配電網(wǎng)中性點(diǎn)接地方式有關(guān)問(wèn)題的探討

1、配電網(wǎng)中性點(diǎn)接地方式有關(guān)問(wèn)題的探討2哪一種接地方式好，業(yè)界有爭(zhēng)論中壓配電網(wǎng)中性點(diǎn)接地方式是配電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)與運(yùn)行管理過(guò)程中的一個(gè)基礎(chǔ)的技術(shù)問(wèn)題國(guó)內(nèi)外都有中性點(diǎn)接地方式改造工程在實(shí)施國(guó)內(nèi)一些大城市將電纜網(wǎng)絡(luò)中性點(diǎn)由諧振接地改為小電阻接地意大利ENEL英國(guó)Northern中性點(diǎn)接地方式對(duì)供電質(zhì)量、繼電保護(hù)、運(yùn)行管理方式有根本性的影響3中性點(diǎn)接地方式分類4有效接地與非有效接地有效接地：零序電抗與正序電抗比值小于3，零序電阻與正序電抗比值小于1。非有效接地：零序電抗與正序電抗比值大于3，零序電阻對(duì)正序電抗比值大于1。中性點(diǎn)不接地經(jīng)消弧線圈（諧振）接地小電阻接地大電流接地與小電流接地大電流接地：?jiǎn)蜗嘟拥毓?/p>

2、障電流大，保護(hù)立即動(dòng)作跳閘。直接接地小電阻接地：接地電流300-1000A小電流接地：?jiǎn)蜗嘟拥毓收想娏餍?，允許運(yùn)行一段時(shí)間。不接地：接地電流10-30A諧振接地：補(bǔ)償后殘流小于30A。沒(méi)有嚴(yán)格的電流劃分標(biāo)準(zhǔn)5直接接地系統(tǒng)：一般既是有效接地，也是大電流接地。中性點(diǎn)不接地與諧振接地：既是非有效接地，也是小電流接地。小電阻接地系統(tǒng)零序電阻與正序電抗比值大于1，屬于非有效接地。小電阻接地系統(tǒng)單相接地故障電流300-1000A，屬于大電流接地。67采用小電流接地方式能夠提高供電可靠性8小電流接地的優(yōu)勢(shì)一種成熟有效的配電網(wǎng)故障自愈技術(shù)消弧線圈補(bǔ)償電容電流，使瞬時(shí)性接地故障電弧自動(dòng)熄滅。接地電流非故障相電壓

3、消弧線圈電流零序電壓故障相電壓9實(shí)際的瞬時(shí)性故障電壓錄波圖故障開(kāi)始電弧熄滅小電阻接地優(yōu)點(diǎn)：降低接地過(guò)電壓幅值，繼電保護(hù)易于實(shí)現(xiàn)。缺點(diǎn)：?jiǎn)蜗嘟拥毓收想娏?00-1000A，保護(hù)動(dòng)作跳閘，瞬時(shí)性故障也會(huì)造成短時(shí)停電。短時(shí)停電對(duì)數(shù)字設(shè)備、連續(xù)生產(chǎn)線帶來(lái)危害，造成用戶投訴。國(guó)家能源局2010年頒布的供電系統(tǒng)用戶供電可靠性評(píng)價(jià)規(guī)程已將短時(shí)停電納入供電可靠性統(tǒng)計(jì)1011小電流接地能夠提高供電可靠性意大利ENEL公司的實(shí)踐固定調(diào)諧歷時(shí)1s內(nèi)瞬時(shí)停電減少26%1s-3min短時(shí)停電減少22%長(zhǎng)時(shí)間停電減少10%自動(dòng)調(diào)諧瞬時(shí)停電減少51%短時(shí)停電減少38%長(zhǎng)時(shí)間停電減少26%英國(guó)電力研究（EA）公司研究報(bào)告：諧

4、振接地故障造成的停電較小電阻接地減少50%以上。12小電流接地能夠提高供電可靠性國(guó)內(nèi)部分城市采用小電阻接地后供電可靠性下降S市一變電所采用小電阻接地后，10kV線路3年共跳閘136次，平均每年46次；改造前2年共跳閘53次，平均每年27次。采用小電阻接地方式跳閘率提高一倍13小電流接地存在的問(wèn)題單相接地電流小，選線、定位困難。已得到解決間歇性電弧過(guò)電壓，易導(dǎo)致其他兩相絕緣擊穿，造成短路故障。及時(shí)切除故障可以避免14中性點(diǎn)接地方式與人身安全接觸電壓與跨步電壓小電阻接地方式接地電流大，接觸電壓與跨步電壓大。保護(hù)動(dòng)作立即跳閘，威脅存在時(shí)間短。小電流接地方式接地電流小，接觸電壓與跨步電壓小。如允許長(zhǎng)期

