铁路电力系统中性点接地方式存在的问题及对策分析

张建周

摘 要

随着社会经济的不断发展，我国铁路建设也正在不断扩张和完善，在我国高速铁路环网电缆电力供电系统上取得了很大成就，接下来就可能出现的几种情况来对高速铁路环网电缆电力供电系统进行比较，其中主要包括系统中性点不接地、经消弧线圈接地和经小电阻接地等几种情况，然后也对铁路电力系统中性点接地带电的主要原因进行了探讨，从而在充分借鉴城市配电网络成熟经验的基础上，提出高速铁路电力系统应采用经小电阻接地的中性点接地方式。

【关键词】铁路电力系统 中性点接地 原因 问题 对策

在我国铁路建设中如果只是采用纯电缆电力线路设计，就必须运用传统的中性点接地方式，可是中性点接地方式在电力系统中经常容易出现供电、过电压与绝缘配合、继电保护、通信干扰、系统稳定等诸多方面的综合技术问题，在本文中就通过对高速铁路电力系统中可能出现的所有影响因素都作了分析，确保高速铁路电力系统的正常运行。

1 当前中性点接地方式

既有铁路电力系统均采用中性点不接地方式，自地方电网接引电源，经自闭、贯通调压器向电力自闭线和电力贯通线提供10KV电源。中性点不接地方式在目前以架空线路为主的铁路电力网络中已证明是行之有效的接地型式，主要有以下优点：如雷击绝缘闪络等瞬时故障，一般能自动熄弧。单相接地故障时接地电流小，降低了地电位升高，减小了跨步电压和接触电压、架空线路对通信系统的干扰和对低压网的反击。

2 应用中性点不接地方式的局限性

在传统铁路建设中，基本都是采用的传统中性点接地方式，但是在高速铁路建设中对于电力系统采用了电缆线路为主，无论从电网架设线路上还是中性点接地方式上都存在很多不同，而且高速铁路电力系统在实际运行过程中还是存在着许多缺点的。

电力电缆的绝缘裕度比架空线路小得多，承受过电压的能力低，在发生单相接地故障时，非故障相电压升高到线电压以上，容易引起配电网中非故障相电缆多点击穿，形成相间短路故障，扩大事故。电力电缆绝缘是有机绝缘，一旦发生绝缘击穿即为永久性故障，绝缘不能自恢复，如果不及时断电，故障处绝缘会被迅速烧坏，发展成为相间故障，使故障扩大。在中性点不接地方式下，由于中性点是绝缘的，电网对地电容中贮存的能量没有释放通路，在发生弧光接地时，电弧的反复熄灭与重燃，也是向电容反复充放电过程。

3 电力中性点带电的主要原因

3.1 变压器中性线出现断路问题

在很多地区经常会出现照明线路上的电灯出现忽亮忽暗的现象，其实这主要是变压器内部中性点位置的接线发生断路或者接触不良问题，这时就会导致在变压器中性点位置的接地电阻变大，中性点与大地之间会出现电压差，这些电压差的出现有大有小，随着变压器的运行有时电压差也会逐渐增大，在变压器周围的一些人和动物往往就会出现电击事故，严重时会导致人员触电死亡。

3.2 变压器检修线路接错

在变压器发生电力事故时，维修人员都要将变压器拆开进行内部结构的查看，在检查过程中有时会将中性线与相线误接，这时就会将相电压传递到中性线上，变压器运行时就会使中性线带电，这样就会给变压器周围的人员造成电击威胁。

3.3 三相负荷不平衡问题

在变压器正常运行过程中有时也会出现中性点带电的问题，检查中性点接线都正常，没有出现虚接的现象，这时就有一种可能了，那就是三相负荷存在不平衡的问题，在三相负荷不平衡时就会使高端电流流向低端，在这个过程中也会造成中性点的位置发生偏移，这样就会形成电压差，电压差如果过大就会对人员造成伤害。

3.4 接地电阻过大

在检查了所有接线连接后变压器中性点还是漏电，那这时就要考虑下中性点接地的电阻是否过大，要严格按照国家标准来进行选购安装，接地电阻的阻值要根据变压器的容量大小进行选择，在一些情况下时由于线路输送的距离会使变压器中性点带电，给变压器正常运行造成干扰。

