中性點(diǎn)接地方式對(duì)供電可靠性的影響分析

徐 焰

（國網(wǎng)上海市北供電公司，上海200072）

0 引言

改革開放以來，隨著我國經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，無論是工業(yè)生產(chǎn)還是居民生活對(duì)于電力資源的依賴程度都越來越高，各行各業(yè)對(duì)于電力資源的安全性與穩(wěn)定性的要求也在不斷提高。我國電力系統(tǒng)80%以上的用戶停電都是電力系統(tǒng)故障引起的，因此提高配電網(wǎng)的安全性與穩(wěn)定性，對(duì)于優(yōu)化配電系統(tǒng)具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義，學(xué)術(shù)界對(duì)于電力系統(tǒng)運(yùn)行可靠性的相關(guān)研究也非常重視，而選用適當(dāng)?shù)闹行渣c(diǎn)接地方式對(duì)提高供電可靠性有重要作用[1]。

1 中性點(diǎn)接地方式的工作原理和對(duì)比分析

電力系統(tǒng)尤其是城市智能電網(wǎng)的深化改革步伐正不斷加快，國內(nèi)部分一線城市已將電力系統(tǒng)中的中性點(diǎn)接地方式改為小電阻接地的方式。不同的中性點(diǎn)接地方式其應(yīng)用范圍在逐步擴(kuò)大，比較常見的接地方式有以下四種：

1.1 中性點(diǎn)不接地

這種方式對(duì)地絕緣，電網(wǎng)不與大地進(jìn)行連接，運(yùn)行方式和系統(tǒng)結(jié)構(gòu)都相對(duì)簡單，也無需其他附加設(shè)備，很大程度上節(jié)省了資金成本。應(yīng)用這種方式的電力系統(tǒng)如果發(fā)生單相接地故障，接地電壓降為零，系統(tǒng)仍然保持繼續(xù)運(yùn)行的狀態(tài)，可以通過布置專門的監(jiān)控設(shè)備對(duì)故障進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。當(dāng)接地點(diǎn)的電流過大時(shí)，可能會(huì)出現(xiàn)間歇性電弧，對(duì)設(shè)備絕緣造成威脅，甚至引起變壓器線圈變形，進(jìn)一步波及與接地點(diǎn)連接的整個(gè)電網(wǎng)。這種系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是經(jīng)濟(jì)實(shí)用，安裝方便，接地電流小，減少了跨步電壓和接觸電壓，基本上不會(huì)對(duì)信息系統(tǒng)產(chǎn)生干擾，而且在發(fā)生電力系統(tǒng)故障時(shí)能夠保證相關(guān)人員的安全；缺點(diǎn)是電弧不穩(wěn)定，會(huì)加大電力故障的嚴(yán)重程度和停電范圍，有可能直接損壞電網(wǎng)中的設(shè)備[2]。

1.2 消弧線圈接地方式

消弧線圈接地方式也稱為諧振接地，消弧線圈由鐵芯與繞組組成。消弧線圈對(duì)單相接地故障能夠起到關(guān)鍵作用，通過消弧線圈產(chǎn)生的感性電流可以讓接地電流大大減小，電弧可以自動(dòng)熄滅[3]。這種方式的優(yōu)點(diǎn)是能夠在很大程度上解決單相接地故障，降低故障相電壓的恢復(fù)速度，故障點(diǎn)電流經(jīng)補(bǔ)償后的殘余電流小，易于自行熄滅，一定程度上能夠避免電弧再燃而引發(fā)的危險(xiǎn)事故；缺點(diǎn)是發(fā)生電力故障時(shí)，依靠電流的大小或方向來判斷故障線路不能起到保護(hù)作用。

