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摘 要：为了保障配电网系统的有序运行，配电网的接地方式应该选合适的中性点接地方式，才能更好地保障电网系统运行的稳定性。该文就10 kV配电网中性点接地方式的运行现状进行分析，然后针对配电网中性点接地情况提出有效的优化策略。
关键词：10 kV配电网 中性点接地 优化策略
中图分类号：TM862 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2017）06（a）-0041-02
目前，就我国配电网的中性点接地方式来看，主要采用3种接地方式：第一种是中性点对地绝缘接地方式；第二種是中性点经消弧线圈接地方式；第三种是中性点经电阻接地方式，接地方式的不同，其本身的应用场合和特点也有所不同。中性点对地绝缘方式对设备绝缘击穿的概率相对较大，主要因为这种接地方式发生接地故障时，往往会产生较高的过电压。此外，中性点对地绝缘方式在故障定位方面相对困难，对于发生的事故难以在较短的时间内进行处理，因此，这种方式在很多电网中已经被取消。
1 中性点经消弧线圈接地的配电网介绍
中性点不接地运行方式的配电网在发生单相接地故障的情况下，还可以继续供电，但是配电网的这种优势在电流较大的情况下却不在显现。通过对这种配电网的改进，进而研制出中性点经消弧线圈接地的配电网，其中，消弧线圈主要是一个可调电感线圈，在变压器的中性点位置进行装设。中性点经消弧线圈接地方式在配电网为电缆混合线路和架空线路组成时适合使用，主要在于这种方式可以抑制过电压，有利于降低接地故障，能够提升电网运行的可靠性。
2 中性点经消弧线圈接地方式的配电网运营现状
2.1 消弧线圈的基本原理分析
电网在运行的过程中发生接地故障时，在零序电压作用下，消弧线圈就会产生感性补偿电流，该电流的方向与流过故障点的电网电容电流方向相反，所以，流经故障点的就是感性补偿电流与电网电容电流的矢量和，一定程度上会降低流经故障点的电流，电流在过零点时会熄灭电弧，以此来切除故障点。
当前我国电力系统中所使用的10 kV配电网络的电源出线侧采用的接线方式一般都是三角形接线方式，系统中没有中性点引出，因此，需要采用人工方式建立一种中性点。针对系统运行的中性点问题，当前使用Z型接地变压器来解决，与普通的三相芯式电压变压器相比，两者的结构基本相同。每相铁芯上的绕组一般会分为上下两个部分，这两个部分之间的连接呈现曲折形的连接，即所谓的Z型连接。由于Z型接地变压器的接线方式相对独特，在同一柱上两半部分绕组的零序电流方向往往会相反，因此，所产生的零序电抗相对较小，不会对零序电流产生扼流效应。如果将Z型接地变压器中性点接入消弧线圈，可让消弧线圈的补偿电流自由的流过，因此，这种变压器经常被用作接地变压器。
电容电流的补偿一般分为3种方式，主要包括完全补偿方式、欠补偿方式以及过补偿方式，在电网系统的实际运行过程中，为了避免谐振过电压的产生，往往采用的补偿方式是过补偿方式。
2.2 跟踪补偿式消弧线圈
随着配电网的改造以及新线路的投产运行，导致互联网中的很多线路退出了运行，电力系统的对地零序电容电流也在不断地发生变化。为了避免电力补偿中谐振过电压的产生，消弧线圈的补偿容量需要随着系统对零序电容电流的变化而变化，即根据实际情况调整消弧线圈的补偿容量。我国当前使用的消弧线圈主要有两种形式：一种是手动调节的形式，还有一种是自动跟踪补偿的形式。在采用手动调节的情况下，消弧线圈需要退出运行的状态，且需要通过人为方式估算电容电流值，这种情况下往往容易产生较大的误差，后一种自动实施电容和电流量测量的方式可以自动调整消弧线圈，确保补偿电流能够快速地适应系统的变化，这种自动跟踪补偿的消弧线圈是人们的主要选择。
