變壓器中性點(diǎn)接地分析

蒲彥雄（中鐵電氣化局西安電氣化工程有限公司,陜西 寶雞 721000）

變壓器中性點(diǎn)接地分析

蒲彥雄
（中鐵電氣化局西安電氣化工程有限公司,陜西 寶雞 721000）

摘 要：本文對三種典型的變壓器中性點(diǎn)接地方式進(jìn)行了簡要分析，包括中性點(diǎn)經(jīng)小電阻接地方式、中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地方式和變壓器中性點(diǎn)直接接地方式，并對三種方式的優(yōu)勢與問題進(jìn)行了解介紹，以期為中壓電網(wǎng)的順利改造提供一定借鑒和參考。

關(guān)鍵詞：變壓器；中性點(diǎn)；接地方式

中壓電網(wǎng)最常見的應(yīng)用電壓有三種，即35千伏、10千伏和6千伏，他們都屬于中性點(diǎn)非接地系統(tǒng)，但是隨著社會的發(fā)展，供電量需求的激增，尤其是電纜線路的復(fù)雜化，導(dǎo)師供電網(wǎng)絡(luò)單相接地電容電流不斷增加，最終帶來了電網(wǎng)系統(tǒng)事故發(fā)生率的提高。目前，全球不同國家對中壓電網(wǎng)中性點(diǎn)接地方式有著不同的模式與經(jīng)驗(yàn)，就我國來講，該問題一直是業(yè)界研究的重點(diǎn)，而中性點(diǎn)的接地方式研究與選擇，對中壓電網(wǎng)的改造具有非常關(guān)鍵的意義，本文對此加以簡要論析。

1 中性點(diǎn)經(jīng)小電阻接地方式

目前，這一接地方式主要存在于以美國為首的部分國家中，之所以會如此，是由于美國歷史上對弧光接地過電壓的危害性有著過高估計(jì)，所以采用這種接地方式，主要是為了釋放電路上的過剩電荷，以最大程度地降低過電壓帶來的危害。在這種接地方式中，通長會選擇小電阻。在系統(tǒng)單相接地時(shí)，接地點(diǎn)的電流通長控制在500A或100A上下，通過接地點(diǎn)的電流實(shí)現(xiàn)對零序保護(hù)系統(tǒng)的啟動，以切斷故障線路。中性點(diǎn)經(jīng)小電阻接地方式具有如下的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)：

（1）系統(tǒng)單相接地時(shí)，健全相電壓不會出現(xiàn)大幅升高，對設(shè)備絕緣等級沒有過高要求，其耐壓性能夠根據(jù)相電壓水平加以選擇。

（2）系統(tǒng)單相接地時(shí)，因?yàn)楣收暇€路的電流大小會出現(xiàn)異常，零序保護(hù)系統(tǒng)的靈敏度又非常高，所以對接地故障線路具有很高的檢出率。

（3）當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)單相接地故障時(shí)，不管是永久性的還是暫時(shí)性的，都會帶來異常反應(yīng)與跳閘，加大線路跳閘次數(shù)，對電路系統(tǒng)正常運(yùn)行帶來嚴(yán)重負(fù)面影響，最終降低系統(tǒng)運(yùn)行可靠性和安全性。

2 中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地方式

從1917年開始投入使用，消弧線圈的發(fā)展歷史已近90年，在經(jīng)過時(shí)間檢驗(yàn)之后，消弧線圈在中壓電網(wǎng)領(lǐng)域具有非常強(qiáng)的適用性。全球范圍內(nèi)長期采用該方式的國家主要有中國、前蘇聯(lián)、德國和瑞典等，這種方式在提高中壓電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)性、可靠性和安全性方面具有顯著優(yōu)勢。采用該方式，系統(tǒng)在單相接地時(shí)，接地點(diǎn)的電流非常小，其顯著特征是線路出現(xiàn)單向接地時(shí)，不會發(fā)生立即跳閘現(xiàn)象，正常情況下電網(wǎng)系統(tǒng)在出現(xiàn)故障的情況下也能運(yùn)行兩個(gè)小時(shí)。大量實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)及數(shù)據(jù)顯示，當(dāng)接地電流不高于10A時(shí)，電弧會出現(xiàn)自滅，因?yàn)橄【€圈電感電流能夠?qū)拥攸c(diǎn)流過電流加以抵消，要是調(diào)節(jié)合理，電弧就可以實(shí)現(xiàn)自滅。對于日益復(fù)雜化的中壓電網(wǎng)，盡管接地故障的發(fā)生率有所提高，但由于接地電流會得到補(bǔ)償，所以單相接地故障不會帶來連鎖效應(yīng)。所以中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地方式具有非常強(qiáng)的可靠性，明顯要比中性點(diǎn)經(jīng)小電阻接地方式更具優(yōu)勢，但這種接地方式也存在著許多弊端，具體如下：

