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【摘 要】本文通过系统中性点接地方式分类及优缺点来探讨中压电网所采用的中性点接地方式及相关问题的讨论
【关键词】中性点接地 消弧线圈 电阻接地 阻抗接地 中压电网
一、概论
6-35KV中压电网的中性点接地方式直接影响供电的可靠性、线路和设备的绝缘水平以及继电保护装置的功能等。中性点接线方式的选择与电网发生单相接地故障时流经故障点的电容电流有关。
目前中压电网常用的中性点接地方式有：
中性点直接接地；
中性点不接地；
中性点经消弧线圈接地（含可自动跟踪的消弧线圈接地）；
中性点经电阻接地（含高电阻、中电阻、小电阻接地）；
中性点经阻抗接地。
二、各种接地方式的优缺点及探讨
中性点直接接地系统，顾名思义，即变压器或者发电机等电源侧设备的中性点直接接地。其优点是发生单相接地故障时正常相电压不升高，故其工频电压可按相电压进行绝缘配合，使设备造价降低；但是当发生单相接地时断路器瞬时跳闸，因其短路时能产生很大的短路电流Id，使供电可靠性降低，所以对于重要负荷及线路，需装设自动重合闸装置。110KV及以上电压等级电力系统及架空线路主要应用中性点直接接地系统中（结构简单的110KV电网，若采用直接接地方式不能满足安全供电要求和对联网影响不大时，可采用中性点经消弧线圈接地方式）。
中性点不接地系统即中性点对地绝缘系统，当发生单相接地故障时，流过故障相的电流只是线路的对地电容电流Ic（Cn很大），故其能带故障运行2h，使其供电可靠性提高，但非故障相电压升高为线电压，要求系统中的电气设备的须按线电压进行绝缘配合使其成本升高。不接地系统适用于以下场合：
单相接地电容电流不超过10A的架空或电缆网络；
单相接地电容电流不超过7A的发电厂厂用电系统；
中性点不接地系统在发生单相接地故障时，对地电容电流超前电压90度，当故障点的电容电流在第一个半波过零熄弧时，加在故障点上的电压正好为峰值，若电容电流过大，空气游离严重，容易把故障点重新击穿，这种重燃有时不可避免，多次重燃导致电网电压震荡，产生间歇性弧光接地过电压。此过电压时间长、幅值高、能量大、缺乏有效手段加以防护，避雷器在这种过电压长时间的作用下会加速老化，甚至损坏，故需避免。当中性点采用消弧线圈接地时（图C），给故障点注入感性电流，抵消部分电容电流（欠补偿）或大于电容电流（过补偿），把接地故障电流降低到危险数值以下。
采用消弧线圈接地方式时，发生单相接地故障时，系统不会瞬时跳闸，一般能带故障运行2h以便寻找和处理故障，而对于架空线路，绝大多数的单相接地故障都是由于大气气候原因造成的，而这种故障基本具有绝缘自恢复功能，所以故障能自动消除，保证了供电可靠性。
但是消弧线圈还有如下缺点：
工频过电压高；
操作过电压水平高；
容易产生谐振过电压；
对设备的绝缘水平要求高；
氧化性避雷器事故率高；
容易发生异相开断；
不便于扩容和跟踪。
中性点采用电阻接地的目的是给故障点注入阻性电流，使接地故障电流呈阻容性质，减小与电压的相位差角，降低故障点电流过零熄弧后的重燃率。当阻性电流足够大时，重燃将不再发生，且阻容电流大于容性电流可提高零序保护灵敏度，以作用于跳闸（图D）。参考相关文献，将电阻接地细划为三个区段，分别对应阻值如下：
高阻：>500Ω接地故障电流<10～15A
中阻：10～500Ω接地故障电流 15A～600A
低阻：<10Ω接地故障电流>600A
电阻接地系统能够避免消弧线圈接地方式的弊端，并有条件选用绝缘水平低的电气设备，节省投资，但其单相接地时开关瞬时跳闸类似于中性点直接接地系统，破坏了供电的连续性，所以，对于重要负荷及线路，宜采用备用线路自动投入的自动装置。
a）高电阻接地：
高电阻接地以限制单相接地故障电流为目的，主要用于大型发电机的中性点，与消弧线圈接地方式相比，改变了接地电流的相位，加速泄放回路中的残余电荷，促使电弧自熄，从而在发电机定子绕组发生单相接地故障时，降低了弧光接地过电压，使健全相的瞬时过电压不超过2.6倍额定电压，并限制接地电流不超过10～15A，同时可提供足够的电流和零序电压，使接地保护可靠动作。
b）中电阻接地：
中电阻接地主要用于以电缆为主构成的电网，包括城市电网，发电厂厂用电，工矿企业等的配电网络。电缆网络发生单相接地故障的机会极低，但是一旦故障，绝缘无法自恢复，所以应当立即切除。
低电阻接地：
