3～66kV电网中性点接地方式解析

2016-06-13王华广国家核电山东电力工程咨询院有限公司国家电网山东电力集团中国水利水电第四工程局有限公司济南500

山东工业技术 2016年12期

关键词：过电压电阻

张升,王华广,石卉（.国家核电山东电力工程咨询院有限公司； .国家电网山东电力集团；.中国水利水电第四工程局有限公司,济南 500）

3～66kV电网中性点接地方式解析

张升1,王华广2,石卉3
（1.国家核电山东电力工程咨询院有限公司； 2.国家电网山东电力集团；3.中国水利水电第四工程局有限公司,济南 250013）

摘要：从3-66kV电网供电的安全可靠性、电气设备的绝缘水平以及对通信系统的干扰等方面，综合分析、解读了中性点电阻接地与中性点谐振（消弧线圈）接地等系统以及中性点不接地（绝缘）系统的优缺点。

关键词：中性点接地方式；过电压；电阻

0 引言

3～66kV电网中性点接地方式是涉及电力系统诸多方面的综合性技术问题。本文对3～66kV配电网历史上使用的接地方式的优缺点进行了比对分析，同时简要介绍了我国电气设备的绝缘配合情况。

1 电力系统中性点接地系统介绍

国家曾出台有关规定：对电力系统内中性接地方式划分成小接地短路系统和大接地短路电流系统2类，后期由于对电流大小的界定关系不好实施，从而改成中性点有效接地和中性点非有效接地两大系统［1］。

通常在电力系统内，中性点非有效接地的方式主要包括不接地（绝缘）和经消弧线圈（谐振）接地。

消弧线圈接地系统使用历史。早先一些发达国家的配电网正式不再使用消弧线圈进行接地，一些国家也对配电网中的中性点减少了谐振接地的方式，这些方式对当时的接地方式产生很大影响，后经分析这并不是由于谐振接地方式不好而造成的。

（1）根据升压的要求和需要。根据绝缘水平的原因，同时满足降低过电压的需要，需要把中性点从不接地和谐振接地系统更改为经电阻接地系统。

（2）复杂电网中的使用消弧线圈效果不佳。

（3）电网对地电容电流越大，消弧线圈容量越大，设备不经济。

2 各种接地系统的过电压情况以及我国电气设备的绝缘水平

DL_T_620-1997《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》中，4.2.8 66kV及以下系统发生单相间歇性电弧接地故障时，可产生过电压，过电压的高低随接地方式不同而异。一般情况下最大过电压不超过下列数值：

不接地系统 3.5p.u.

消弧线圈接地系统 3.2p.u.

电阻接地系统 2.5p.u.

GB_311～1-1997《高压输变电设备的绝缘配合》规定，我国3～66kV输变电设备短时工频耐受过电压倍数Kp（P.U）如表1所示。

表1

由以上数据对比分析得出，3～66kV电网任意一种接地方式下的弧光过电压，我国设备均能满足绝缘配合的要求。

3 电网中性点各类接地方式的优劣势分析

3.1 采用中性点电阻接地系统的优缺点分析

（1）中国电阻接地使用情况。近年来国内一些大中城市随着城市规模不断扩大，对地电容电流也随之增加，不少城市电网都改消弧线圈接地方式为电阻接地方式，如青岛市南京路220kV变电站于2005年改造为经15.5Ω电阻接地系统。

2011年2月24日00：34，甘肃桥西第一风电场35kV电缆头单相击穿后发展成三相故障，导致酒泉地区损失出力840MW。2011年4 月17日4：51，甘肃干西第二风电场35kV两个电缆头绝缘击穿，继而35kV母线PT爆炸，导致酒泉地区损失风电出力1006MW。2011年4 月17日10：29，河北张家口地区佳鑫风电场内35kV侧发生相间短路故障，风电场内风机低电压保护和三相不平衡保护动作，河北张家口地区甩出力854MW，并造成500kV沽源变和220kV察北变、义缘变的全部8组35kV并联电容器过电压保护动作跳闸。经中国电力科学研究院专家组调查研究分析，这些风电场事故的起因多是由于电缆头施工工艺不良、运行维护不利引起的单相接地故障，原风电场内的中性点接地系统都采用的非有效接地系统，发生故障后没有直接跳闸，事故进一步恶化，发展为两相接地短路，导致母线电压急剧降低，多数风机不具备低电压穿越能力，从而大量风机脱网。经此事故调查，国家电网相关部门要求所有与电网接入的风电场，电压系统必须都采用电阻接地方式。

（2）中性点电阻器接地系统优缺点。电阻接地系统也能限制内过电压在2.5p.u.以下。研究表明，进一步减小电阻值，提高接地电阻接地电流对降低内过电压收效不大。当系统中性点采用不接地方式时，单相间歇性弧光接地引起的弧光过电压倍数不超过3.5 p.u.；当系统中性点采用经电阻接地方式，且电阻电流与电容电流比值（Ijdz/Ic）大于等于1.1倍时，可将弧光过电压的倍数降低到2.5倍以下。

3.2 采用中性点消弧线圈接地系统的优缺点分析

电网中性点谐振接地是指电网一个或多个中性点经消弧线圈与大地连接，消弧线圈的稳态工频感性电流对电网稳态工频容性电流调谐，故称谐振接地，目的获得接地故障残流最小并是感性的，接地故障就可能自清除。因此，中性点消弧线圈接地系统拥有中性点不接地系统的全部优点且性能更优越。同样的，中性点不接地系统的缺点，中性点消弧线圈接地系统亦全有，但由于消弧线圈降低了单相接地故障时的燃弧率降低了出现最大幅值弧光过电压的概率。