[摘 要]文章对配电网各种不同的中性点接地方式作了比较，并对近年来发展较快的自动跟踪补偿消弧线圈作了概要介绍，综合考虑了各种因素，对配电网中性点接地方式的选择提出了建设性意见。
[关键词] 配电网 中性点接地方式 自动跟踪补偿 选择

1 问题的提出
　　电力系统中性点接地方式是一个涉及电力系统许多方面的综合性技术课题，它不仅涉及到电网本身的安全可靠性、过电压绝缘水平的选择，而且对通讯干扰、人身安全有重要影响。
　　配电网主要指10kV、35kV、66kV三个电压等级的电网，在电力系统中量大面广，占有重要的地位。在过去，由于配电网比较小，主要采用不接地或经消弧线圈接地，在80年代中后期，一些城市和地区配电网的中性点采用了经低电阻接地方式，近年来各种不同形式的自动跟踪补偿的消弧线圈开始在配电系统中运行。配电网的中性点接地方式是一个涉及面广,与诸多因素有关的综合问题，在不同地区具有不同特点的配电网，在不同的发展阶段，这些因素及要求都是不一样的，而各种中性点接地方式和装置都有一定的适用范围和使用条件，为此，采用不同的中性点接地方式是很正常的。

2 中性点不同接地方式的比较
2.1 中性点不接地的配电网
　　中性点不接地方式，即是中性点对地绝缘, 结构简单，运行方便，不需任何附加设备，投资省, 适用于农村10kV架空线路为主的辐射形或树状形的供电网络。该接地方式在运行中若发生单相接地故障，其流过故障点电流仅为电网对地的电容电流，其值很小，需装设绝缘监察装置，以便及时发现单相接地故障，迅速处理，以免故障发展为两相短路，而造成停电事故。
　　中性点不接地系统发生单相接地故障时，其接地电流很小，若是瞬时故障，一般能自动熄弧，非故障相电压升高不大，不会破坏系统的对称性，故可带故障连续供电2h，从而获得排除故障时间，相对地提高了供电的可靠性。
　　中性点不接地方式因其中性点是绝缘的，电网对地电容中储存的能量没有释放通路。在发生弧光接地时，电弧的反复熄灭与重燃，也是向电容反复充电过程。由于对地电容中的能量不能释放，造成电压升高，从而产生弧光接地过电压或谐振过电压，其值可达很高的倍数，对设备绝缘造成威胁。
　　此外，由于电网存在电容和电感元件，在一定条件下，因倒闸操作或故障，容易引发线性谐振或铁磁谐振，这时馈线较短的电网会激发高频谐振，产生较高谐振过电压，导致电压互感器击穿。对馈线较长的电网却易激发起分频铁磁谐振，在分频谐振时，电压互感器呈较小阻抗，其通过电流将成倍增加，引起熔丝熔断或电压互感器过热而损坏。
2.2 中性点经传统消弧线圈接地
　　采用中性点经消弧线圈接地方式，即是在中性点和大地之间接入一个电感消弧线圈，在系统发生单相接地故障时，利用消弧线圈的电感电流对接地电容电流进行补偿，使流过接地点的电流减小到能自行息弧范围。其特点是线路发生单相接地时，可不立即跳闸，按规程规定电网可带单相接地故障运行2小时。对于中压电网，因接地电流得到补偿，单相接地故障并不发展为相间故障。因此中性点经消弧线圈接地方式的供电可靠性，大大的高于中性点经小电阻接地方式，但中性点经传统消弧线圈接地方式也存在着以下问题:
　　①由于传统消弧线圈没有自动测量系统，不能实时测量电网对地电容和位移电压，当电网运行方式获电网参数变化后靠人工估算电容电流，误差很大，不能及时有效地控制残流和抑制弧光过电压，不易达到最佳补偿。
　　②调谐需要停电退出消弧线圈，失去了消弧补偿的连续性，相应速度太慢，隐患较大，只能适应正常线路的投切。如果遇到系统异常或事故情况，如系统故障低周低压减载切除线路等，来不及进行调整，易造成失控。若此时正碰上电网单相接地，残流大，正需要补偿而跟不上，容易产生过电压而损坏电力系统绝缘薄弱的电气设备，引起事故扩大。
　　③单相接地时，由于补偿方式、残流大小不明确，用于选择接地回路的微机选线装置更加难以工作。此时不能根据残流大小和方向或采用及时改变补偿方式或调档变更残流的方法来准确选线，只能依靠含量极低的高次谐波（小于5％）的大小和方向来判别，准确率很低。
　　④随着电网规模的扩大，如果电网运行方式经常变化，要求变电站实行无人值班，传统的消弧线圈不可能始终运行在最佳档位，消弧线圈的补偿作用不能得到充分发挥，也不能总保持在过补偿状态下运行。
2.3 中性点经电阻接地
　　中性点经电阻接地方式，即是中性点与大地之间接入一定电阻值的电阻。该电阻与系统对地电容构成并联回路，由于电阻是耗能元件，也是电容电荷释放元件和谐振的阻压元件，对防止谐振过电压和间歇性电弧接地过电压，有一定优越性。中性点经电阻接地方式中，一般选择电阻的值较小。在系统单相接地时，控制流过接地点的电流在500A左右，也有的控制在100A左右，通过流过接地点的电流来启动零序保护动作，切除故障线路。
其优点是:
　　①系统单相接地时，健全相电压不升高或升幅较小，对设备绝缘等级要求较低，其耐压水平可以按相电压来选择。
　　②接地时,由于流过故障线路的电流较大,零序过流保护有较好的灵敏度,可以比较容易检除接地线路。
其缺点是:
　　①由于接地点的电流较大,当零序保护动作不及时或拒动时,将使接地点及附近的绝缘受到更大的危害,导致相间故障发生。
　　②当发生单相接地故障时,无论是永久性的还是非永久性的,均作用与跳闸,使线路的跳闸次数大大增加,严重影响了用户的正常供电,使其供电的可靠性下降。