中性点采用小于10Ω的低电阻接地方式，主要用于接有大量高压电动机的电网。当发生单相接地故障时，使中性点获得一较大的阻性电流叠加在故障点，无论故障是瞬时的还是永久的，均通过流过接地点的电流来启动零序保护使断路器跳闸，其優缺点主要包括：
（i）发生单相接地故障时，健全相的电压不升高，对设备的绝缘等级要求较低，其耐压水平可以按相电压考虑；
（ii）减少设备绝缘老化效应，可有效延长设备使用寿命，提高系统可靠性；
（iii）单相接地时，由于流过故障线路的电流较大，零序过流保护有很好的灵敏度，能可靠动作切除故障，但是降低了供电可靠性；
（iv）当发生单相接地故障时，在断路器跳闸之前，由于故障电流较大，在故障点和中性点附近会形成危险的接触电压和跨步电压，可能会发生电击导致人员伤亡等事故；
（iv）可以把异相接地故障的可能性降至最低。
低电阻接地系统的接地故障电流可达600～1000A，以提高接地保护的灵敏性及选择性，同时为了避开高压电动机的启动及线路冲击合闸，接地保护采用三相电流互感器二次按照零序过滤器方式构成，由于高压电动机启动电流含有非周期分量，三相电流互感器会不同程度饱和，易使零序接地保护误动作。为避开这种启动冲击误跳闸，一般采用提高保护整定值，但是同时会降低单相接地故障保护动作灵敏度，因此，降低中性点电阻阻值，加大单相接地故障电流，是必然结果。
阻抗接地主要用于电容电流超过100A的电网。大型工矿企业及发达的城市电网，单相接地电容电流都有可能达到或超过100A，若按照电阻接地的原则选择接地方式，电阻值会接近10Ω，阻性电流有时会超过200A，接地总电流达到300A，这样大的故障电流其弊病已经接近低阻接地方式。
图A及B为阻抗接地的两种方式，电抗进行欠补偿，并以剩余的容性电流选择电阻，能够达到中阻接地的效果。
结论
综上所述，中压电网中性点的接地方式选择主要决定于电网发生单相接地时电容电流的大小，结合地区电网的发展水平及结构特点，从电网安全运行及远景规划等多方面综合，因地制宜的确定电网的中性点接地方式。
参考文献：
[1]DL/T620-1997.交流电气装置的过电压保护和绝缘配合[M].中国电力出版社.
[2]DL5000-2000.火力发电厂设计技术规程[M].中国电力出版社.
[3]电力工程电气设计手，电气一次部分，水利电力部西北电力设计院编[M].中国电力出版社.
【关键词】中性点接地 消弧线圈 电阻接地 阻抗接地 中压电网
一、概论
6-35KV中压电网的中性点接地方式直接影响供电的可靠性、线路和设备的绝缘水平以及继电保护装置的功能等。中性点接线方式的选择与电网发生单相接地故障时流经故障点的电容电流有关。
目前中压电网常用的中性点接地方式有：
中性点直接接地；
中性点不接地；
中性点经消弧线圈接地（含可自动跟踪的消弧线圈接地）；
中性点经电阻接地（含高电阻、中电阻、小电阻接地）；
中性点经阻抗接地。
二、各种接地方式的优缺点及探讨
中性点直接接地系统，顾名思义，即变压器或者发电机等电源侧设备的中性点直接接地。其优点是发生单相接地故障时正常相电压不升高，故其工频电压可按相电压进行绝缘配合，使设备造价降低；但是当发生单相接地时断路器瞬时跳闸，因其短路时能产生很大的短路电流Id，使供电可靠性降低，所以对于重要负荷及线路，需装设自动重合闸装置。110KV及以上电压等级电力系统及架空线路主要应用中性点直接接地系统中（结构简单的110KV电网，若采用直接接地方式不能满足安全供电要求和对联网影响不大时，可采用中性点经消弧线圈接地方式）。
中性点不接地系统即中性点对地绝缘系统，当发生单相接地故障时，流过故障相的电流只是线路的对地电容电流Ic（Cn很大），故其能带故障运行2h，使其供电可靠性提高，但非故障相电压升高为线电压，要求系统中的电气设备的须按线电压进行绝缘配合使其成本升高。不接地系统适用于以下场合：
单相接地电容电流不超过10A的架空或电缆网络；
单相接地电容电流不超过7A的发电厂厂用电系统；
中性点不接地系统在发生单相接地故障时，对地电容电流超前电压90度，当故障点的电容电流在第一个半波过零熄弧时，加在故障点上的电压正好为峰值，若电容电流过大，空气游离严重，容易把故障点重新击穿，这种重燃有时不可避免，多次重燃导致电网电压震荡，产生间歇性弧光接地过电压。此过电压时间长、幅值高、能量大、缺乏有效手段加以防护，避雷器在这种过电压长时间的作用下会加速老化，甚至损坏，故需避免。当中性点采用消弧线圈接地时（图C），给故障点注入感性电流，抵消部分电容电流（欠补偿）或大于电容电流（过补偿），把接地故障电流降低到危险数值以下。