（1）當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)單相接地時(shí)，因接地點(diǎn)流過電流非常小，且標(biāo)準(zhǔn)情況下消弧線圈要處于過補(bǔ)償狀態(tài)，而接地線路與非接地線路的零序電流有著完全一樣的方向，所以零序保護(hù)程序?qū)拥鼐€路故障不能進(jìn)行高效精準(zhǔn)的檢測。

（2）由于當(dāng)前中壓電網(wǎng)系統(tǒng)中所應(yīng)用的消弧線圈，基本需要手動進(jìn)行調(diào)匝，而必須要停止運(yùn)行后才能加以調(diào)整，也沒有接地點(diǎn)電流的實(shí)時(shí)監(jiān)測程序與系統(tǒng)，所以在電網(wǎng)運(yùn)行中無法結(jié)合實(shí)際接地點(diǎn)電流大小而實(shí)現(xiàn)及時(shí)調(diào)整，因此無法充分發(fā)揮其應(yīng)有的補(bǔ)償作用，并普遍存在著弧光無法自滅及過電壓問題。

目前，我國已經(jīng)研發(fā)出能夠自動跟蹤消弧線圈及接地線路電流變化的設(shè)備，并經(jīng)過實(shí)踐證實(shí)有著非常好的效果，已經(jīng)開始進(jìn)行大范圍的推廣和普及。

3 變壓器中性點(diǎn)直接接地方式

實(shí)際上，在電網(wǎng)系統(tǒng)運(yùn)行過程中，中性點(diǎn)通常是出于零電位的，當(dāng)出現(xiàn)單相接地時(shí)，接地點(diǎn)與中性點(diǎn)之間便產(chǎn)生了短路，電流數(shù)值將發(fā)生大幅上升，此時(shí)就需要電力系統(tǒng)維護(hù)人員，及時(shí)采取解決措施，快速搶修，解決故障。在變壓器中性點(diǎn)直接接地的情況中，如果發(fā)生單相電故障時(shí)，要果斷切斷送電線路，停止供電。在多年的實(shí)踐中，筆者發(fā)現(xiàn)，在1000伏以上的電力系統(tǒng)運(yùn)行中，許多單相電問題，特別是在架空線路較長狀態(tài)下，大部分故障是暫時(shí)性的，一旦故障排除，電力系統(tǒng)便立即恢復(fù)正常，安全地位用戶供電。當(dāng)出現(xiàn)變壓器中性點(diǎn)直接接地時(shí)，為了確保電力系統(tǒng)運(yùn)行的安全性，通常會安裝自動啟閉閘裝置，以提高電力系統(tǒng)可靠性、安全性和穩(wěn)定性。

在中壓電網(wǎng)系統(tǒng)中，變壓器中性點(diǎn)接地方式大部分屬于直接接地類型，只有少數(shù)為了進(jìn)一步提高系統(tǒng)穩(wěn)定性而采取間接接地方式。但不管是間接的還是直接的，都可以有效提高電力系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性和可靠性。近年來，隨著電力系統(tǒng)變壓器容量的不斷加大，一旦出現(xiàn)電力故障，很可能會帶來嚴(yán)重?fù)p失，不僅會對硬件設(shè)備帶來損害，而且會對電流路線帶來影響。因此，一旦出現(xiàn)電力系統(tǒng)接線不合理或其他錯(cuò)誤時(shí)，將會造成整個(gè)電力系統(tǒng)接地網(wǎng)絡(luò)的崩塌，最終帶來局部不接地問題。

4 結(jié)語

由上文可知，變壓器中性點(diǎn)接地方式主要包括中性點(diǎn)經(jīng)小電阻接地方式、中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地方式和變壓器中性點(diǎn)直接接地方式三種方式。在實(shí)際的電力系統(tǒng)運(yùn)行過程中，這三種接地方式各有優(yōu)缺，通過本文的簡要論述，筆者也希望不斷加強(qiáng)變壓器中性點(diǎn)接地方式的實(shí)踐研究與探索，為加快中壓電網(wǎng)的改造創(chuàng)造良好條件，以提高現(xiàn)實(shí)電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

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