【摘　要】分析城市配電網(wǎng)在中性點(diǎn)直接接地，中性點(diǎn)不接地和中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地三種系統(tǒng)中性點(diǎn)工作方式的特點(diǎn)。綜合考慮了供電可靠性，系統(tǒng)絕緣水平和過電壓，對(duì)電訊設(shè)施的影響及繼電保護(hù)等因素，提出了對(duì)不同電壓等級(jí)和不同供電線路方式的配電網(wǎng)如何合理選擇系統(tǒng)的中性點(diǎn)接地方式。
　　
　　【關(guān)鍵詞】城網(wǎng)中性點(diǎn)　接地選擇
　　
　　我國城市電網(wǎng)的電壓等級(jí)和電網(wǎng)中性點(diǎn)的接地方式，基本上沿用了前蘇聯(lián)劃分的電壓等級(jí)和采用的中性點(diǎn)接地方式。即將城市配電網(wǎng)大致劃分為高壓配電網(wǎng)(110kV及以上電壓等級(jí))，中壓配電網(wǎng)(110kV以下電壓等級(jí))，低壓配電網(wǎng)(380V及以下電壓等級(jí))三種形式。所采用的電網(wǎng)中性點(diǎn)接地方式主要有中性點(diǎn)直接接地、中性點(diǎn)不接地和中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地等三種形式。對(duì)于高壓配電網(wǎng)，其中性點(diǎn)一般采用直接接地方式；對(duì)于中壓配電網(wǎng)，其中性點(diǎn)一般采用不接地或經(jīng)消弧線圈接地；對(duì)于低壓配電網(wǎng)，其中性點(diǎn)也一般采用直接接地方式。在我國乃至世界其他國家的城市，城網(wǎng)中性點(diǎn)的接地方式，是隨著電壓等級(jí)的不同而采用不同的接地方式。對(duì)于同一電壓等級(jí)的城市配電網(wǎng)，隨著城市供電線路是以架空線路為主的配電網(wǎng)，還是以電纜線路為主的配電網(wǎng)，其中性點(diǎn)接地方式也不盡相同。然而，在城市配電網(wǎng)中，不管選擇何種中性點(diǎn)接地方式，都必須綜合研究以下幾個(gè)方面的問題：
　　
　　(1)要考慮配電網(wǎng)在各種運(yùn)行方式下，必須滿足用戶對(duì)供電可靠性的要求；
　　
　　(2)當(dāng)電網(wǎng)發(fā)生故障時(shí)，異常電壓和異常電流對(duì)供電設(shè)備的影響盡可能??；
　　
　　(3)發(fā)生單相接地故障時(shí)，單相接地電流對(duì)電訊線路和電訊設(shè)備的干擾影響和危險(xiǎn)影響必須在容許范圍之內(nèi)；
　　
　　(4)單相接地故障時(shí)，故障線路的繼電保護(hù)應(yīng)有較高的靈敏度和準(zhǔn)確的選擇性；
　　
　　(5)必須符合有關(guān)的設(shè)計(jì)規(guī)范和滿足相應(yīng)的設(shè)備技術(shù)要求。下面，我們將通過分析各種形式的電網(wǎng)中性點(diǎn)接地方式的特點(diǎn)，介紹在城市配電網(wǎng)中如何合理選擇電網(wǎng)的中性點(diǎn)接地方式。希望能在城市電網(wǎng)建設(shè)改造和城市電網(wǎng)發(fā)展規(guī)劃中起到一些參考作用。
　　
　　一、系統(tǒng)中性點(diǎn)直接接地工作方式的特點(diǎn)及其在城網(wǎng)建設(shè)規(guī)劃中的合理選用
　　
　　城市電網(wǎng)的中性點(diǎn)接地方式一般可分為直接接地和非直接接地：直接接地是指中性點(diǎn)直接接地和中性點(diǎn)經(jīng)低值電阻接地；非直接接地是指中性點(diǎn)不接地或中性點(diǎn)經(jīng)高阻抗接地。電網(wǎng)在正常運(yùn)行時(shí)，不論是采用直接接地方式，還是采用非直接接地方式，電網(wǎng)的電壓或電流并不因中性點(diǎn)接地方式的不同而改變。但是，當(dāng)電網(wǎng)發(fā)生任何一相接地故障時(shí)，故障相與非故障相的電壓和電流卻因中性點(diǎn)接地方式的不同而產(chǎn)生很大的差異。首先，對(duì)于中性點(diǎn)直接接地方式，當(dāng)電網(wǎng)的任何一相發(fā)生金屬性接地故障時(shí)，故障相產(chǎn)生的強(qiáng)大接地短路電流，足夠使繼電保護(hù)有選擇性地動(dòng)作，瞬時(shí)切除故障線路，而非故障相則基本上能夠使其相電壓穩(wěn)定在故障前的電壓水平上。