弧線圈接地和小電阻接地的探討

江志平

摘?要中壓供配電系統中性點接地方式是一個綜合性的問題，它對電力系統的安全運行，特別是發生故障后的運行有著多方面的影響，例如供電的可靠性、短路電流的大小、繼電保護及自動裝置的配置與動作狀態、過電壓的高低、電力系統運行的穩定性和對通信的干擾等。針對中壓電網中性點不接地方式應用的發展及單相接地電容電流也在不斷的增加，電纜饋線回路的增加，改造和合理選擇電網中性點接地方式，已經關系到電網運行的可靠性，現已引起多方面的關注，文中就電網的中性點接地方式進行分析。

關鍵詞供電系統；消弧線圈接地；小電阻接地；中性點接地；可靠性

中圖分類號TM文獻標識碼A文章編號1673-9671-(2011)071-0099-01

電力系統的中性點是指發電機、變壓器的三相繞組接成星形的公共連接點。

電力系統中性點的接地方式有兩大類：一類是中性點不接地（包括為測量中性點對地電壓而在中性點與地之間接入的單相電壓互感器）和經消弧線圈或高阻抗接地，稱為小接地電流系統；另一類是中性點直接接地或經低阻抗接地，稱為大接地電流系統。

我國采用經消弧線圈接地方式已運行多年，但近幾年有部分區域采用中性點經小電阻接地方式。隨著采用電纜線路的用戶日益增加，系統單相接地電容電流不斷增加，導致電網內單相接地故障擴展為事故。世界各國對中壓電網中性點接地方式有不同的觀點及運行經驗，在中壓電網改造中，其中性點的接地方式問題，現已引起多方面的關注，面臨著發展方向的決策問題。下面對分析中性點不同的接地方式與供電的可靠性。

1中性點經消弧線圈接地方式

1916年發明了消弧線圈，運行經驗表明，其廣泛適用于中壓電網，在世界范圍有德國、中國、前蘇聯和瑞典等國的中壓電網均長期采用此種方式，顯著提高了中壓電網的安全經濟運行水平。采用中性點經消弧線圈接地方式，在系統發生單相接地時，流過接地點的電流較小，其特點是線路發生單相接地時，可不立即跳閘，按規程規定電網可帶單相接地故障運行2小時。從實際運行經驗和資料表明，當接地電流小于10A時，電弧能自滅。中性點經消弧線圈接地方式的供電可靠性，大大的高于中性點經小電阻接地方式，但中性點經消弧線圈接地方式也存在著以下問題：

當系統發生接地時，由于接地點殘流很小，且根據規程要求消弧線圈必須處于過補償狀態，接地線路和非接地線路流過的零序電流方向相同，故零序過流、零序方向保護無法檢測出已接地的故障線路。

因目前運行在中壓電網的消弧線圈大多為手動調匝的結構，必須在退出運行才能調整，也沒有在線實時檢測電網單相接地電容電流的設備，故在運行中不能根據電網電容電流的變化及時進行調節，所以不能很好的起到補償作用，仍出現弧光不能自滅及過電壓問題。

中性點經消弧線圈接地方式存在的缺點，具體體現在以下幾個方面：

1）消弧線圈各分接頭的標稱電流和實際電流誤差較大，有些甚至可達15%，運行中就發生過由于實際電流值與銘牌數據差別而導致諧振的現象。

?2）計算電容電流和實際電容電流誤差較大，對于電纜和架空線混合的出線，單位長度的電容電流也不盡相同，消弧線圈補償的正確性難以保證。

3）出線電纜的單相接地故障多為永久性故障。由于中性點經消弧線圈接地的系統為小電流接地系統，發生單相接地永久性故障后，在接地故障點的檢出過程中，這對城市中人口密集的現狀而言，事故的后果會非常嚴重。

?4）中性點經消弧線圈接地系統僅能降低弧光接地過電壓發生的概率，并不能降低弧光接地過電壓的幅值，將使系統設備長時間承受過電壓作用，對設備絕緣造成威脅。

2中性點經小電阻接地方式

世界上以美國為主的部分國家采用中性點經小電阻接地方式，中性點經小電阻接地方式可以泄放線路上的過剩電荷來限制弧光產生的過電壓，由于美國在歷史上過高的估計了弧光接地過電壓的危害性，因而采用此種方式。中性點經小電阻接地方式通過零序電流繼電器來保護線路。其優點是:接地時，由于流過故障線路的電流較大，零序過流保護有較好的靈敏度，可以比較容易檢除接地線路;系統單相接地時，健全相電壓不升高或升幅較小，對設備絕緣等級要求較低，其耐壓水平可以按相電壓來選擇。