采用消弧线圈接地方式时，发生单相接地故障时，系统不会瞬时跳闸，一般能带故障运行2h以便寻找和处理故障，而对于架空线路，绝大多数的单相接地故障都是由于大气气候原因造成的，而这种故障基本具有绝缘自恢复功能，所以故障能自动消除，保证了供电可靠性。
但是消弧线圈还有如下缺点：
工频过电压高；
操作过电压水平高；
容易产生谐振过电压；
对设备的绝缘水平要求高；
氧化性避雷器事故率高；
容易发生异相开断；
不便于扩容和跟踪。
中性点采用电阻接地的目的是给故障点注入阻性电流，使接地故障电流呈阻容性质，减小与电压的相位差角，降低故障点电流过零熄弧后的重燃率。当阻性电流足够大时，重燃将不再发生，且阻容电流大于容性电流可提高零序保护灵敏度，以作用于跳闸（图D）。参考相关文献，将电阻接地细划为三个区段，分别对应阻值如下：
高阻：>500Ω接地故障电流<10～15A
中阻：10～500Ω接地故障电流 15A～600A
低阻：<10Ω接地故障电流>600A
电阻接地系统能够避免消弧线圈接地方式的弊端，并有条件选用绝缘水平低的电气设备，节省投资，但其单相接地时开关瞬时跳闸类似于中性点直接接地系统，破坏了供电的连续性，所以，对于重要负荷及线路，宜采用备用线路自动投入的自动装置。
a）高电阻接地：
高电阻接地以限制单相接地故障电流为目的，主要用于大型发电机的中性点，与消弧线圈接地方式相比，改变了接地电流的相位，加速泄放回路中的残余电荷，促使电弧自熄，从而在发电机定子绕组发生单相接地故障时，降低了弧光接地过电压，使健全相的瞬时过电压不超过2.6倍额定电压，并限制接地电流不超过10～15A，同时可提供足够的电流和零序电压，使接地保护可靠动作。
b）中电阻接地：
中电阻接地主要用于以电缆为主构成的电网，包括城市电网，发电厂厂用电，工矿企业等的配电网络。电缆网络发生单相接地故障的机会极低，但是一旦故障，绝缘无法自恢复，所以应当立即切除。
低电阻接地：
中性点采用小于10Ω的低电阻接地方式，主要用于接有大量高压电动机的电网。当发生单相接地故障时，使中性点获得一较大的阻性电流叠加在故障点，无论故障是瞬时的还是永久的，均通过流过接地点的电流来启动零序保护使断路器跳闸，其優缺点主要包括：
（i）发生单相接地故障时，健全相的电压不升高，对设备的绝缘等级要求较低，其耐压水平可以按相电压考虑；
（ii）减少设备绝缘老化效应，可有效延长设备使用寿命，提高系统可靠性；
（iii）单相接地时，由于流过故障线路的电流较大，零序过流保护有很好的灵敏度，能可靠动作切除故障，但是降低了供电可靠性；
（iv）当发生单相接地故障时，在断路器跳闸之前，由于故障电流较大，在故障点和中性点附近会形成危险的接触电压和跨步电压，可能会发生电击导致人员伤亡等事故；
（iv）可以把异相接地故障的可能性降至最低。
低电阻接地系统的接地故障电流可达600～1000A，以提高接地保护的灵敏性及选择性，同时为了避开高压电动机的启动及线路冲击合闸，接地保护采用三相电流互感器二次按照零序过滤器方式构成，由于高压电动机启动电流含有非周期分量，三相电流互感器会不同程度饱和，易使零序接地保护误动作。为避开这种启动冲击误跳闸，一般采用提高保护整定值，但是同时会降低单相接地故障保护动作灵敏度，因此，降低中性点电阻阻值，加大单相接地故障电流，是必然结果。
阻抗接地主要用于电容电流超过100A的电网。大型工矿企业及发达的城市电网，单相接地电容电流都有可能达到或超过100A，若按照电阻接地的原则选择接地方式，电阻值会接近10Ω，阻性电流有时会超过200A，接地总电流达到300A，这样大的故障电流其弊病已经接近低阻接地方式。
图A及B为阻抗接地的两种方式，电抗进行欠补偿，并以剩余的容性电流选择电阻，能够达到中阻接地的效果。
结论
综上所述，中压电网中性点的接地方式选择主要决定于电网发生单相接地时电容电流的大小，结合地区电网的发展水平及结构特点，从电网安全运行及远景规划等多方面综合，因地制宜的确定电网的中性点接地方式。
参考文献：
[1]DL/T620-1997.交流电气装置的过电压保护和绝缘配合[M].中国电力出版社.
[2]DL5000-2000.火力发电厂设计技术规程[M].中国电力出版社.
[3]电力工程电气设计手，电气一次部分，水利电力部西北电力设计院编[M].中国电力出版社.