２ ＯｋＶ配电网中性点接地方式的探讨 郑志杰，王艳，李磊 济南２５００１３） （山东电力工程咨询院有限公司，山东摘要：２０ｋＶ电压等级在配电网中具有广阔的应用前景，其中性点的接地方式的选择是一个涉及供电可靠性、 绝缘配合、继电保护、人身安全、通讯干扰、电磁兼容的综合性问题。２０ｋＶｆｉ￣， 网接地方式的选择应全面考 虑其技术经济指标，不宜采用一刀切方式进行推广。 关键词：２０ｋＶ；配电网；中性点：接地方式；消弧线圈接地；小电阻接地。 中图分类号：ＴＭ７４ 文献标志￣ｉｑ－．Ｂ 文章编号：１６７１．９９１３（２０１０）０１．００６２．０３ Ｄｉｓｃｕｓｓｉｏｎ ｏｎ Ｇｒｏｕｎｄｉｎｇ Ｍｅｔｈｏｄｓ ｏｆ ２ＯｋＶ Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ Ｎｅｔｗｏｒｋ ｚＨＢＮＧＺｈｉ－ｊｉｅ，ＷＡＮＧＹａｎｇ，ＬＩＬｅｉ （Ｓｈａｎｄｏｎｇ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｐｏｗｅｒ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｃｏｎｓｕｌｔｉｎｇ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．，Ｊｉｎａｎ ２５００１３，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ２０ｋＶ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｖｏｌｔａｇｅ ｈａｓ ｗｉｄｅ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｐｒｏｓｐｅｃｔ ｉｎ ｐｏｗｅｒ ｓｙｓｔｅｍ．Ｔｈｅ ｃｈｏｉｃｅ ｏｆ ｎｅｕｔｒａｌ ｇｒｏｕｎｄｉｎｇ ｍｏｄｅｓ ｉｓ ａ ｍｕｌｔｉ—ｄｉｓｃｉｐｌｉｎａｒｙ ｉｓｓｕｅ ｏｆ ｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ，ｉｎｓｕｌａｔｉｏｎ ｃｏｏｒｄｉｎａｔｉｏｎ，ｒｅｌａｙ ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ， ｐｅｒｓｏｎ Ｓ ｓａｆｅｔｙ，ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ ｄｉｓｔｕｒｂａｎｃｅ，ａｎｄ ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ ｃｏｍｐａｔｉｂｉｌｉｙ．Ｔｈｉｔｓ ａｒｔｉｃｌｅ ｇｉｖｅｓ ａ ｂｒｉｅｆ ｉｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｔｏ ｔｈｅ ｃｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ｎｅｕｔｒａｌ ｇｒｏｕｎｄｉｎｇ ｍｏｄｅｓ，ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ ａｒｃ—ｓｕｐｐｒｅｓｓｉｏｎ—ｃｏｉｌ—ｅａ￣ｈｅｄ ｓｙｓｔｅｍ ａｎｄ ｌｏｗ—ｉｍｐｅｎｄｅｎｃｅ—ｅａｒｔｈｅｄ ｓｙｓｔｅｍ．Ａｉｍｉｎｇ ａｔ ｖａｒｉｏｕｓ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ，ｔｈｅ ｃｈｏｉｃｅ ｏｆ ｎｅｕｔｒａｌ ｇｒｏｕｎｄｉｎｇ ｍｏｄｅｓ ｉｎ ２０ｋＶ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｎｅｔｗｏｒｋ ｉｓ ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ．