浅谈四种常见的中性点接地方式及其影响因素

薛华

摘要 ：在电力系统中，把变压器和发电机的中性点与大地之间的连接方式称之为电力系统中性点接地方式。电力系统中性点接地方式是为防止电力系统事故而采取的一项重要应用技术，是电力系统实现安全与经济运行的技术基础。电力系统的电压等级较多，不同额定电压电网的中性点接地方式也不尽相同，从而使得电力系统的中性点有多种接地方式。确定电力系统的中性点接地方式需综合考虑电网与线路结构、过电压保护与绝缘配合、继电保护构成与跳闸方式、供电可靠性与连续性、设备安全与人身安全等诸多因素。

关键词：四种常见中性点接地方式 影响因素

中图分类号：TV文献标识码： A

一、四种常见的中性点接地方式

1.1中性点不接地方式

1.1.1中性点不接地原理综述

中性点不接地方式，即中性点对地绝缘，结构简单，运行方便，不需要任何附加设备。该接地方式在运行中，若发生单相接地故障，流过故障点的电流仅为电网对地的电容电流，值很小，不形成短路回路。但是长时间的接地运行，容易形成两相接地短路，甚至是三相接地短路；弧光接地还会引起全系统过电压，这种过电压能量大，持续时间长，同时在持续过程中，电网的单相接地还可能发展为两点接地短路，使事故进一步扩大。中性点不接地系统发生单相接地故障时，其接地电流很小，若是瞬时故障，一般能自动消弧，非故障相电压升高不大，不会破坏系统的对称性，可带故障连续供电一段时间（一般为1~2h），从而获得排除故障的时间，相对的提高了供电的可靠性。

1.1.2中性点不接地运行状况分析

中性点不接地系统简单网络图（单条线路）如下图1.1所示：

a）b）

图1.1 中性点不接地系统发生A相接地故障时的电路图和相量图

a）电路图b）相量图

不论是架空线路还是地下电缆，各相导线之间以及每相导线与大地之间都存在着分布电容，如图1.1所示。一般来说，线路零序电容的大小与线路的长度、导线的半径、几何均距以及线路与地面的距离等因素有关。在考虑线路充分换位的情况下，相同电容是相等的，并且三相的对地电容也是对称的。当系统发生单相接地时，中性点点位与地点位不等，中性点对地绝缘，必然存在对地电容，此电容很小，可以忽略。

1.1.3中性点不接地系统的特点

中性点不接地方式对于低压配电系统具有运行维护简单、经济，单相接地时允许带故障运行两个小时，供电连续性好等优点。当在该运行方式下发生单相接地故障时，仅故障相电压升高√3倍，而线电压维持不变，所以不影响三相设备的正常运行，这是该种接地方式的最大优点。

1.2中性点经消弧线圈接地方式

1.2.1中性点经消弧线圈接地原理综述

采用中性点经消弧线圈接地方式，即在中性点和大地之间接入一个电感消弧线圈。消弧线圈主要是由带气隙的铁芯和套在铁芯上的绕组组成，它们被放在充满变压器油的油箱内，绕组的电阻很小，电抗很大。在系统发生单相接地故障时，利用消弧线圈的电感电流对接地电容电流进行补偿，使流过接地点的电流减小到能自行熄弧范围，其特点是线路发生单相接地时，按规程规定电网可带单相接地故障运行1~2小时。

1.2.2中性点经消弧线圈接地运行状况分析

中性点经消弧线圈接地系统单相接地的电流分布如图3.2所示。

a） b）

图3.2消弧线圈接地电网中单相接地时的电流分布

a）电路图b）相量图

从图3.2中可知，当发生单相接地时，非故障线路电容电流的大小、方向与中性点不接地系统一样;但对故障线路而言，接地点增加了一个电感分量的电流。

1.2.3中性点经消弧线圈接地系统的特点

当接地电容电流超过允许值时，可采用消弧线圈补偿电容电流，保证接地电弧瞬间熄灭，以消除弧光间隙接地过电压，中性点经消弧线圈接地，在大多数情况下能够迅速地消除单相的瞬间接地电弧，而不破坏系统的正常运行。接地电弧一般不重燃，从而把单相电弧接地过电压限制到不超过2.5Us (Us为系统相电压)。很明显，在很多单相瞬时接地故障的情况下，采用消弧线圈可以看作是提高供电可靠性的有力措施。

1.3中性点经电阻接地方式

中性点经电阻接地方式，即中性点与大地之间接入一定阻值的电阻。该电阻与系统对地电容构成并联回路，由于电阻是耗能元件，也是电容电荷释放元件和谐振的阻压元件，对防止谐振过电压和间歇性电弧接地过电压，有一定优越性。