5、帶接地點(diǎn)允許，威脅長(zhǎng)時(shí)間存在。15人體觸電問(wèn)題人體電阻1000左右，采用任何接地方式，觸電電流都只有數(shù)安培，保護(hù)與選線裝置都不會(huì)啟動(dòng)。小電阻接地系統(tǒng)零序電流保護(hù)定值大于40A導(dǎo)線墜地故障故障電阻較小時(shí)（小于100），保護(hù)與選線裝置起動(dòng)，可靠檢出故障。墜落在干燥水泥、瀝青、沙土地面，故障電阻很大，接地電流只有數(shù)安培，既使采用小電阻接地，接地保護(hù)也不會(huì)動(dòng)作。16二種接地方式在人身安全上沒(méi)有本質(zhì)上的差別兩種對(duì)立的觀點(diǎn)采用小電阻接地，可以快速切除接地故障，減少對(duì)人身安全的危害。采用諧振接地，可以減少人體觸電電流，降低死亡率。理論分析表明二種接地方式在人身安全性方面沒(méi)有本質(zhì)上的差別南方某市采用小電阻接地

6、，7年內(nèi)11起觸電事故，無(wú)一起保護(hù)當(dāng)時(shí)動(dòng)作跳閘。兩種接地方式都有觸電人員幸免脫身的報(bào)道1718小電流接地故障選線與定位問(wèn)題19小電流接地故障檢測(cè)困難的原因接地電流小諧振接地殘流小于10A消弧線圈補(bǔ)償電流導(dǎo)致故障線路零序電流甚至小于非故障線路間歇性接地，電弧不穩(wěn)定。10%左右的故障存在間歇性接地現(xiàn)象高阻（電阻在1k以上）故障比例高，5%左右。既使采用小電阻接地也難以檢測(cè)高阻故障20實(shí)際接地故障錄波圖故障線路零序電流零序電壓非故障線路零序電流故障線路穩(wěn)態(tài)接地電流十分微弱21實(shí)際間歇性接地故障錄波圖非故障線路零序電流故障線路零序電流故障相電壓22小電流接地選線技術(shù)已趨于成熟中電阻：在中性點(diǎn)瞬間投入一

7、中值電阻歐洲采用有功功率方向法選線，阻性電流20A。中國(guó)采用零序電流法選線，阻性電流40A。需安裝電阻投切設(shè)備，影響一次設(shè)備安全。小擾動(dòng)法：瞬間調(diào)整消弧線圈補(bǔ)償失諧度，放大零序電流的變化。在中國(guó)有一定的應(yīng)用注入信號(hào)法：注入間諧波（225Hz）電流在中國(guó)有一定應(yīng)用需安裝信號(hào)注入裝置，影響一次系統(tǒng)安全。23暫態(tài)法上世紀(jì)50年代德國(guó)提出，中國(guó)70年代開(kāi)發(fā)出產(chǎn)品，因可靠性差，沒(méi)有獲得大范圍推廣應(yīng)用。計(jì)算機(jī)、微電子技術(shù)的發(fā)展，為開(kāi)發(fā)暫態(tài)電氣量選線新技術(shù)創(chuàng)造了條件。上世紀(jì)90年代起，利用暫態(tài)電氣量的選線定位方法又引起了人們的重視。已開(kāi)發(fā)出新型暫態(tài)法選線裝置，實(shí)際故障選線效果良好。在中國(guó)上千個(gè)變電所投入運(yùn)行

