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電力系統(tǒng)中性點(diǎn)的接地方式

中性點(diǎn)接地系統(tǒng)供配電系統(tǒng)的中性點(diǎn)接地方式涉及電網(wǎng)的安全運(yùn)行，供電可靠性，過電壓和絕緣的配合，繼電保護(hù)，接地設(shè)計(jì)等多個(gè)因素，而且對通信和電子設(shè)備的電子干擾、人身安全等方面有重要影響。目前供配電系統(tǒng)的接地方式主要有中性點(diǎn)不接地、中性點(diǎn)直接接地、中性點(diǎn)經(jīng)電阻接地和中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地四種，本文對這四種中性點(diǎn)接地方式進(jìn)行了分析與比較。

電力系統(tǒng)中性點(diǎn)接地方式是指電力系統(tǒng)中的發(fā)電機(jī)和變壓器的中性點(diǎn)與地的連接方式。可以分為大接地電流系統(tǒng)和小接地電流系統(tǒng)，前者即中性點(diǎn)直接接地電流系統(tǒng)，后者又分為中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)和中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈或電阻接地系統(tǒng)。中性點(diǎn)接地方式的選擇涉及技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、安全等多方面，是一個(gè)綜合性的問題，由于各國電力技術(shù)的水平和條件、運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)等因素的不同，各個(gè)國家對這個(gè)問題的處理方式不盡相同，掌握各級電力系統(tǒng)采用何種接地方式，對于學(xué)習(xí)電力系統(tǒng)知識的學(xué)生和電力系統(tǒng)中的工作人員都是很重要的。一、大接地電流系統(tǒng)大接地電流系統(tǒng)，即將中性點(diǎn)直接接地。該系統(tǒng)運(yùn)行中若發(fā)生一相接地故障時(shí)，就形成單相接地短路，線路上將流過很大的短路電流，使線路保護(hù)裝置迅速動(dòng)作，斷路器跳閘切除故障。大電流接地系統(tǒng)在發(fā)生單相接地故障時(shí)，中性點(diǎn)電位仍為零，非故障相對地電壓基本不變，這是它的最大優(yōu)點(diǎn)。因此在這種系統(tǒng)中的輸電設(shè)備絕緣水平只需按電網(wǎng)的相電壓考慮，較為經(jīng)濟(jì)。此外，該系統(tǒng)單相接地故障時(shí)，不會產(chǎn)生間歇性電弧引起的過電壓，不會因此而導(dǎo)致設(shè)備損壞。大接地電流系統(tǒng)不裝設(shè)絕緣監(jiān)察裝置。

中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)缺點(diǎn)也很多，首先是發(fā)生單相接地故障時(shí)，不允許電網(wǎng)繼續(xù)運(yùn)行，防止短路電流造成較大的損失，因此可靠性不如小接地電流系統(tǒng)。其次中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)在運(yùn)行中若發(fā)生單相接地故障時(shí)，其接地點(diǎn)還會產(chǎn)生較大的跨步電壓與接觸電壓。此時(shí)若工作人員誤登桿或誤碰帶電導(dǎo)體，容易發(fā)生觸電傷害事故。對此需要加強(qiáng)安全教育和正確配置繼電保護(hù)及嚴(yán)格的安全措施，以避免事故。第三，中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)單相接地故障時(shí)產(chǎn)生的接地電流較大，對通系統(tǒng)的干擾影響也大，特別是當(dāng)電力線路與通線路平行走向時(shí)，由于耦合產(chǎn)生感應(yīng)電壓，對通造成干擾。二、小接地電流系統(tǒng)小電流接地系統(tǒng)，即中性點(diǎn)不接地或經(jīng)消弧線圈或電阻接地系統(tǒng)。小接地電流系統(tǒng)可分為中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)，中性點(diǎn)經(jīng)消弧圈接地或經(jīng)電阻接地系統(tǒng)。中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)

中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)，即是中性點(diǎn)對地絕緣。這種接地方式結(jié)構(gòu)簡單，運(yùn)行方便，不需任何附加設(shè)備，投資經(jīng)濟(jì)。適用于lOkV架空線路為主的輻射形或樹狀形的供電網(wǎng)絡(luò)。中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)在于發(fā)生單相接地故障時(shí)，由于接地電流很小，若是瞬時(shí)故障，一般能自動(dòng)熄弧，非故障相電壓升高不大，不會破壞系統(tǒng)的對稱性，根據(jù)安規(guī)規(guī)定，系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障后可允許繼續(xù)運(yùn)行不超過兩小時(shí)，從而獲得排除故障時(shí)間，相對地提高了供電的可靠性。中性點(diǎn)不接地方式缺點(diǎn)在于因其中性點(diǎn)是絕緣的，電網(wǎng)對地電容中儲存的能量沒有釋放通路。在發(fā)生弧光接地時(shí)，電弧的反復(fù)熄火與重燃，也是向電容反復(fù)充電過程。由于對地電容中的能量不能釋放，造成電壓升高，從而產(chǎn)生弧光接地過電壓或諧振過電壓，其值可達(dá)很高的倍數(shù)，對設(shè)備絕緣造成威脅。中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地

