配網(wǎng)中性點接地方式分析及接地故障處理

羅超

【摘 要】配網(wǎng)中性點接地方式影響配電網(wǎng)供電可靠性和安全性。對比不接地、經(jīng)消弧線圈接地、經(jīng)低電阻接地方式特點，選取中性點接地方式重點評價供電可靠性、接地故障過電壓危害、對人身安全影響等方面，并從不同類供電區(qū)域和單相接地故障電容電流角度具體考慮。采取快速跳閘方式，運用有效的單相接地故障判別技術(shù)，躲過絕大多數(shù)瞬時接地故障，實現(xiàn)快速就近隔離故障。

【關(guān)鍵詞】配電網(wǎng)；中性點接地方式；接地故障

配網(wǎng)中性點接地方式選取與接地故障處置關(guān)系緊密，影響供電可靠性。目前對于配網(wǎng)中性點接地方式的選取，國內(nèi)外尚無統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，往往基于自身實際網(wǎng)架狀況和運行經(jīng)驗綜合確定，如德國大規(guī)模選取消弧線圈接地方式，法國城市電網(wǎng)以電纜線路為主，主要選取低電阻接地方式。建國初期，我國仿照蘇聯(lián)模式，選取不接地、經(jīng)消弧線圈接地方式。目前不接地、經(jīng)消弧線圈接地、經(jīng)低電阻接地方式并存，仍廣泛選取不接地與經(jīng)消弧線圈接地的小電流接地方式。但隨著電纜線路的大量應(yīng)用，一些沿海發(fā)達城市亦選取低電阻接地的大電流接地方式，發(fā)展較為迅速。

1 不同中性點接地方式特點

配網(wǎng)中性點接地方式，指配電網(wǎng)絡(luò)的中性點與大地之間電氣上的連接方式。不同接地方式，具有不同的電氣特征，可以等效為中性點通過一定數(shù)值的阻抗與大地連接，因零序阻抗不同，故單相接地時故障電流值亦不同。實際配網(wǎng)運行，特別是中壓配網(wǎng)運行中，通常選取的不接地、經(jīng)消弧線圈接地、經(jīng)低電阻接地方式，具有各自優(yōu)缺點。

1.1 中性點不接地方式

選取中性點不接地方式，在發(fā)生單相接地故障時，盡管三相對地電壓發(fā)生變化，但是三相間線電壓保持對稱，對負荷供電沒有影響，允許短時繼續(xù)運行，此時現(xiàn)場運維人員可在此期間及時采取措施處理。但是非故障相電壓出現(xiàn)過電壓，特別是在永久性金屬性接地故障時升高為線電壓，相應(yīng)增加絕緣壓力甚至使非故障相絕緣擊穿，造成事故擴大，故通常帶接地故障運行不得超過2個小時。中性點不接地方式，單相接地故障電流較小，接地電弧可能自動熄滅，使系統(tǒng)恢復(fù)正常運行。中性點不接地方式一般適用于單相接地故障電容電流不大于10A、發(fā)展速度較慢的配網(wǎng)，如偏遠郊區(qū)和農(nóng)村。

1.2 中性點經(jīng)消弧線圈接地方式

實際配電網(wǎng)電容電流往往較大，對于中性點不接地配網(wǎng)發(fā)生單相接地故障時，配網(wǎng)接地電弧往往難以自動熄滅，因而需要選取經(jīng)消弧線圈接地方式，將接地電弧電流有效降為可使其自動熄滅的閾值內(nèi)。中性點經(jīng)消弧線圈接地方式發(fā)生單相接地故障時，同樣允許繼續(xù)運行1～2小時。但是當(dāng)配網(wǎng)發(fā)展使得單相接地故障電流快速增長時，消弧線圈容量往往無法適應(yīng)需求，此外接地故障選線的準(zhǔn)確率也偏低。中性點經(jīng)消弧線圈接地方式一般適用于單相接地故障電容電流大于10A的架空線路，或絕緣滿足要求的電纜架空混聯(lián)線路。