1.3 小電阻接地方式

中性點(diǎn)接地最為常見的就是低值電阻接地方式，也稱小電阻接地方式。這種方式的優(yōu)點(diǎn)是能夠基本消除產(chǎn)生間歇性電弧過電壓的幾率，使發(fā)生異地兩相接地的概率大大減少，由于故障線路的電流能夠快速增大而使自動(dòng)檢測更加容易實(shí)現(xiàn)，一旦出現(xiàn)故障就能夠迅速跳閘，避免了長時(shí)間運(yùn)行造成的故障擴(kuò)展和停電范圍擴(kuò)大[4]；缺點(diǎn)是無法識(shí)別瞬時(shí)性和永久性單相接地故障，兩種故障都會(huì)導(dǎo)致線路跳閘，增加了跳閘次數(shù)，影響了供電的穩(wěn)定性和可靠性。

1.4 中性點(diǎn)直接接地

中性點(diǎn)直接接地發(fā)生單相接地故障時(shí)，需要考慮電氣設(shè)備的絕緣問題。這種方式的優(yōu)點(diǎn)是在發(fā)生故障時(shí)電壓不升高，能夠在一定程度上降低線路成本，由于接地電流大，較為簡單的保護(hù)裝置就能夠準(zhǔn)確快速地跳開故障線路，可靠性比較高[5]；缺點(diǎn)是由于故障電流過大，為防止損失，電網(wǎng)不能繼續(xù)運(yùn)行，對(duì)通訊系統(tǒng)的干擾也比較大，且由于接地點(diǎn)會(huì)產(chǎn)生比較大的跨步電壓和接觸電壓，比較容易發(fā)生觸電事故。

2 中性點(diǎn)接地方式對(duì)供電可靠性的影響

中性點(diǎn)接地方式是影響供電可靠性的重要因素，目前比較常用的兩種中性點(diǎn)接地方式是消弧線圈接地和小電阻接地，這兩種方式也是當(dāng)今學(xué)術(shù)界研究的重點(diǎn)，因此本文重點(diǎn)討論這兩種方式對(duì)供電可靠性的影響。

2.1 消弧線圈接地方式對(duì)供電可靠性的影響

這種方式一般應(yīng)用在單相接地電容電流比較大的地方，只要電力系統(tǒng)不中斷用電就可以恢復(fù)正常。消弧線圈接地方式提高了配電系統(tǒng)的供電質(zhì)量和供電的可持續(xù)性。電纜配電網(wǎng)的主要故障是永久性單相接地故障，不能立即切除故障線路，配電系統(tǒng)需要在故障條件下繼續(xù)運(yùn)行一段時(shí)間，因而增加了故障擴(kuò)大的風(fēng)險(xiǎn)，從這方面來看，這種方式對(duì)于電力系統(tǒng)的供電可持續(xù)性產(chǎn)生了負(fù)面影響。這種方式導(dǎo)致的跳閘有兩種原因：一是線路問題，二是微機(jī)或者人工選線出現(xiàn)錯(cuò)誤。對(duì)于電力系統(tǒng)故障導(dǎo)致的跳閘，可能需要很長時(shí)間才能修復(fù)，如果沒有備用電源或者無法及時(shí)轉(zhuǎn)移線路負(fù)荷，就有可能導(dǎo)致長時(shí)間的停電，單相接地故障會(huì)發(fā)展成比較嚴(yán)重的事故，停電范圍擴(kuò)大，甚至?xí)罢麄€(gè)供電網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)[6]。

配電線路分為架空線路和電纜線路，比較常見的就是在室外經(jīng)常能夠看到的安置在一定高度上并保持一定距離的電線，架空線路由于其所處環(huán)境的原因，不會(huì)出現(xiàn)電弧火災(zāi)沿電纜線路蔓延的情況。

如果跳閘原因是選線錯(cuò)誤，跳閘線路為正常線路，在故障發(fā)生時(shí)，一般不采用效果相對(duì)較差的電腦選線方式而使用人工選線來進(jìn)行故障排除。在選線錯(cuò)誤的情況下，會(huì)出現(xiàn)短時(shí)間的停電，但由于很多用戶對(duì)供電連續(xù)性有很高要求，所以即使是短時(shí)間停電也是不能接受的。