自动跟踪补偿的消弧线圈分为4种方式，包括调匝式、直流偏磁式、调气隙式以及二次调容式等类型，各种调节方式都有自身的优缺点，一般电网中普遍采用的方式是二次调容式消弧线圈。二次调容式消弧线圈的主要工作原理是利用电容器的投退组合实现电容量的多级变化，通过电容量的变化控制电感以及电流的大小，最终达到控制消弧线圈补偿容量的目的。消弧线圈的成套装置通常由6个部分组成，包括Z型变压器、二次调节消弧线圈、阻尼电阻箱、自动跟踪调节、选线控制器、电容调节柜和控制屏。
2.3 消弧线圈的故障检查
如果中性点经消弧线圈接地时，非故障线路零序电流的大小一般等于该线路的接地电容电流，线路的方向是从母线流向线路的容性流。在故障线路的开始阶段，出现的零序电流通常是两个电流的矢量和，其中一个是感性补偿电流，还有另外一个是电网电容电流，在过量补偿情况下，电流的方向是从自线路流向母线，也可以看作是自母线流向线路的容性电流。所以，故障线路保护安装位置零序电流的大小等于故障相补偿残余电流与非故障相接地电容电流之和，其本身的方向是从母线流向线路的容性电流。由此可知，通过线路补偿之后，费故障线路和故障线路之间的零序电流幅值大小以及电流方向上的差异性就不是特别明显了，一定程度上增加了接地选线装置的选线难度。虽然国内外对中性点非直接接地系统单相接地故障选线方面已经有了突出的研究，且在这方面也取得了较大的成果。但是，通过这些选线原理制造的选线装置，不够具备电力系统推广应用的准确性与可靠性。对于这种现象，电力领域的研究学者和专家认为，还没有相对准确的微机装置能够制动电力跳闸现象。目前很多电网中虽然广泛地应用了跟踪补偿式消弧线圈装置，但是为了保障这种装置运行的可靠性，并没有将其真正地投入运行当中。
3 10 kV配电网中性点接地方式的优化策略分析
在配电网运行中，由于线路在发生单相接地故障时，其非故障相上所产生的瞬态过电压会在电力系统绝缘相对薄弱的位置造成闪络，导致电力事故的出现。为了避免电力事故的发生，需要加强对配电网中性点接地方式的优化，而新型接地方式就是对配电网中性点接地方式优化的结果，这种方式本身具有补偿电容电流能力的作用，同时还能够降低接地的瞬态过电压，无论是在哪一种接地的情况下，都可以顺利地选出可能出现的故障线路。具体的接地模块结构图如图1所示。
在图1中，L是消弧线圈的本体，R1为15 ?的小电阻，R2为1 200 ?大电阻，R3是10～100 ?的可以调节选线的电阻。各电阻的取值依据都不同，R1的取值依据是在抑制瞬态过电压的同时，避免过大的故障点电流，而R2的取值依据则是在发挥消弧线圈灭弧性的同时，避免电压漂移。
当电力系统的运行保持正常时，图1中的K1、K2就会呈现闭合状态，而K3就会断开，中性点经消弧线圈并联位置的小电阻会接地，如果系统在发生接地故障的情况下，K1断开的时间就会延迟，中性点经消弧线圈并联位置的大电阻就会接地，在单项接地故障消失之后，K1会继续闭合，中性点接地的运行将会恢复正常状态；如果单向接地故障是永久性的状态，K2就会同可调电阻R3配合，最终实现故障选线。
最后通过系统运行确定中性点位置电压，延长电压的恢复时间，一定程度上可以降低发生间歇性电弧接地的概率。
4 结语
与传统的中性点接地方式不同，新型的10 kV配电网中性点接地主要有以下几个方面的特征：首先是电网保持在正常运行状态时，中性点经消弧线圈的并联电阻接地，能够避免虚幻接地现象的产生；如果整个线路在发生瞬时性接地后，中性点接地就会转为经消弧线圈并联高电阻接地，相应的系统阻尼会适当的减少，同时能够保障电力系统的正常运行，此外，新型接地方式对接地时的瞬态过电压有一定的抑制作用，在发生故障的情况下，能够降低母线上的瞬时过电压；最后，在线路发生金属性接地时，能够判断线路的故障点位置。
参考文献
[1] 刘渝根，王建南，米宏伟，等.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.
[2] 张威.佛山10kV配电网中性点接地方式评估与优化研究[D].华南理工大学，2012.