但是其缺點也很明顯：由于接地點的電流較大，當零序保護動作不及時或拒動時，將使接地點及附近的絕緣受到更大的危害，導致相間故障發生;當發生單相接地故障時，無論是永久性的還是非永久性的，均作用于跳閘，使線路的跳閘次數大大增加，嚴重影響了用戶的正常供電，使其供電的可靠性下降。因此，為了彌補這一缺點，在線路上廣泛的裝設了自動重合閘裝置，使之盡快恢復供電。在中性點直接接地系統中，較大的單項接地短路電流將會在輸電線路周圍產生較強的單項磁場，對鄰近的通信線路和信號裝置產生較大的電磁干擾。為了避免這種干擾，應使輸電線路遠離通信線路，或在弱電線路上加裝特殊的保護裝置。

對于城市核心區中心變電站采用小電阻接地方式，具有如下優點：雖然不如消弧線圈那種方式下，事故時可以堅持運行1~2個小時，但是它可以立即切除故障，最大限度的保證了核心城區的居民安全，減少了事故影響，它的優越性還體現在：

1）經低電阻接地這種接地方式可以降低弧光接地過電壓倍數，破壞諧振過電壓的發生條件。

2）當發生單相接地故障時，可以準確迅速地判斷出故障線路，并在很短的時間內切除，使設備耐受過電壓的時間大幅度縮短，為系統設備降低絕緣水平創造了有利條件，使系統運行的可靠性增加。

3）中性點經電阻接地的配網系統中，當中性點電阻阻值不是很大時，當接地電弧熄弧后，零序殘荷將通過中性點電阻提供的通路泄放掉，所以當發生下一次燃弧時，其過電壓幅值和從正常運行情況發生單相接地故障時的情況相同，并不會象中性點不接地或經消弧線圈接地系統，由于多次燃弧、熄弧而使過電壓幅值升高。

4）在中性點不接地或經消弧線圈接地系統中，如果架空線路斷線，此時缺相運行，落下來的導線對于人身將會造成較大的威脅，如果人恰好誤碰該導線而且不易立即脫離電源，這時會危及到人身安全，如果絕緣線恰好落在繁華地區，引起的人身傷害將更加嚴重。但在中性點經低電阻接地系統中，如果絕緣線落地發生金屬性接地，保護正確動作后切除電源，此時是比較安全的。但是如果絕緣導線非金屬性接地時，掉在地面上的電流與斷裂端頭絕緣的狀態密切相關，如果在清潔、干燥條件下幾乎可以承受相電壓而不建弧，此時保護不能正確動作情況類似于不接地或消弧線圈接地系統；如果掉在濕地上電流較大，保護能正確動作，這時也是比較安全的。所以綜合兩種情況而言，對于人身直接接觸高壓的安全性方面，采用低電阻接地系統比不接地或消弧線圈接地系統有一定的優勢。

5）對于消弧線圈接地方式，當發生單相接地故障時，目前是采用選線裝置來尋找故障點，這種方式很不準確，而且易引發其它故障（如相間故障）；采用手動點掉再重合，逐路拉試，影響供電可靠性。采用低電阻接地后，可以通過繼電保護及時將故障線路跳開，無需人工進行查找切除。

3小結

中壓電網的中性點接地方式不止在國內在國外也有不同的觀點，現已引起多方面的關注。在電力建設和改造中，必須結合實際情況進行設備的改造。

1）新建的變電站。中壓多采用單母線多分段結構，如果外線建設能充分改善網架結構，出線電纜較多或外界環境較好（在市區中新建的變電站此類情況較多），可以使用小電阻接地方式。如果考慮由于配電自動化的普及率不高，也可采用自動調諧的消弧線圈，使用消弧線圈接地系統。

2）新建變電站或近年建設的變電站。如外線施工由于各種原因，未能改善原有網架或網架結構較差，架空出線較多，外界運行環境較差，例如受臺風影響較大。應考慮使用消弧線圈系統，通過自動調諧的消弧線圈進行補償。

3）老舊變電站。如果是單母線分段結構，可考慮采用小電阻接地系統，以避免老的外線設備在單相接地的情況下，發生絕緣薄弱點被擊穿引起停電擴大的情況。如出線以架空線居多，而運行環境較為惡劣的話，可以考慮采用消弧線圈接地系統，并采用自動調諧的消弧線圈進行補償。

4）老舊變電站。如果是雙母線分段結構，可以考慮采用小電阻接地系統，以避免由于站外單相接地故障引起的站內設備擊穿的情況。

我廠新建的35KV總降壓站，由于廠內近幾年的改造，出線基本上都改成電纜，而且全部自動化控制，故當時采用了小電阻接地系統。

參考文獻

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