张建华 李永军

(南瑞继电保护技术分公司，江苏 南京 210003)

1 引言

当电力系统中的任何一相发生单相接地故障时，单相接地故障电流的大小和非故障相工频电压的高低，即所谓的电力系统的基本运行特性，对应于不同数值范围内的接地程度系数。各种中性点接地方式的电力系统具有不同的基本运行特性。以下将结合中压电网中所采用的几种中性点接地方式，讨论相应电力系统的基本运行特性。

现代城市对电网运行特性的基本要求是：（1）供电可靠性高；（2）人身安全性好；（3）设备安全性好；（4）电磁兼容与通信系统良好共处；（5）维修工作量小；（6）综合技术经济指标合理等。

电力系统在正常运行时，对不同的中性点接地方式及其差异，基本上没有反映。可是，当系统发生单相接地故障时，情况则大不一样了。因中性点接地方式的不同，非故障相工频电压的升高和单相接地故障电流的大小也不相同。通常，以两者的具体数值表征不同接地系统的基本运行特性，各种接地方式的特点和适用范围等主要问题都是由此来决定的。

2 各种接地方式比较

2.1 中性点不接地

中性点不接地，实际上是经过集中于电力变压器中性点的等值电容（绝缘状态欠佳时还有泄漏电阻）接地的，其零序阻抗多为一有限值，而且不一定是常数。此时，系统的零序阻抗呈现容性，因接地程度系数k<0，△U可能高于相电压，故非故障相的工频电压升高会略微高过线电压。最早的城市中压电网由于规模不大，多采用中性点不接地方式。在这种接地方式下，系统发生单相接地故障时，流过故障点的电流为所有非故障线路电容性电流的总和。在规模不大的架空线路网架结构中，这个值是相当小的，对用户的供电影响不大。而且各相间的电压大小和相位维持不变，三相系统的平衡性未遭破坏，允许继续运行一段时间(2h以内)。但是这种接地方式有一个极大的缺陷，就是当接地电流超过一定值时容易产生弧光接地过电压，将使系统的安全性受到很大的影响，对系统绝缘水平要求更高。近几年国家和地方大力投资进行城网、农网改造，电网规模扩大，电缆线路不断增加，6～35kV中压电网原有的中性点不接地方式已不再适宜，并已逐渐被其他接地方式取代。

2.2 中性点经电阻接地

对于中压电网来说，中性点经电阻接地的最初出发点，主要是为了限制电弧接地过电压。电阻接地方式可以避免不接地方式中弧光接地过电压的产生，同时由于增大了故障线路的接地电流，使得故障选线可以很方便地实施，进而实现快速跳闸，使非故障线路不需要长时间承受过电压，降低了绝缘水平要求。对于以电缆为主又能实现环网供电的城市中压电网，这是一种较为理想的接地方式。因为以电缆线路为主的电网发生单相接地故障时，流过故障点的电容电流很大，容易发展为相间故障，且多为永久性接地故障，需要及时跳闸，切除故障线路。而环网供电可保证供电的连续性，最大限度地减少停电范围。从目前国内农网及城网的发展情况看，依然是架空线路占多数，或架空线路和电缆混合电网，环网供电水平较低。这些情况决定了国内中压电网以中性点经消弧线圈接地，也就是通常所说的谐振接地方式为主要的接地方式。

2.3 中性点经消弧线圈接地（谐振接地）

谐振接地系统即中性点经消弧线圈接地的电力系统。因为消弧线圈是一种补偿装置，故这种系统通常又被称为补偿系统。消弧线圈是一种铁心带有空气间隙的可调电感线圈，它装设于中压电网的中性点。当系统发生瞬间单相接地故障时，可经消弧线圈作用消除，保证系统不断电；当为永久单相接地故障时消弧线圈动作可维持系统运行一定时间，可以使运行部门有足够的时间启动备用电源或转移负荷，不至于造成被动；系统单相接地时消弧线圈作用可有效避免电弧接地过电压，对全网电力设备起保护作用；由于接地电弧的时间缩短，使其危害受到限制，因此也减少维修工作量；由于瞬时接地故障等可由消弧线圈自动消除，因此减少了保护错误动作的概率；系统中性点经消弧线圈接地可有效抑制单相接地电流，因此可降低变电所和线路接地装置的要求，且可以减少人员伤亡，对电磁兼容性也有好处。同时由于消弧线圈还会使故障相恢复电压上升速度变慢，保证电弧的熄灭和避免发生重燃，从而有降低过电压水平、使瞬时性接地故障自动消除等优点。需要注意的是，补偿电网在正常运行期间，为了限制中性点位移电压的升高，要求非自动消弧线圈适当的偏离谐振点运行。否则，预调式的自动消弧线圈一般应加限压电阻，以利于电网的安全运行。

3 各种接地方式系统的基本运行特性

前已说明，中性点不接地系统，实际上是经过一定数值的容抗接地的。此时，系统的零序阻抗呈现容性，因接地程度系数k<0，△U可能高于相电压，故非故障相的工频电压升高将会略微高过线电压（这一现象是由高阻性接地故障引起的）。实际上中性点不接地的电力系统，其k值的一般变化范围为-∞

中性点经电阻接地后，可以属于有效和非常有效接地系统，也可以属于非有效接地、甚至小电流接地系统，具体情况需视电阻的数值而定。对于中压电网来说，中性点经电阻接地的最初出发点，主要是为了限制电弧接地过电压。在小电流接地系统的继电保护选择性获得解决之前，也曾藉此来实现故障线路的自动跳闸。在中性点为高电阻接地方式的情况下，为使接地电弧瞬间熄灭，一般来说单相接地电容电流应不大于10A，所以适用范围受到限制，只宜在规模较小的10kV及以下电网中应用。当电网的额定电压较高时，接地电容电流超过限值后，此种接地方式就不再适用，而需要改变为其他接地方式了。若改为低电阻接地方式，电网的接地电容电流便可不受限制。可是，由于此种接地方式的接地故障电流大，有时会带来很多问题和麻烦，如人身安全、设备安全和通信干扰等均需采取措施，而且运行和维修费用也会相应增加。

谐振接地系统的中性点一般经消弧线圈（自动或手动调谐电感）接地，也可采用消弧变压器。理论上可以这样考虑，将系统的三相对地电容集中在一个（或几个）变压器的中性点上，同时与该集中电容并联一个（或几个）调谐电感，对电感值进行调整，使其靠近谐振点运行。虽然调谐电感是一个很有限的数值，但却可使X0趋近无限大。当调整消弧线圈使接地程度系数k→±∞，即Z0→±∞时，相当于消弧线圈在谐振点（失谐度υ=0）运行。

结语

中性点接地问题是一项综合性的技术经济问题，它涉及到电网的安全运行、供电可靠性、建设资金投入、用户安全、设备安全及经济运行等问题。在专业技术方面涉及电力系统、过电压与绝缘配合、继电保护、通信与自控、电磁兼容、接地设计等诸多领域。随着电网的发展，寻找更经济合理的接地方式是一项新的课题。中压电网的中性点接地方式的选择是一个非常重要却又复杂的问题，到目前为止，还没有出现一种接地方式能满足各方面需要，本文所作的工作只是浅尝，还有待于深入研究。

[1]李俊,崔学斌,吴佩雄,齐云秋.关于电力系统中性点运行方式的几个问题[J].黑龙江电力，2005-04-30.