[3] 王辉.10kV配电网中性点接地方式的研究[D].天津大学，2007.
关键词：10 kV配电网 中性点接地 优化策略
中图分类号：TM862 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2017）06（a）-0041-02
目前，就我国配电网的中性点接地方式来看，主要采用3种接地方式：第一种是中性点对地绝缘接地方式；第二種是中性点经消弧线圈接地方式；第三种是中性点经电阻接地方式，接地方式的不同，其本身的应用场合和特点也有所不同。中性点对地绝缘方式对设备绝缘击穿的概率相对较大，主要因为这种接地方式发生接地故障时，往往会产生较高的过电压。此外，中性点对地绝缘方式在故障定位方面相对困难，对于发生的事故难以在较短的时间内进行处理，因此，这种方式在很多电网中已经被取消。
1 中性点经消弧线圈接地的配电网介绍
中性点不接地运行方式的配电网在发生单相接地故障的情况下，还可以继续供电，但是配电网的这种优势在电流较大的情况下却不在显现。通过对这种配电网的改进，进而研制出中性点经消弧线圈接地的配电网，其中，消弧线圈主要是一个可调电感线圈，在变压器的中性点位置进行装设。中性点经消弧线圈接地方式在配电网为电缆混合线路和架空线路组成时适合使用，主要在于这种方式可以抑制过电压，有利于降低接地故障，能够提升电网运行的可靠性。
2 中性点经消弧线圈接地方式的配电网运营现状
2.1 消弧线圈的基本原理分析
电网在运行的过程中发生接地故障时，在零序电压作用下，消弧线圈就会产生感性补偿电流，该电流的方向与流过故障点的电网电容电流方向相反，所以，流经故障点的就是感性补偿电流与电网电容电流的矢量和，一定程度上会降低流经故障点的电流，电流在过零点时会熄灭电弧，以此来切除故障点。
当前我国电力系统中所使用的10 kV配电网络的电源出线侧采用的接线方式一般都是三角形接线方式，系统中没有中性点引出，因此，需要采用人工方式建立一种中性点。针对系统运行的中性点问题，当前使用Z型接地变压器来解决，与普通的三相芯式电压变压器相比，两者的结构基本相同。每相铁芯上的绕组一般会分为上下两个部分，这两个部分之间的连接呈现曲折形的连接，即所谓的Z型连接。由于Z型接地变压器的接线方式相对独特，在同一柱上两半部分绕组的零序电流方向往往会相反，因此，所产生的零序电抗相对较小，不会对零序电流产生扼流效应。如果将Z型接地变压器中性点接入消弧线圈，可让消弧线圈的补偿电流自由的流过，因此，这种变压器经常被用作接地变压器。
电容电流的补偿一般分为3种方式，主要包括完全补偿方式、欠补偿方式以及过补偿方式，在电网系统的实际运行过程中，为了避免谐振过电压的产生，往往采用的补偿方式是过补偿方式。
2.2 跟踪补偿式消弧线圈
随着配电网的改造以及新线路的投产运行，导致互联网中的很多线路退出了运行，电力系统的对地零序电容电流也在不断地发生变化。为了避免电力补偿中谐振过电压的产生，消弧线圈的补偿容量需要随着系统对零序电容电流的变化而变化，即根据实际情况调整消弧线圈的补偿容量。我国当前使用的消弧线圈主要有两种形式：一种是手动调节的形式，还有一种是自动跟踪补偿的形式。在采用手动调节的情况下，消弧线圈需要退出运行的状态，且需要通过人为方式估算电容电流值，这种情况下往往容易产生较大的误差，后一种自动实施电容和电流量测量的方式可以自动调整消弧线圈，确保补偿电流能够快速地适应系统的变化，这种自动跟踪补偿的消弧线圈是人们的主要选择。
自动跟踪补偿的消弧线圈分为4种方式，包括调匝式、直流偏磁式、调气隙式以及二次调容式等类型，各种调节方式都有自身的优缺点，一般电网中普遍采用的方式是二次调容式消弧线圈。二次调容式消弧线圈的主要工作原理是利用电容器的投退组合实现电容量的多级变化，通过电容量的变化控制电感以及电流的大小，最终达到控制消弧线圈补偿容量的目的。消弧线圈的成套装置通常由6个部分组成，包括Z型变压器、二次调节消弧线圈、阻尼电阻箱、自动跟踪调节、选线控制器、电容调节柜和控制屏。
