配网中性点接地方式分析及接地故障处理

罗超

【摘 要】配网中性点接地方式影响配电网供电可靠性和安全性。对比不接地、经消弧线圈接地、经低电阻接地方式特点，选取中性点接地方式重点评价供电可靠性、接地故障过电压危害、对人身安全影响等方面，并从不同类供电区域和单相接地故障电容电流角度具体考虑。采取快速跳闸方式，运用有效的单相接地故障判别技术，躲过绝大多数瞬时接地故障，实现快速就近隔离故障。

【关键词】配电网；中性点接地方式；接地故障

配网中性点接地方式选取与接地故障处置关系紧密，影响供电可靠性。目前对于配网中性点接地方式的选取，国内外尚无统一标准，往往基于自身实际网架状况和运行经验综合确定，如德国大规模选取消弧线圈接地方式，法国城市电网以电缆线路为主，主要选取低电阻接地方式。建国初期，我国仿照苏联模式，选取不接地、经消弧线圈接地方式。目前不接地、经消弧线圈接地、经低电阻接地方式并存，仍广泛选取不接地与经消弧线圈接地的小电流接地方式。但随着电缆线路的大量应用，一些沿海发达城市亦选取低电阻接地的大电流接地方式，发展较为迅速。

1 不同中性点接地方式特点

配网中性点接地方式，指配电网络的中性点与大地之间电气上的连接方式。不同接地方式，具有不同的电气特征，可以等效为中性点通过一定数值的阻抗与大地连接，因零序阻抗不同，故单相接地时故障电流值亦不同。实际配网运行，特别是中压配网运行中，通常选取的不接地、经消弧线圈接地、经低电阻接地方式，具有各自优缺点。

1.1 中性点不接地方式

选取中性点不接地方式，在发生单相接地故障时，尽管三相对地电压发生变化，但是三相间线电压保持对称，对负荷供电没有影响，允许短时继续运行，此时现场运维人员可在此期间及时采取措施处理。但是非故障相电压出现过电压，特别是在永久性金属性接地故障时升高为线电压，相应增加绝缘压力甚至使非故障相绝缘击穿，造成事故扩大，故通常带接地故障运行不得超过2个小时。中性点不接地方式，单相接地故障电流较小，接地电弧可能自动熄灭，使系统恢复正常运行。中性点不接地方式一般适用于单相接地故障电容电流不大于10A、发展速度较慢的配网，如偏远郊区和农村。

1.2 中性点经消弧线圈接地方式

实际配电网电容电流往往较大，对于中性点不接地配网发生单相接地故障时，配网接地电弧往往难以自动熄灭，因而需要选取经消弧线圈接地方式，将接地电弧电流有效降为可使其自动熄灭的阈值内。中性点经消弧线圈接地方式发生单相接地故障时，同样允许继续运行1～2小时。但是当配网发展使得单相接地故障电流快速增长时，消弧线圈容量往往无法适应需求，此外接地故障选线的准确率也偏低。中性点经消弧线圈接地方式一般适用于单相接地故障电容电流大于10A的架空线路，或绝缘满足要求的电缆架空混联线路。

1.3 中性点经低电阻接地方式

中性点经低电阻接地方式能够快速准确判断故障线路，并迅速切除故障线路，相比于直接接地的配网，其单相接地故障电流明显减小，但对配网设备依然存在影响，并会导致跳闸率增高，特别是在雷雨天气造成停电影响范围扩大。中性点经低电阻接地方式一般适用于发生永久性故障概率高的电缆线路及电缆化率较高的混联线路，这类线路本身故障较少，若故障往往为永久性破坏。

2 中性点接地方式的选取

中性点接地方式是影响配电网供电可靠性和安全性的重要因素之一。中性点接地方式的选取应在配网规划设计阶段予以充分考虑，根据配电网电容电流，统筹考虑负荷特点、设备绝缘水平以及电缆化率、地理环境、线路故障特性等因素，重点评价供电可靠性、接地故障过电压危害、对人身安全影响等方面，并考虑电网发展需求，避免或减少未来改造工程量。10kV配电网中性点根据实际情况，选取不接地、经消弧线圈接地或低电阻接地方式。从不同类供电区域考虑，一般A+类供电区域选取低电阻接地，A、B类供电区域选取低电阻接地、经消弧线圈接地，C、D类供电区域选取经消弧线圈接地、不接地方式，E类供电区域选取不接地方式。从单相接地故障电容电流考虑，一般在10A及以下，选取中性点不接地方式；大于10A且小于100A～150A，选取中性点经消弧线圈接地方式；大于100A～150A以上，或以电缆网为主时，选取中性点经低电阻接地方式。对于同一规划区域内，一般选取相同的中性点接地方式，便于负荷转供。

3 单相接地故障处理

目前我国的配电网中性点广泛采用经消弧线圈接地或不接地方式，当单相接地故障发生时，允许系统带故障运行不超过2小时。但随着配电网发展，网架规模不断扩大，设备不断增多，单相接地故障造成安全风险逐渐增加，并且单相接地故障过电压可能造成相间短路故障，影响配网安全稳定运行，甚至可能引发人身伤亡事故。

单相接地故障处置，一般借助故障选线或人工拉路的方式寻找具体故障线路。故障选线方面，现阶段故障选线装置尽管投入套数较多，但依然存在装置覆盖区域不平衡、选线准确率总体偏低等问题。人工拉路方面，则会造成非故障线路短时停电，在进一步查找接地故障区段又需要逐段线路停电，若线路带有数字化精密设备、联合生产线、重要用户等对供电可靠性有较高要求的敏感负荷，将造成经济社会负面影响。因此，带接地故障运行依然可能造成非故障范围连带停电，并没有彻底提高供电可靠性，特別是当前各行各业对可靠供电和优质服务要求日益提高，“供好电、服好务”备受社会各界关注和期待，传统接地故障处理模式无法完全适应配电网安全稳定运行的要求。在欧美、日本等发达国家，在发生单相接地故障时，多数已采取快速跳闸的处理方式。考虑到瞬时接地故障在单相接地故障中占比最大，特别是在一些走廊环境复杂的配网区域，受雷电、树线矛盾以及鸟害造成绝缘子闪络等因素影响，瞬时接地故障现象更为突出。综合各方面经验，采取快速跳闸方式，通过运用基于消弧线圈并联电阻法等有效的单相接地故障判别技术，设定最末级接地跳闸时间不小于10s，即可躲过绝大多数瞬时接地故障，实现快速就近隔离故障。

【参考文献】

[1]郭丽伟，薛永端，徐丙垠，蔡燕春，张少凡.中性点接地方式对供电可靠性的影响分析[J].电网技术，2015（8）：2340-2345.

[2]刘渝根，王建南，米宏伟，马晋佩.10kV配电网中性点接地方式的优化研究[J].高电压技术，2015（10）：3355-3362.

[3]徐丙垠，李天友.配电网中性点接地方式若干问题的探讨[J].供用电，2015（6）：12-16.

[4]苏继锋.配电网中性点接地方式研究[J].电力系统保护与控制，2013（4）：141-148.

[5]干耀生，唐庆华，方琼，张黎明，付艳华，房亚囡.城市中压配网中性点小电阻接地方式分析[J].电力系统及其自动化学报，2013（3）：138-141.

[6]熊小伏，刘恒勇，欧阳金鑫，恭秀芬，谢莹华，李婧.中压配电网中性点接地方式决策方法研究[J].重庆大学学报，2014（6）：1-8.