Ｉｔ ｗａｓ ｐｏｉｎｔｅｄ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｃｈｏｉｃｅ ｓｈｏｕｌｄ ｔａｋｅ ｆｕｌｌ ａｃｃｏｕｎｔ ｏｆ ｔｅｃｈｎｉｃａｌ ａｎｄ ｅｃｏｎｏｍｉｃａｌ ｆａｃｔｏｒｓ，ｓｈｏｕｌｄｎ’ｔ ｔａｋｅ ａ ｕｎｉｉｅｄ ｆｍｏｄｅ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：２０ｋＶ；Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｎｅｔｗｏｒｋ；Ｎｅｕｔｒａｌ ｐｏｉｎｔ；Ｇｒｏｕｎｄｉｎｇ ｍｏｄｅ；ａｒｃ－・ｓｕｐｐｒｅｓｓｉｏｎ—・ｃｏｉｌ—－ｅａ￣ｈｅｄ ｓｙｓｔｅｍ；ｌｏｗ－－ ｉｍｐｅｎｄｅｎｃｅ＇ｅａｒｔｈｅｄ ｓｙｓｔｅｍ． 目前，我国大多采用１０ｋＶ中压配电网来 联系和沟通高低压配电网。随着城市经济的 高速发展，社会用电负荷急剧增长，城市配 电网采用１０ｋｖ供电的局限性越来越突出，主 要体现在：１１０／１０ｋＶ变电站分布过密；出线 回路多，线路走廊受限；难以满足大负荷用 户的用电需求；线路负载重、损耗高，电压 质量难以保证。 农村电网的１０ｋＶ供配电设施，由于建设初 期投资有限，建设标准不高，送电距离过长， 线径过细，配电线路电压低，线损率高。如将 现有１０ｋＶ农电线路升压改造为２０ｋＶ线路，可增 加供电距离，扩展电网覆盖范围。如用２０ｋＶ一 级配电电压代替现有３５ｋＶ和１０ｋＶ两级电压，既 可减少一次性投资，又可降低线损。目前，国 家为扩大内需，计划投巨资改造中西部欠发达 地区的电网，在合适的地区采用２０ｋＶ作为中压 配电电压，可节约建设资金，扩大受益范围。 目前，国内采用２０ｋＶ作为中压配电电压的 典型区域有苏州工业园和辽宁本溪供电公司的 南芬二次变电所。前者是负荷集中、密度高的 发达工业区，采用全电缆线路；后者是负荷分 散、密度低、供电半径大的农村地区，采用全 架空线路。 ｝收稿日期：２００９ １０—２７ 作者简介：郑志杰（１９８１），男，硕士，研究方向为电力系统规划与设计。 ６２．２０１０￣２ｇ第１期 电网设计 ２ｏｋｖ配电网中性点接地方式的探讨 理论研究和运行实践都表明，２０ｋＶ作为中 压配电电压等级具有明显的优势，其发展前景 更为广阔。虽然２０ｋＶ要完全取代１ＯｋＶ作为中 压配电网的主流电压还需经历一段漫长的过渡 圃啷嘲踟嘲皿 曼要哩 新兴的城市工业区域，负荷密度较高，大多采 用电缆作为配电线路；一是亟需改造的农村地 区，负荷密度较低，大多采用架空线路作为配 电线路。 目前，业界对于２０ｋＶ配电系统中性点接地 期，但２０ｋＶ可以首先在新建地区或需大规模改 造地区进行试点，以积累经验、培养人员。 ２０ｋＶ在大规模推广之前需要解决现有运行 方式的选择主要有两种不同的技术路线：中性 点经小电阻接地和消弧线圈接地。 的１０ｋＶ线路是否可直接升压为２０ｋＶ线路、２０ｋＶ 配电网组网的接线原则和接线方案的选择、 ２０ｋＶ配变容量的选择等一系列问题。本文仅就 ２０ｋＶ配电网的中性点接地方式进行分析。 １中性点接地方式简介 电力系统的中性点接地方式主要分两大 类：凡是需要断路器遮断单相接地故障者，属 大电流接地方式；凡是单相接地电弧能够瞬间 自行熄灭者，属小电流接地方式。 大电流接地方式中，主要有：中性点有效 接地方式、中性点全接地方式、中性点经低电 抗、中电阻和低电阻等接地方式。 在小电流接地方式中，主要有：中性点经 消弧线圈接地方式、中性点不接地方式、中性 点经高电阻等接地方式。 对于１１ＯｋＶ及以上的高压、超高压和特高 压电力系统来说，主要应限制工频电压的升高 和降低绝缘水平，由此带来的经济效益显著。 业界对１１０ｋＶ及以上电力系统的中性点接地方式 的选择基本保持一致，即采用有效接地方式， 即系统在各种条件下应该使零序与正序电抗比 为正值并且不大于３，而其零序电阻与正序电抗 之比为正值且不大于１。 对于１１ＯｋＶ以下的中压电力系统来说，中 性点接地方式可以说多种多样，有不接地、经 消弧线圈接地、经小电阻接地等方式。对此类 电力系统来说，降低绝缘水平产生的经济效 益相对较小，工频电压升高的不良影响明显降 低，首要问题是限制单相接地故障电流及～系 列的危害。 ２ ２０ｋＶ配电网中性点接地方式的选择 未来２０ｋＶ将首先应用于两类地区：一是 确定中性点的接地方式是一项系统工程， 是一个涉及到供电可靠性、绝缘配合、继电保 护、人身安全、通讯干扰、电磁兼容等多方面 的综合性技术问题，对电网运行的安全性、可 靠性和经济性都有着重大影响。 ２．１供电可靠性 单相接地故障可分为永久性故障和瞬时性 故障。