2.3 消弧线圈的故障检查
如果中性点经消弧线圈接地时，非故障线路零序电流的大小一般等于该线路的接地电容电流，线路的方向是从母线流向线路的容性流。在故障线路的开始阶段，出现的零序电流通常是两个电流的矢量和，其中一个是感性补偿电流，还有另外一个是电网电容电流，在过量补偿情况下，电流的方向是从自线路流向母线，也可以看作是自母线流向线路的容性电流。所以，故障线路保护安装位置零序电流的大小等于故障相补偿残余电流与非故障相接地电容电流之和，其本身的方向是从母线流向线路的容性电流。由此可知，通过线路补偿之后，费故障线路和故障线路之间的零序电流幅值大小以及电流方向上的差异性就不是特别明显了，一定程度上增加了接地选线装置的选线难度。虽然国内外对中性点非直接接地系统单相接地故障选线方面已经有了突出的研究，且在这方面也取得了较大的成果。但是，通过这些选线原理制造的选线装置，不够具备电力系统推广应用的准确性与可靠性。对于这种现象，电力领域的研究学者和专家认为，还没有相对准确的微机装置能够制动电力跳闸现象。目前很多电网中虽然广泛地应用了跟踪补偿式消弧线圈装置，但是为了保障这种装置运行的可靠性，并没有将其真正地投入运行当中。
3 10 kV配电网中性点接地方式的优化策略分析
在配电网运行中，由于线路在发生单相接地故障时，其非故障相上所产生的瞬态过电压会在电力系统绝缘相对薄弱的位置造成闪络，导致电力事故的出现。为了避免电力事故的发生，需要加强对配电网中性点接地方式的优化，而新型接地方式就是对配电网中性点接地方式优化的结果，这种方式本身具有补偿电容电流能力的作用，同时还能够降低接地的瞬态过电压，无论是在哪一种接地的情况下，都可以顺利地选出可能出现的故障线路。具体的接地模块结构图如图1所示。
在图1中，L是消弧线圈的本体，R1为15 ?的小电阻，R2为1 200 ?大电阻，R3是10～100 ?的可以调节选线的电阻。各电阻的取值依据都不同，R1的取值依据是在抑制瞬态过电压的同时，避免过大的故障点电流，而R2的取值依据则是在发挥消弧线圈灭弧性的同时，避免电压漂移。
当电力系统的运行保持正常时，图1中的K1、K2就会呈现闭合状态，而K3就会断开，中性点经消弧线圈并联位置的小电阻会接地，如果系统在发生接地故障的情况下，K1断开的时间就会延迟，中性点经消弧线圈并联位置的大电阻就会接地，在单项接地故障消失之后，K1会继续闭合，中性点接地的运行将会恢复正常状态；如果单向接地故障是永久性的状态，K2就会同可调电阻R3配合，最终实现故障选线。
最后通过系统运行确定中性点位置电压，延长电压的恢复时间，一定程度上可以降低发生间歇性电弧接地的概率。
4 结语
与传统的中性点接地方式不同，新型的10 kV配电网中性点接地主要有以下几个方面的特征：首先是电网保持在正常运行状态时，中性点经消弧线圈的并联电阻接地，能够避免虚幻接地现象的产生；如果整个线路在发生瞬时性接地后，中性点接地就会转为经消弧线圈并联高电阻接地，相应的系统阻尼会适当的减少，同时能够保障电力系统的正常运行，此外，新型接地方式对接地时的瞬态过电压有一定的抑制作用，在发生故障的情况下，能够降低母线上的瞬时过电压；最后，在线路发生金属性接地时，能够判断线路的故障点位置。
参考文献
[1] 刘渝根，王建南，米宏伟，等.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.
[2] 张威.佛山10kV配电网中性点接地方式评估与优化研究[D].华南理工大学，2012.
[3] 王辉.10kV配电网中性点接地方式的研究[D].天津大学，2007.