4 城市电网中性点接地方式的借鉴

4.1 自动跟踪消弧线圈接地

（1）对于自动跟踪消弧线圈接地方式的应用主要是在系统发生瞬间接地故障时，能够对系统进行自动故障消除，从而避免多次跳闸。

（2）当系统中的故障发生报警时，自动跟踪消弧线圈就会自动产生补偿电流，对电力线路进行再次补偿，可以防止三相电路之间出现短路故障，也提高了电路运行的安全性。同时消弧装置还存在一个熄弧临界值，当接地电流在熄弧临界值之下时，消弧装置就会提升电压恢复的速度，确保电弧在最可靠的情况下熄灭，然后降低电弧重燃的几率，这样也就可以在一定程度上减少铁路电力事故发生的几率，确保中性点接地的正常运行。

4.2 小电阻接地

（1）中性点经小电阻接地，这项操作的主要功能就是对弧光接地过电压起到一个很好地控制作用。当故障的发生属于单相接地的情况时，过电压就能够很好地被控制。中性点电阻阻值的大小会对泄放残荷有一定的影响，因此在对它进行确认时，要根据实际发生的情况进行最终的确认。

（2）中性点经小电阻接地，这项操作的主要功能就是防止谐振过电压这种情况的出现。并且同其他类似措施相比，它有其他措施不可比拟的优势。这主要是因为，中性点电阻发挥了阻尼电阻的作用，正是由于这项突出的特点，才能够有效地对系统谐振过电压起到很好的控制作用。

（3）中性点经小电阻接地，它的另一项重要作用就是可以很快地将发生故障的线路及时消除。这项功能的实现主要是因为在故障发生时电流的冲击力比较大，针对零序过流保护的性能是非常高的，因此能够在故障发生时及时地消除故障。但它也有自身的局限性，那就是在故障发生时，整个系统的反应都是跳闸，而且跳闸的频率会越来越高，这样就给供电功能带来了很大的挑战，并且也给检修工作带来了一定的负担。

4.3 中性点接地方式的选择

4.3.1 弧光接地过电压的抑制

中性点经小电阻接地可以有效地抑制弧光接地过电压的发生及其幅值。中性点经消弧线圈接地只能降低弧光接地过电压

发生的概率，而不能降低其幅值。

4.3.2 故障保护灵敏性

中性点经小电阻接地，零序过流保护有较好的灵敏性。对小电阻接地环网电缆供电系统，单相接地故障电流要数倍于电缆电容电流，远大于正常运行时的负荷电流，足以满足微机保护装置零序保护的灵敏度要求。中性点经消弧线圈接地，当系统发生接地故障时，由于接地点故障残流很小，且根据规程要求消弧线圈必须处于过补偿状态，接地线路和非接地线路流过的零序电流方向相同，故零序过流保护、零序方向保护无法检测出已接地的故障线路。

4.3.3 系统其他内部过电压的抑制

对除弧光接地过电压以外的其他内部谐振过电压以及单相接地后非故障相电压升高的抑制上，中性点经小电阻接地比经消弧线圈接地的效果要好。由后文所见，中性点经小电阻接地可以避免消弧线圈接地系统为切除故障接地区段试拉环网开关而造成的操作过电压，对接地故障灵敏的保护也使系统承受故障过电压的影响尽可能小。

5 结语

铁路电力系统中性点采用经小电阻接地方式，涉及到高压设备选型、继电保护设置以及铁路电力运行维护方式的改变，现行铁路电力设计规范也需要作相应的修改。因此，中性点经小电阻接地的推广和使用，还需要铁路电力建设中的设计、建设、运营以及设备制造商等各方进行深入的探讨和分析。

参考文献

[1]王斌.配电自动化终端的技术发展历程、现状和趋势[J].电气应用，2005.

[2]陈先杰，郭育华.铁路电力系统操作电源的改造与发展[J].电气化铁道，1999.

[3]郑飞.浅析电气化铁路对电力系统电能质量的影响及对策[J].郑铁科技通讯，2009.

[4]杨英丽.电力系统的状态监测与故障诊断技术探讨[J].科技资讯，2009.

[5]洪耀鹏.配电网中性点接地方式分析及其选择[J].电力自动化产品信息，2004.

作者单位

郑州中原铁道工程有限责任公司 河南省郑州市 450000endprint