8、歐洲德國(guó)、愛(ài)爾蘭等國(guó)有較多應(yīng)用24小電流接地故障暫態(tài)信號(hào)特征中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)接地故障零序電流諧振接地系統(tǒng)接地故障零序電流暫態(tài)接地電流特點(diǎn)遠(yuǎn)大于穩(wěn)態(tài)電容電流與穩(wěn)態(tài)電容電流之比可達(dá)到幾倍到十幾倍暫態(tài)電流值不受消弧線圈的影響暫態(tài)選線法比較出線零序電流幅值：故障線路電流幅值最大比較出線零序電流極性：故障線路電流極性相反比較出線零序零序無(wú)功方向：故障線路容性無(wú)功功率由線路流向母線2526暫態(tài)選線法的優(yōu)點(diǎn)暫態(tài)接地電流數(shù)倍于穩(wěn)態(tài)值，有時(shí)達(dá)十幾倍，靈敏度高。不受消弧線圈的影響不受故障點(diǎn)不穩(wěn)定的影響可以檢測(cè)瞬時(shí)性故障故障線路零序電流實(shí)際故障錄波（金屬性故障）零序電壓28實(shí)際故障錄波(間歇性故障）故障線路零序電流

9、零序電壓高阻故障檢測(cè)問(wèn)題實(shí)際故障選線成功率90%95%之間高阻故障5%左右，故障電流小，檢測(cè)困難。小電阻接地系統(tǒng)也存在高阻故障檢測(cè)難問(wèn)題零序電流保護(hù)定值一般大于40A10kV系統(tǒng)，中性點(diǎn)電阻10。故障電阻100，接地電流約50A。故障電阻300，接地電流小于20A。人體電阻1k，觸電電流數(shù)安培。29高阻接地故障錄波圖接地電流小，難以檢測(cè)。零序電壓31小電流接地故障定位比較饋線終端（FTU)、故障指示器檢測(cè)結(jié)果，確定接地故障位置（區(qū)段）。故障定位法投入電阻法：比較零序電流幅值，類似短路故障定位。注入信號(hào)法：檢測(cè)注入信號(hào)暫態(tài)法32暫態(tài)故障定位方法比較分段開(kāi)關(guān)處暫態(tài)零序電流的幅值與相似性，定位故障區(qū)

10、段。故障點(diǎn)上游分段開(kāi)關(guān)電流波形相似；故障點(diǎn)兩側(cè)電流極性相反，波形不相似。33實(shí)際小電流接地故障定位結(jié)果開(kāi)關(guān)1和2之間波形不相似開(kāi)關(guān)2與3之間波形相似34實(shí)際小電流接地故障定位結(jié)果開(kāi)關(guān)1和2之間波形相似開(kāi)關(guān)3處STU沒(méi)啟動(dòng)35接地分界（看門狗）技術(shù)反應(yīng)穩(wěn)態(tài)零序電流、電壓的方法諧振接地系統(tǒng)中，用戶側(cè)與系統(tǒng)側(cè)故障時(shí)，電氣量特征變化不顯著，會(huì)出現(xiàn)誤動(dòng)與拒動(dòng)。對(duì)互感器靈敏度與精度要求高暫態(tài)法靈敏、可靠對(duì)互感器靈敏度與精度要求不高36瞬時(shí)性接地故障監(jiān)測(cè)37瞬時(shí)性接地故障監(jiān)測(cè)捕捉電網(wǎng)的瞬時(shí)接地故障并指示出發(fā)生故障的線路來(lái)，將給值班人員提供非常重要的電網(wǎng)絕緣狀態(tài)信息。相對(duì)于利用局部放電技術(shù)對(duì)電纜絕緣進(jìn)行監(jiān)測(cè)，

11、瞬時(shí)性接地故障持續(xù)時(shí)間更長(zhǎng)，可靠性更高。38瞬時(shí)性接地故障監(jiān)測(cè)一次瞬時(shí)性接地故障的電壓錄波圖39統(tǒng)計(jì)時(shí)間：2001年12月-2002年12月記錄到故障次數(shù)：475次。永久接地故障：14次自恢復(fù)的瞬時(shí)性接地故障：461次6次永久接地故障前3天內(nèi)有瞬時(shí)接地現(xiàn)象最多的有16次瞬時(shí)性故障泉州一變電所瞬時(shí)性接地故障統(tǒng)計(jì)40長(zhǎng)嶺石化變電站瞬時(shí)性接地故障監(jiān)測(cè)結(jié)果 分子篩2#線路,電纜內(nèi)部在4月16日持續(xù)約100分鐘的永久接地故障之前，已有8次瞬時(shí)性接地故障。故障前時(shí)間第1天第3天第4天第6天第7天總計(jì)瞬時(shí)故障次數(shù)212218持續(xù)時(shí)間20ms20ms20ms,1s20ms,1s約20mS41長(zhǎng)嶺石化變電站瞬時(shí)