1.3.1中性点经电阻接地系统的分类

中性点经电阻接地按照单相接地故障电流的大小可分为经低电阻、中电阻和高电阻三种方式，如表3-1所示[3]：

表3-1 中性点经电阻接地系统分类

电阻接地方式 高电阻 中电阻 低电阻

单相接地故障电流（A） <10 30~100 600~1000

电阻阻值（Ω） 数百~数千 10~100 <10

1.3.2中性点经电阻接地系统的特点

采用中性点经电阻接地方式，虽然不如消弧线圈那样在事故情况下可以坚持运行1~2小时，但是它可以立即切除故障，最大限度的保证电网的安全供电，减小了事故的不利影响。

中性点经电阻接地的主要问题在于：

（1）对于架空线或者架空线与电缆混合运行的配电网，单相瞬时接地跳闸率大大增加。如果没有安装自动重合闸或者没有备用支路，则将降低供电可靠性。

（2）继电保护装置必须要有较高的灵敏度和可靠性，否则易造成越级跳闸扩大事故。

（3）对通信和信号系统容易造成干扰。

1.4中性点直接接地方式

采用中性点直接接地方式时，电力系统中性点的电位在任何工作状态下均保持为零。在这种系统中，当发生单相接地时，这一相直接经过接地点和接地的中性点短路，单相接地短路电流的数值最大，因而立即使继电保护动作，将故障部分切除。中性点直接接地的主要特点是它在发生单相接地故障时，非故障相对地电压不会增高，因而各相对地绝缘可按相对地电压考虑。由于接地电流较大，继电保护一般都能迅速而准确地切除故障线路，且保护装置简单，工作可靠。

2影响中性点接地方式的主要因素

2.1供电可靠性

单相接地是电网中最常见的一种故障。当中性点直接接地系统单相接地时，将产生很大的接地电流，个别情况下甚至比三相短路电流还大，任何部分发生单相接地故障时必须将它切除，即使采用自动重合闸装置，在发生永久性故障时，供电仍将长期中断。单相接地故障绝大多数是瞬间性的，特别是架空线路电网，只要是小电流接地系统，便无需继电保护和断路器动作，在系统和用户几乎无感觉的情况下，接地电弧便可瞬间自动熄灭，系统可以保持连续供电。而对于极少数的永久单相接地故障，可以允许电网在一定时间内带故障运行。因此，从供电可靠性和故障范围的观点来看，小接地电流电网，特别是经消弧线圈接地的电网具有明显的优越性。

3.3人身安全

人身安全也是选择中性点接地方式的一个主要方面，对于人身安全主要考虑以下三点：

（1）单相接地电流流入大地附近的跨步电压；

（2）人接触接点的设备金属部件（正常时不带电）；

（3）人直接触及处于工作电压下的带电部分。

当发生单相接地故障时，故障点及中性点接地装置附近都会产生较大的接地电流和跨步电压，容易对人身安全造成伤害，跨步电压的大小取决于接地点故障电流的大小，在考虑中性点接地方式的时候如何通过限制接地电流也是一个重要的参考指标。

一般认为，在大接地故障电流的条件下，防止人身事故与设备事故，即使瞬间跳开故障线路也依然存在问题。只有限制单相接地故障电流、降低接触电压和跨步电压方能达到目的。

3.3设备安全

中性点经消弧线圈接地方式可以有效地限制接地故障电流的危害性，不仅能够保护人和动物的生命安全，同时对电力设备均可起到不同程度的保护作用。在低电阻接地方式下，为了能使零序保护正确动作，需要有足够大的接地电流来启动。随着电容电流的增大，将会使故障点和中性点的地电位升高，可能超过一些设备的绝缘水平。当中压侧向低压侧闪络击穿时，低压中性线上有环流而产生过电压，同时降压变压器的接地体与低压中性线或接地体之间的耦合，可在低压侧引起过电压。

3.4其他影响因素

除了上面分析的主要因素外，还有其他一些因素，像运行上的便利、传统做法和原有系统的接地方式等等，在选择中性点接地方式时，都应该加以考虑。上述诸因素往往是互相联系的，甚至有些是互相矛盾的，这使得中性点接地方式的选择成为一个错综复杂的综合性问题。

参考文献

[1] 平绍勋.电力系统中性点接地方式及运行分析[M].中国电力出版社, 2010 .

[2] 要焕年，曹梅月.电力系统谐振接地[M].北京：中国电力出版社，2000.

[3] 戈东方.关于6～10 kV电网中性点接地方式的讨论[J].电网技术. 1998, (7):27～30.

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[5] 要焕年,曹梅月.电缆网络的中性点接地方式问题[J].电网技术，2003, 27（2）：84～89.