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配电网中性点接地方式的研究
作者：黄春辉
来源：《山东工业技术》2013年第11期
【摘 要】配电网中性点接地方式是一个非常综合的技术问题，它与电网电压等级、电网结构、绝缘水平、供电可靠性、继电保护、电磁干扰、人身安全都有很大的关系。本文就配电网中性点接地方式进行了研究，以期能为配电网接地进行更好的保护提供参考。 【关键词】配电网；中性点接地方式；研究
配电网中性点接地方式是一个非常综合的技术问题。由于各种各样的客观因素，很多的电力用户并不能有效地实施保护接地，有些甚至将电气设备中的保护接地线弃之不用，不仅埋下了许多安全隐患，而且也降低了供电可靠性。因此，对配电网中性点接地进行保护尤为重要。本文就配电网中性点接地方式进行了研究，提出了有关配电网中性点接地保护的相关措施，以期能为配电网接地进行更好的保护提供参考。 1 单相接地保护现状
1.1 中性點不接地时单相接地特点
1）当系统发生单相接地时，全系统都会出现零序电压；
2）非接地线路通过的零序电流为该线路本身对地的电容电流，方向从母线流向线路； 3）接地线路通过的零序电流为所有非接地线路的对地电容电流的总和，方向从线路流向母线；
4）系统发生单相接地故障时，接地故障电流不大（为全系统对地电容电流总和），系统相间电压仍然对称，不会破坏系统的稳定运行。现行规程、规范规定，小接地电流系统发生单相接地故障时允许继续运行1～2小时，在此期间采取措施消除故障一般不要求保护动作跳闸。
1.2 中性点不接地系统的保护方式
1）通过绝缘监视装置检测系统发生单相接地时出现的3U0电压动作发出系统接地信号； 2）零序电流保护，利用单相接地时，故障路线的零序电流大于非故障线路零序电流的特点也可以实现有选择性地保护；
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3）零序功率方向保护，利用小接地电流系统单相接地故障时故障线路与非故障线路零序功率方向不同的特点，通过检测线路零序功率方向也可实现有选择性的保护。 1.3 中性点经消弧线圈接地的保护 1.3.1 中性点经消弧线圈接地系统特点
中性点不接地系统发生单相接地时线路接地点将流过全系统的对地电容电流。如果此电流较大，就会在接地点燃起电弧，引起弧光过电压，导致故障相绝缘破坏，进而发展成相间短路故障，扩大事故。
中性点经消弧线圈接地后（如变压器绕组连接为△型，则可在母线上加装Y形绕组接地变压器，也就是设置人工中性点）。系统发生单相接地故障时，流过接地点的电流为全系统对地电容电流与消弧线圈产生的电感电流的向量和。 Id=IL+ICΣ
式中：Id为流过故障点的接地电流； IL为消弧线圈生产生的电感电流， IL=U0/jωL=-jU0/ωL0
ICΣ为全系统对地电容电流，ICΣ=3U0jωCΣ
IL与ICΣ方向相反，这种利用IL抵消ICΣ的措施称为补偿。随加入IL补偿程度的不同，可分为三种补偿方式：全补偿、欠补偿和过补偿。 1）完全补偿方式
Id=IL+ICΣ=0的补偿方式。这种补偿方式可使接地点故障电流为零，但有严重缺点，会引发危险的串联谐振过电压。 2）欠补偿方式 IL
3）过补偿方式
IL>ICΣ的补偿方式。过补偿方式下，接地故障点的故障电流是感性的。不会因系统运行方式的变化，电容电流的减少而成为全补偿而出现危险的谐振过电压。这种补偿方式得到了广泛的应用。
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IL的补偿程度可用补偿度K来表示。 K=（IL+ICΣ） / ICΣ 一般取K=（5～10）%
采用消弧线圈过补偿方式，流过故障线路的电流为补偿后的感性电流。它与U0的相位关系与非故障线路电容电流与U0的相位关系相同。其数值也和非故障线路的电容电流的容性电流差不多。因此，前述零序电流保护和零序方向保护都不能采用。 1.3.2 小接地电流系统保护方式
1）绝缘监察装置：消弧线圈不会改变系统零序电压的分布和大小，对绝缘监察装置没有影响。
2）短时破坏补偿的方法：在发生接地故障后利用系统出现零序电压的特点，短时将消弧线圈切除，这样就可以按不接地系统的方式实现有选择性的保护。待保护动作后再将消弧线圈投入。
3）短时投入有效电阻的方法：发生单相接地时在中性点与地之间投入一个有效电阻，使在接地点产生电阻分量电流，再利用余弦型功率方向继电器选出接地故障线路。经一定延时后，再把电阻切除。
以上三种方式应用较多还是绝缘绝缘监察装置。后两种方法因控制回路接线复杂，还有会在接地点产生较大接地电流，较少应用。 1.4 暂态分析小电流接地保护 1.4.1 暂态过程
一般情况下，由于电网中绝缘被击穿而引起的接地故障，经常发生在相电压接近最大值的瞬间，因此可以将暂态电容电流看成是以下两个电流值和：
1）故障相电压突然降低引起的放电电流。这个放电电流通过母线流向故障点，放电电流衰减很快，震荡频率高达数千赫兹。震荡频率主要决定与电网中的线路参数、故障点位置以及过渡电阻的数值。
2）由非故障相电压突然升高引起的充电电流。此电流要通过电源而成回路。由于通路的电感增大，因此，充电电流衰减较慢，震荡频率也较低。 1.4.2 小电流接地选线装置