同時(shí)，在中性點(diǎn)直接接地電網(wǎng)中，由于電網(wǎng)的額定相電壓正常時(shí)只有電網(wǎng)額定電壓等級(jí)的，降低了對(duì)高壓電氣設(shè)備的絕緣要求，節(jié)約了工程的建設(shè)費(fèi)用。因此，在高電壓等級(jí)的城市配電網(wǎng)中，仍然以中性點(diǎn)直接接地方式作為電網(wǎng)的主要接地運(yùn)行方式。然而，在中性點(diǎn)直接接地電網(wǎng)中，存在的主要問題是當(dāng)電網(wǎng)發(fā)生單相接地故障時(shí)，故障相將產(chǎn)生很大的接地短路電流Id=3E/(Z1＋Z2＋Z0)，其接地短路電流值有時(shí)甚至超過三相短路電流值。強(qiáng)大的短路電流不但對(duì)電氣設(shè)備造成嚴(yán)重的損壞，而且會(huì)對(duì)鄰近的電信線路和設(shè)備產(chǎn)生干擾影響和危險(xiǎn)因素。其次，對(duì)于中性點(diǎn)經(jīng)低值電阻接地方式，可以看成是中性點(diǎn)直接接地的一種特殊形式。在中性點(diǎn)經(jīng)低值電阻接地方式中，相當(dāng)于增加了單相接地時(shí)的零序電阻，3Rn，單相接地時(shí)產(chǎn)生的接地短路電流為Id=3E/(Z1＋Z2＋Z0＋3Rn)。與中性點(diǎn)直接接地方式相比，中性點(diǎn)經(jīng)電阻接地方式增加了零序回路的零序阻抗，減小了故障相的接地短路電流。同時(shí)，通過改變3Rn的電阻值，可以調(diào)整接地短路電流的大小。因此，中性點(diǎn)經(jīng)低值電阻接地方式的配電網(wǎng)，比較適合于配電線路較長，線路相對(duì)地電容電流值較大的大中型城市中壓配電網(wǎng)。尤其是以地下電纜線路為主要供電線路的城市配電網(wǎng)，還有利于降低電纜線路的投資。另外，對(duì)中性點(diǎn)接地電阻值的選取，則應(yīng)根據(jù)城市電網(wǎng)供電線路的不同形式進(jìn)行選擇。在以電纜線路為主要供電形式的城市配電網(wǎng)中，一般采用較大的接地阻值電流值來選取中性點(diǎn)接地電阻。在以架空線路為主要供電形式的城市配電網(wǎng)中，一般采用較小的接地阻值電流值來選取中性點(diǎn)接地電阻。中性點(diǎn)經(jīng)低值電阻接地方式的配電網(wǎng)，在發(fā)生單相接地故障時(shí)，同中性點(diǎn)直接接地方式相似，故障相仍然產(chǎn)生很大的接地短路電流。因此，對(duì)于中性點(diǎn)直接接地方式，包括中性點(diǎn)經(jīng)低值電阻接地方式。在發(fā)生電網(wǎng)單相接地故障時(shí)，必須使繼電保護(hù)瞬時(shí)動(dòng)作于接地故障線路，快速地和有選擇性地切除故障線路。在提高供電可靠性方面，則可通過采用環(huán)網(wǎng)供電方式或配合綜合自動(dòng)化裝置，使供電可靠性達(dá)到為用戶所接受的水平。因此，中性點(diǎn)直接接地或中性點(diǎn)經(jīng)低值電阻接地的城市配電網(wǎng)在發(fā)生單相接地故障時(shí)，對(duì)電訊線路產(chǎn)生的感性耦合干擾影響和危險(xiǎn)影響都屬于瞬時(shí)影響。同時(shí)，由于城市電訊線路目前已極少采用架空通訊明線。其訊號(hào)傳輸基本上采用了光纖，微波或電纜線路的傳輸形式。所以，上述接地方式的城市配電網(wǎng)發(fā)生單相接地時(shí)，接地短路電流對(duì)光纖等電訊線路產(chǎn)生的感性耦合干擾影響和危險(xiǎn)影響極小，可以不予考慮。
　　
　　二、系統(tǒng)中性點(diǎn)非直接接地工作方式的特點(diǎn)及其在城網(wǎng)建設(shè)規(guī)劃中的合理選用
　　