中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)，即是將中性點(diǎn)通過一個(gè)電感消弧線圈接地。自從1916年發(fā)明了消弧線圈至今，中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)已有80多年的歷史。中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地的優(yōu)點(diǎn)在于其能迅速補(bǔ)償中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)單相接地時(shí)產(chǎn)生電容電流，減少的弧光過電壓的發(fā)生。雖然中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)具有發(fā)生單相接地故障仍可以繼續(xù)供電的突出優(yōu)點(diǎn)，但也存在產(chǎn)生間歇性電弧而導(dǎo)致過電壓的危險(xiǎn)。當(dāng)接地電流大于30A時(shí)，產(chǎn)生的電弧往往不能自熄，造成弧光接地過電壓概率增大，不利于電網(wǎng)安全運(yùn)行。而消弧線圈是一個(gè)具有鐵心的可調(diào)電感，當(dāng)電網(wǎng)發(fā)生接地故障時(shí)，接地電流通過消弧線圈時(shí)呈電感電流，對接地電容電流進(jìn)行補(bǔ)償，使通過故障點(diǎn)的電流減小到能自行熄弧范圍。而當(dāng)電流過零而電弧熄火后，消弧線圈尚可減少故障相電壓的恢復(fù)速度，從而減少了電弧重燃的可能，有利于單相接地故障的消除。此外，通過對消弧線圈無載分接開關(guān)的操作，使之能在一定范圍內(nèi)達(dá)到過補(bǔ)償運(yùn)行，從而達(dá)到減小接地電流。這可使電網(wǎng)持續(xù)運(yùn)行一段時(shí)間，相對地提高了供電可靠性。

中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)的缺點(diǎn)主要在于零序保護(hù)無法檢出接地的故障線路。當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生接地時(shí)，由于接地點(diǎn)殘流很小，且根據(jù)規(guī)程要求消弧線圈必須處于過補(bǔ)償狀態(tài)，接地線路和非接地線路流過的零序電流方向相同，故零序過流、零序方向保護(hù)無法檢測出已接地的故障線路。其次，消弧線圈本身是感性元件，與對地電容構(gòu)成諧振回路，在一定條件下能發(fā)生諧振過電壓。第三、中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地僅能降低弧光接地過電壓的概率，還是不能徹底消除弧光接地過電壓，也不能降低弧光接地過電壓的幅值。中性點(diǎn)經(jīng)電阻接地

中性點(diǎn)經(jīng)電阻接地系統(tǒng)，即是中性點(diǎn)與大地之間接入一定電阻值的電阻。該電阻與系統(tǒng)對地電容構(gòu)成并聯(lián)回路，由于電阻是耗能元件，也是電容電荷釋放元件和諧振的阻壓元件，對防止諧振過電壓和間歇性電弧接地過電壓。有一定優(yōu)越性。另外采用電阻接地方式的變電所當(dāng)發(fā)生一相金屬性接地后，健全相電壓上升至系統(tǒng)電壓，接地跳開后，三相電壓迅速恢復(fù)到正常值，接地點(diǎn)電流值由系統(tǒng)電容電流的大小和中性點(diǎn)電阻值共同決定。在發(fā)生非金屬性接地時(shí)，受接地點(diǎn)電阻的影響，流過接地點(diǎn)和中性點(diǎn)的電流比金屬性接地時(shí)有顯著降低，同時(shí)，健全相電壓上升也顯著降低，零序電壓值約為單相金屬性接地的一半。由此可見，采用中電阻接地方式能在單相接地故障時(shí)產(chǎn)生限流降壓作用，對設(shè)備絕緣等級要求較低，其耐壓水平可以按相電壓來選擇。

中性點(diǎn)經(jīng)電阻接地系統(tǒng)的缺點(diǎn)在與由于接地點(diǎn)的電流較大，當(dāng)零序保護(hù)動(dòng)作不及時(shí)或拒動(dòng)時(shí)，將使接地點(diǎn)及附近的絕緣受到更大的危害，導(dǎo)致相間故障發(fā)生。此外當(dāng)發(fā)生單相接地故障時(shí)，無論是永久性的還是非永久性的，均作用與跳閘，使線路的跳閘次數(shù)大大增加，影響了用戶的正常供電，使其供電的可靠性下降。

總之，在三相交流電力系統(tǒng)中，采用哪種接地方式要根據(jù)電壓等級的高低、系統(tǒng)容量的大小、線路的長短和運(yùn)行氣象條件等因素經(jīng)過技術(shù)經(jīng)濟(jì)綜合比較來確定的，以達(dá)到較好的工程效果。參考文獻(xiàn)：

李友文，電廠供電，北京:化學(xué)工業(yè)出版社，2005.

唐志平，工廠供配電，北京:電子工業(yè)出版社，2006.

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（責(zé)任編輯：xy）

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