1.3 中性點經(jīng)低電阻接地方式

中性點經(jīng)低電阻接地方式能夠快速準(zhǔn)確判斷故障線路，并迅速切除故障線路，相比于直接接地的配網(wǎng)，其單相接地故障電流明顯減小，但對配網(wǎng)設(shè)備依然存在影響，并會導(dǎo)致跳閘率增高，特別是在雷雨天氣造成停電影響范圍擴大。中性點經(jīng)低電阻接地方式一般適用于發(fā)生永久性故障概率高的電纜線路及電纜化率較高的混聯(lián)線路，這類線路本身故障較少，若故障往往為永久性破壞。

2 中性點接地方式的選取

中性點接地方式是影響配電網(wǎng)供電可靠性和安全性的重要因素之一。中性點接地方式的選取應(yīng)在配網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計階段予以充分考慮，根據(jù)配電網(wǎng)電容電流，統(tǒng)籌考慮負荷特點、設(shè)備絕緣水平以及電纜化率、地理環(huán)境、線路故障特性等因素，重點評價供電可靠性、接地故障過電壓危害、對人身安全影響等方面，并考慮電網(wǎng)發(fā)展需求，避免或減少未來改造工程量。10kV配電網(wǎng)中性點根據(jù)實際情況，選取不接地、經(jīng)消弧線圈接地或低電阻接地方式。從不同類供電區(qū)域考慮，一般A+類供電區(qū)域選取低電阻接地，A、B類供電區(qū)域選取低電阻接地、經(jīng)消弧線圈接地，C、D類供電區(qū)域選取經(jīng)消弧線圈接地、不接地方式，E類供電區(qū)域選取不接地方式。從單相接地故障電容電流考慮，一般在10A及以下，選取中性點不接地方式；大于10A且小于100A～150A，選取中性點經(jīng)消弧線圈接地方式；大于100A～150A以上，或以電纜網(wǎng)為主時，選取中性點經(jīng)低電阻接地方式。對于同一規(guī)劃區(qū)域內(nèi)，一般選取相同的中性點接地方式，便于負荷轉(zhuǎn)供。

3 單相接地故障處理

目前我國的配電網(wǎng)中性點廣泛采用經(jīng)消弧線圈接地或不接地方式，當(dāng)單相接地故障發(fā)生時，允許系統(tǒng)帶故障運行不超過2小時。但隨著配電網(wǎng)發(fā)展，網(wǎng)架規(guī)模不斷擴大，設(shè)備不斷增多，單相接地故障造成安全風(fēng)險逐漸增加，并且單相接地故障過電壓可能造成相間短路故障，影響配網(wǎng)安全穩(wěn)定運行，甚至可能引發(fā)人身傷亡事故。

單相接地故障處置，一般借助故障選線或人工拉路的方式尋找具體故障線路。故障選線方面，現(xiàn)階段故障選線裝置盡管投入套數(shù)較多，但依然存在裝置覆蓋區(qū)域不平衡、選線準(zhǔn)確率總體偏低等問題。人工拉路方面，則會造成非故障線路短時停電，在進一步查找接地故障區(qū)段又需要逐段線路停電，若線路帶有數(shù)字化精密設(shè)備、聯(lián)合生產(chǎn)線、重要用戶等對供電可靠性有較高要求的敏感負荷，將造成經(jīng)濟社會負面影響。因此，帶接地故障運行依然可能造成非故障范圍連帶停電，并沒有徹底提高供電可靠性，特別是當(dāng)前各行各業(yè)對可靠供電和優(yōu)質(zhì)服務(wù)要求日益提高，“供好電、服好務(wù)”備受社會各界關(guān)注和期待，傳統(tǒng)接地故障處理模式無法完全適應(yīng)配電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行的要求。在歐美、日本等發(fā)達國家，在發(fā)生單相接地故障時，多數(shù)已采取快速跳閘的處理方式。考慮到瞬時接地故障在單相接地故障中占比最大，特別是在一些走廊環(huán)境復(fù)雜的配網(wǎng)區(qū)域，受雷電、樹線矛盾以及鳥害造成絕緣子閃絡(luò)等因素影響，瞬時接地故障現(xiàn)象更為突出。綜合各方面經(jīng)驗，采取快速跳閘方式，通過運用基于消弧線圈并聯(lián)電阻法等有效的單相接地故障判別技術(shù)，設(shè)定最末級接地跳閘時間不小于10s，即可躲過絕大多數(shù)瞬時接地故障，實現(xiàn)快速就近隔離故障。

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