对于永久性接地故障，应停电排除故障 后恢复供电。 在中性点经消弧线圈接地时可短时ｆ不超过 ２Ｍ带故障运行，瞬时性故障可以自动消除，永 久性故障可在拉停线路前通过转移负荷以减少 用户停电，因此供电可靠性较高。中性点经小 电阻接地则无论何种故障，均立即跳闸切除故 障线路，因此连续供电能力较差。 对于采用２０ｋＶ供电的城市工业区域，一般 系统备用容量大，设备性能较好，自动装置和 管理水平较高，而且多以手拉手、环网方式供 电，此时采用中性点经小电阻接地不会对供电 可靠性造成太大影响。 对于农网地区，一般供电网络较薄弱， 且多为架空线路，易受雷击和外力破坏，因此 以瞬时性故障居多，如采用消弧线圈接地方式 可以提高供电的连续可靠性；如采用小电阻接 地，供电可靠性则无法保障。 但是小电流选线技术目前还没有完全成 熟，某些情况下只能通过试拉线路确定故障线 路，这会造成很多用户短时停电。 ２．２绝缘配合 中性点经消弧线圈的缺点是发生接地故障 时，非对地相的对地电压升至线电压，对电网 的绝缘形成威胁。中性点经小电阻接地可降低 单相接地工频过电压，而且能迅速切除故障线 ２ｏ１０年２月第１期 －６３ 甘ｍ锄ｌ：八＿．Ｌ ，日■ ‘１ ｌ 、ｔ ． 砌蕊嬲嘲岫鲫唧 －嘲哪 电 伐计 ２０ｋＶ￣电网申眭点接地方式的探讨 路，工频电压升高持续时间很短，有利于保护 有累积效应的电缆绝缘。 ２．５对通信线的干扰 电力网络因为存在电磁耦合、静电感应、 对于城市工业区域，如采用小电阻接地 方式可采用绝缘等级较低的电缆，节约建设 资金；如采用经消弧线圈接地方式，由于电 地中电流传导、高频电磁辐射等情况都会对通 信网络产生干扰作用。前三种情况与中性点接 地方式有密切关系。限制单相接地电流是防止 通信干扰的有效措施，中性点经消弧线圈接地 在减小通信干扰方面具有明显优势。如果供电 区域内有对通信要求和电磁兼容要求特别高的 情况，应慎重选择小电阻接地方式。 缆线路众多，永久性故障居多，对电缆绝缘 要求高。 采用中性点接地还有一大优点：即有利于 将原先的１０ｋＶ线路升压至２０ｋＶ运行，减少建设 时间，避免浪费资源。 ３结语 ２．３继电保护 中性点经消弧线圈接地系统故障点残流 ２０ｋＶ电压等级在配电网中具有广阔的应用 前景，其中性点接地方式的选择是一个涉及供 电可靠性、绝缘配合、继电保护、人身安全、 通讯干扰、电磁兼容的综合性问题，应全面考 较小，实现继电保护的准确动作比较困难，在 很多情况下还需要通过试拉线路来确定故障线 路。虽然目前已出现了突变量法、能量法、谐 波比幅比相法、稳态小波法和首半波法等多种 小电流选线技术，但目前为止还没有公认的成 熟技术。 中性点经小电阻接地系统故障点电流较 虑其技术经济指标，因时因地而宜，不宜采用 ～刀切方式进行推广。 参考文献： ［１］魏庆海，等．配电网采用２０ｋＶ供电的前景分析［Ｊ］． 电网技术，２００８，３２（２３）． ［２】马苏龙．２０ｋＶ电压等级在配电网中的应用［Ｊ］．电网 技术，２００８，３２（１９）． ［３】姜祥生．城网配电电压等级研究［Ｊ］．电网技术，１９９９， ２３（２）． 大，零序过电流保护实现较简便，选线工作较 易实现。 ２．４人身安全 接地故障电流对人身安全的威胁主要表现 【４］姜祥生．苏州工业园２０ｋＶ￣电工程［Ｊ］．电网技术， １９９７，２１（２）． 【５］王世阁，等．２０ｋＶ供电系统在电网改造中的应用【Ｊ］． 在接触电压和跨步电压两方面。 当小电阻接地的２０ｋＶ配电压发生单相接地 电力设备，２００４，５（９）． 【６］范明天，等．城市电网电压等级的合理配置［Ｊ］．电嘲 技术，２００６，３０（１０）． ［７】牛永奎，等．１ＯｋＶ配电网络升压至２０ｋＶ运行的可行 性探讨『Ｊ】．电网技术，２００８，Ｓ１． 【８】马苏龙，等．１ＯｋＶ电缆升压至２０ｋＶ运行的可行性研 究［Ｊ］．中国电力，２００９，４２（１）． ［９］要焕年，曹梅月．电力系统谐振接地［ＭＩ．北京：中 国电力出版社，２０００． 故障时，接地电流很大，故障点和中性点附近 形成了危险的接触电压和跨步电压，即使断路 器瞬间跳开，也有可能发生人身事故，因此应 采取一些必要的技术措施，以减小威胁。 消弧线圈接地系统，由于消弧线圈的补偿 作用，接地点接地电流很小，其跨步电压和接 触电压较小，对人身安全危险较小。 ６４．２０１０￣２Ｎ第１期