12、性故障監(jiān)測(cè)結(jié)果永久故障前一天的瞬時(shí)性接地故障持續(xù)時(shí)間：約一周波故障線路零序電流零序電壓42長(zhǎng)嶺石化變電站瞬時(shí)性接地故障監(jiān)測(cè)結(jié)果永久故障前五天的一次瞬時(shí)性接地故障持續(xù)時(shí)間：約1S間歇性接地故障線路零序電流零序電壓43中性點(diǎn)接地方式的選擇44選擇中性點(diǎn)接地方式需要考慮的問(wèn)題供電質(zhì)量小電流接地有利于減少瞬時(shí)接地故障引起的短時(shí)停電架空網(wǎng)絡(luò)瞬時(shí)性故障70%-90%電纜網(wǎng)絡(luò)中約20%的故障是瞬時(shí)性的中國(guó)南方某市統(tǒng)計(jì)結(jié)果長(zhǎng)時(shí)間停電意大利、英國(guó)統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明，小電流接地長(zhǎng)時(shí)間停電次數(shù)減少約10%。人身安全問(wèn)題兩種接地方式?jīng)]有本質(zhì)上的差別45選擇中性點(diǎn)接地方式需要考慮的問(wèn)題繼電保護(hù)小電阻接地：零序電流保護(hù)，簡(jiǎn)單。

13、小電流接地：較復(fù)雜，主要有中性點(diǎn)并電阻與暫態(tài)法。接地過(guò)電壓小電阻接地：過(guò)電壓低，持續(xù)時(shí)間短。小電流接地：過(guò)電壓高，如長(zhǎng)期帶接地點(diǎn)運(yùn)行，可能造成相間短路故障。有發(fā)生永久接地時(shí)直接跳閘、消除接地過(guò)電壓的應(yīng)用投資不同電壓等級(jí)電纜絕緣成本差異不大總體投資沒(méi)有明顯的差異國(guó)標(biāo)城市電力網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定不接地方式電容電流小于10A諧振接地電容電流10-150A小電阻接地電容電流大于150A且全是電纜網(wǎng)絡(luò)時(shí)4647國(guó)際上接地方式應(yīng)用情況美國(guó)主要中性點(diǎn)沿線多點(diǎn)接地支持單相供電英國(guó)主要采用小電阻接地為提高供電質(zhì)量，一些供電企業(yè)正在或考慮將架空網(wǎng)絡(luò)小電阻接地改為諧振接地，如Northern電力公司。俄羅斯（蘇聯(lián)）主

14、要采用小電流接地選線技術(shù)：零序功率方向、暫態(tài)首半波48國(guó)際上接地方式應(yīng)用情況德國(guó)主要采用小電流接地1907年P(guān)eterson發(fā)明了消弧線圈接地技術(shù)大型電纜網(wǎng)絡(luò)也采用諧振接地單母線補(bǔ)償電流達(dá)300A選線方法：零序功率方向（并聯(lián)電阻）、暫態(tài)法法國(guó)早期小電流接地后改為小電阻接地為提高供電質(zhì)量、減少對(duì)通信的干擾，上世紀(jì)80年代改為諧振接地。49國(guó)際上接地方式應(yīng)用情況意大利ENEL公司以前中性點(diǎn)不接地在母線將接地相瞬時(shí)短接滅弧為提高供電可靠性，2000年開(kāi)始，全部改為諧振接地。日本中性點(diǎn)不接地、諧振接地、小電阻接地均有應(yīng)用新一代配電自動(dòng)化系統(tǒng)記錄零序電流，實(shí)現(xiàn)接地故障的在線監(jiān)測(cè)。50國(guó)際上新動(dòng)向近年來(lái)，小電流接地方式又引起了人們的重視。電力市場(chǎng)化，對(duì)供電可靠性要求不斷提高。消弧線圈自動(dòng)調(diào)諧技術(shù)的應(yīng)用，可以精確地補(bǔ)償電容電流，使接地點(diǎn)電流盡可能的小，提高了電弧自動(dòng)熄滅的幾率。統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明：電纜網(wǎng)絡(luò)里瞬時(shí)性故障比例也相當(dāng)高，統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明在30%以上。小電