆线路，系统电容电流也较大，据有关文献和运行时间，电缆线路发生接地故障大约50%为瞬间故障。但电缆线路的特殊性，一般可选用小电阻接地方式。

5结语

强大的电力系统现已遍布世界各地，在理论研究不断深化和运行经验长期积累的基础上，本文通过中性点接地的不同方式及特点比较，列举出我国常用电力系统中的中性点接地方式，对于输配电及线路设计可以学习借鉴，以提高系统的运行绩效，使效益投资比更高、运行维护费用更低。

参考文献：

[1]吴宏亮，李慧芳.关于220kV变压器中性点经小电抗接地方式的探讨[J].电子制作，2015.

[2]王慎杰，吕艳萍，刘飞，等.110kV电阻接地系统电气设备适应性研究及试验[J].电力系统自动化，2015.