　　中性點(diǎn)不接地和中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地是電網(wǎng)中性點(diǎn)非直接接地的兩種主要接線方式，中性點(diǎn)不接地是一種最簡(jiǎn)單的電網(wǎng)中性點(diǎn)接線方式。由于中性點(diǎn)不接地，當(dāng)電網(wǎng)發(fā)生單相接地故障時(shí)，流過故障點(diǎn)的短路電流為電網(wǎng)非故障線路的相對(duì)地電容電流之和，故障電流可以通過公式Id=3ωCUp求出結(jié)果。在以架空線路為主要供電線路的城市配電網(wǎng)中，Id一般為數(shù)安培到數(shù)十安培。在以電纜線路為主要供電線路的城市配電網(wǎng)中，Id可以達(dá)到數(shù)百安掊，甚至更大的數(shù)值。因此，在以架空線路為主要供電線路的城市配電網(wǎng)中，線路接地故障時(shí)產(chǎn)生的接地電容電流一般不會(huì)引起繼電保護(hù)動(dòng)作跳閘。但是，在中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)中發(fā)生一相接地時(shí)，故障相的電位為地電位，非故障相對(duì)地電位將升高到線電壓。導(dǎo)致三相對(duì)地電位嚴(yán)重不平衡，有可能對(duì)鄰近的電訊線路產(chǎn)生容性耦合影響。由于中性點(diǎn)不接地的電網(wǎng)發(fā)生單相接地故障時(shí)，允許在單相接地故障情況下繼續(xù)運(yùn)行2小時(shí)。因此，單相接地故障時(shí)，接地電流對(duì)電訊線路產(chǎn)生的容性耦合影響將是長時(shí)間的。另外，當(dāng)接地電容電流較大，有足夠的能量來維持接地電弧燃燒時(shí)，電網(wǎng)將會(huì)出現(xiàn)較嚴(yán)重的弧光接地過電壓。其過電壓值可以是正常電壓值的3至3.5倍，這個(gè)過電壓值可以擊穿電網(wǎng)中絕緣薄弱的地方，從而產(chǎn)生兩點(diǎn)或多點(diǎn)接地現(xiàn)象，造成線路跳閘。為了減少在中性點(diǎn)不接地方式下發(fā)生單相接地故障時(shí)的接地電容電流，防止產(chǎn)生弧光接地過電壓，早在1916年德國工程師彼得遜就發(fā)明了在中性點(diǎn)上接一個(gè)電感線圈，即中性點(diǎn)經(jīng)電感線圈接地。利用這個(gè)電感線圈產(chǎn)生的感性電流來抵消接地電容電流，從而達(dá)到消除單相接地故障時(shí)產(chǎn)生弧光接地過電壓。因此，這個(gè)電感線圈也就被稱為消弧線圈。在中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地的城市電網(wǎng)中，當(dāng)電網(wǎng)發(fā)生單相接地故障時(shí)，在變壓器的中性點(diǎn)上將產(chǎn)生一個(gè)位移電壓。這個(gè)位移電壓將在電感線圈中產(chǎn)生感性電流IL，與非故障相產(chǎn)生的接地電容電流IC相迭加。通過調(diào)節(jié)電感電流IL的大小，可使IC與IL的相量和接近于零，從而大大地減小了接地電容電流。如果適當(dāng)調(diào)整消弧線圈的脫諧度，使補(bǔ)償電流IL略大于電容電流IC，則可以達(dá)到消弧的目的。然而，當(dāng)電網(wǎng)系統(tǒng)運(yùn)行方式發(fā)生改變時(shí)，則需要手動(dòng)切換消弧線圈的分接頭來改變補(bǔ)償電流，調(diào)整消弧線圈的脫諧度。這對(duì)于需要經(jīng)常改變運(yùn)行方式的城市配電網(wǎng)，尤其是存在著電纜線路和架空線路輸電的混合型城市配電網(wǎng)，則有一定的困難。而能夠自動(dòng)跟蹤調(diào)節(jié)補(bǔ)償電流的消弧線圈，目前尚缺乏實(shí)際運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)。因此，中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地的接線方式，一般只適應(yīng)于以架空線路為主的、較小型的城市配電網(wǎng)?；蛘卟捎弥行渣c(diǎn)不接地方式，配合接地故障計(jì)算機(jī)在線檢測(cè)裝置或微機(jī)繼電保護(hù)裝置。以簡(jiǎn)化運(yùn)行方式，降低運(yùn)行費(fèi)用，并對(duì)用戶維持適當(dāng)?shù)墓╇娍煽啃浴?BR>　　
　　參考文獻(xiàn)：
　　
　　1.《城市電力網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)導(dǎo)則》
　　
　　2.《電力系統(tǒng)繼電保護(hù)》李駿年主編