2.2 小電阻接地方式對(duì)供電可靠性的影響

小電阻接地方式的不確定因素相對(duì)來說比較少，但這種方式的跳閘概率卻很高。在系統(tǒng)保持正常工作的情況下，這種方式的接地電流很大，這主要是因?yàn)樾‰娮桦娏骱团潆娤到y(tǒng)對(duì)電流產(chǎn)生了累加效果，便于迅速選出故障線路，使故障線路快速跳閘，只需要很短的時(shí)間就可以完成故障線路的切除。小電阻給配電系統(tǒng)增加了阻尼，一定程度上緩解了電壓過大的現(xiàn)象，而且這種方式也不會(huì)發(fā)生電路火災(zāi)事故的蔓延和擴(kuò)展。

小電阻接地方式的配電系統(tǒng)會(huì)設(shè)置零序保護(hù)，增大接地電流，提高選線靈敏度，但也因此提高了繼電保護(hù)拒動(dòng)而產(chǎn)生的風(fēng)險(xiǎn)。拒動(dòng)一旦發(fā)生，會(huì)導(dǎo)致電路火災(zāi)事故的擴(kuò)大和蔓延，燒毀更多的電力系統(tǒng)電纜線路，甚至對(duì)周圍建筑物和居民造成火災(zāi)危險(xiǎn)，最終導(dǎo)致無法挽回的損失。這種方式的配電線路非常靈敏，不會(huì)因選線問題而導(dǎo)致跳閘，只會(huì)因?yàn)榫€路故障而發(fā)生跳閘。跳閘一般可以分為兩種情況：一種是在設(shè)備發(fā)出信號(hào)時(shí)線路跳閘，從發(fā)生故障到切除故障的過程非?？欤粫?huì)發(fā)生事故擴(kuò)展和火災(zāi)蔓延的情況；另外一種是在拒動(dòng)的情況下，沒能成功發(fā)出信號(hào)而造成跳閘，這種跳閘只針對(duì)電纜。

3 結(jié)語

隨著我國經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，全社會(huì)對(duì)于電力供應(yīng)的安全性與可靠性要求也在不斷提高，我國電力系統(tǒng)深化改革的步伐正不斷加快。中性點(diǎn)接地方式對(duì)供電可靠性的影響是通過多個(gè)因素共同作用的，不同的中性點(diǎn)接地方式在未來具有非常廣闊的應(yīng)用前景，為了提高配電網(wǎng)的安全性與可靠性，深化電力系統(tǒng)改革，滿足居民生活及工業(yè)生產(chǎn)對(duì)供電系統(tǒng)提出的更高要求，我國應(yīng)加強(qiáng)對(duì)中性點(diǎn)接地方式的研究和投入。

[1]武華茂，莊穎濤，李澤濤，等.淺析中性點(diǎn)接地方式對(duì)配網(wǎng)供電可靠性的影響[J].低碳世界，2017（21）：24-25.

[2]郭麗偉，薛永端，徐丙垠，等.中性點(diǎn)接地方式對(duì)供電可靠性的影響分析[J].電網(wǎng)技術(shù)，2015，39（8）：2340-2345.

[3]何林.中性點(diǎn)接地方式對(duì)配電網(wǎng)可靠性影響的研究[D].北京：華北電力大學(xué)，2013.

[4]梁呈茂.中性點(diǎn)接地方式對(duì)配電系統(tǒng)可靠性影響的分析[J].科技資訊，2012（3）：111.

[5]曹珍崇，何儉聲，楊學(xué)昌，等.中性點(diǎn)接地方式對(duì)配電線路可靠性影響的區(qū)間分析[J].廣西電力，2007（5）：5-7，15.

[6]繆以揚(yáng).配電網(wǎng)中性點(diǎn)接地方式的研究與決策[D].廣州：廣東工業(yè)大學(xué)，2007.