3 自动跟踪补偿消弧线圈
　　自动跟踪补偿消弧线圈装置可以自动适时地监测跟踪电网运行方式的变化，快速地调节消弧线圈的电感值，以跟踪补偿变化的电容电流，使失谐度始终处于规定的范围内。大多数自动跟踪消弧装置在可调的电感线圈下串有阻尼电阻，它可以限制在调节电感量的过程中可能出现的中性点电压升高，以满足规程要求不超过相电压的15%。当电网发生永久性单相接地故障时，阻尼电阻可由控制器将其短路，以防止损坏。
　　自动跟踪补偿消弧线圈按改变电感方法的不同，大致可分为调匝式、调气隙式、调容式、调直流偏磁式、可控硅调节式等。
3.1调匝式自动跟踪补偿消弧线圈
　　调匝式消弧线圈是将绕组按不同的匝数抽出若干个分接头，用有载分接开关进行切换，改变接入的匝数，从而改变电感量。
调匝式因调节速度慢，只能工作在预调谐方式（即在系统正常运行无接地发生时，消弧线圈跟踪到最佳补偿位置，接地后不再调节），为保证较小的残流，必须在谐振点附近运行。这将导致中性点位移电压升高，因此需加装阻尼电阻进行限压，保证中性点的位移电压不超过15%相电压。为避免阻尼电阻上的有功电流使接地残流增大，在发生单相接地时，必须将阻尼电阻延时0.5秒后短接（为与选线装置配合），其原理如下图:

　　JJ为交流接触器的触点;JC为直流接触器的触点，当系统发生单相接地时，中性点电压升高，电流增大，同时母线PT开口三角输出电压。如其值超过设定值时会启动JC或JJ将阻尼电阻短接。延时由时间继电器控制。
3.2 调气隙式自动跟踪补偿消弧线圈
　　调气隙式电感是将铁芯分成上下两部分，下部分铁芯同线圈固定在框架上，上部分铁芯用电动机带动传动机构可调，通过调节气隙的大小达到改变电抗值的目的。它能够自动跟踪无级连续可调，安全可靠。其缺点是振动和噪声比较大，在结构设计中应采取措施控制噪声。这类装置也可以将接地变压器和可调电感共箱，使结构更为紧凑。
3.3 调容式消弧补偿装置
　　通过调节消弧线圈二次侧电容量大小来调节消弧线圈的电感电流。其结构如图所示:
　　二次绕组连接电容调节柜，当二次电容全部断开时，主绕组感抗最小，电感电流最大。二次绕组有电容接入后，根据阻抗折算原理，相当于主绕组两端并接了相同功率、阻抗为ｋ2倍的电容，使主绕组感抗增大，电感电流减小。因此通过调节二次电容的容量即可控制主绕组的感抗及电感电流的大小。电容器的内部或外部装有限流线圈，以限制合闸涌流。电容器内部还装有放电电阻。
　　因调容式调节速度快，可实现接地后调节（即系统正常运行时，消弧线圈工作在远离谐振点的位置，满足中性点位移电压不大于15%相电压的要求。当发生接地故障后，再将消弧线圈调至满足残流要求的合适位置），可不加阻尼电阻。
3.4 调直流偏磁式自动跟踪补偿消弧线圈
　　交流工作线圈内布置一个铁芯磁化段，通过改变铁芯磁化段磁路上的直流励磁磁通大小来调节交流等值磁导，实现电感连续可调。其基本结构如图所示:

　　直流励磁绕组采取反串连接方式，使整个绕组上感应的工频电压相互抵消。通过对三相全控整流电路输出电流的闭环调节，实现消弧线圈励磁电流的控制，利用微机的数据处理能力，对这类消弧线圈伏安特性上固有的不大的非线性实施动态校正。
3.5可控硅调节式自动跟踪补偿消弧线圈
　　该消弧系统主要由高短路阻抗变压器式消弧线圈和控制器组成，同时采用小电流接地选线装置为配套设备,其基本结构和等效电路如下图所示:

　　变压器的一次绕组作为工作绕组(Nw)接入配电网中性点，二次绕组作为控制绕组(Cw)由2个反向连接的可控硅(SCR)短路，可控硅的导通角由触发控制器控制，调节可控硅的导通角由0~180度之间变化，使可控硅的等效阻抗Zscr在无穷大至零之间变化，则Nw两端的等效阻抗Zeq就在无穷大至变压器的短路阻抗Zsc之间变化，输出的补偿电流就可在零至额定值之间得到连续无极调节。可控硅工作在与电感串联的无电容电路中，其工况既无反峰电压的威胁。又无电流突变的冲击，因此可靠性得到保障。自动消谐装置具有以下特点:①响应速度极快; ②伏安特性在0～110%额定电压范围内保持极佳的线形度; ③输出的补偿电流在0～100%额定电流范围内可连续无级调节; ④接地点残流小; ⑤无需设置阻尼电阻; ⑥消弧线圈无传动、转动机构，可靠性高，噪音小，维护简单。

4 中性点接地方式的选择
　　电力系统中性点接地方式是一个涉及到供电的可靠性、过电压与绝缘配合、继电保护、通信干扰、系统稳定诸多方面的综合技术问题，这个问题在不同的国家和地区，不同的发展水平可以有不同的选择。
4.1 配电网中性点采用传统的小电流接地方式
　　传统的小电流接地方式主要是指中性点不接地或经手动调整的消弧线圈接地2种方式。
　　当系统不大，线路主要是架空线路，网络结构相对比较简单，运行方式变化范围不很大，采用传统的小电流接地方式有明显的优点。
首先是供电可靠性高，由于接地故障电流很小，其电弧可以瞬间自行熄灭。对单相永久性接地故障，允许一定时间内带故障运行，避免了过多的跳闸现象。其次是人身及设备的安全性较好，由于单相接地时故障点电流很小，跨步电压和接触电压都较低，使人身伤亡和弱电设备的损坏率都显著降低。第三是通信干扰小。
　　配电网采用小电流接地方式应认真地按《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》(DL/T620-1997)标准的要求执行，对架空线路电容电流在10A以下可以采用不接地方式，而大于10A时，应采用消弧线圈接地方式。采用消弧线圈时应按要求调整好，使中性点位移电压不超过相电压的15%，残余电流不宜超过10A; 消弧线圈宜保持过补偿运行。这样，基本上可以使配电网安全可靠运行。
4.2 配电网中性点经低电阻接地
　　在配电网中选用中性点经低电阻接地，可以降低单相接地时非故障相的过电压，抑制弧光接地过电压，消除谐振过电压和大部分断线过电压，避免使单相接地发展为相间故障，接地保护方式比较简单，对电缆为主的系统可以选择较低的绝缘水平，以利节约投资，但是对以架空线为主的配电网因单相接地而引起的跳闸次数则会大大增加。
　　对以电缆为主的配电网，其电容电流达到150A以上，故障电流水平为400～1000A，经综合比较后可以采用这种接地方式。采用低电阻方式时，对中性点接地电阻的动热稳定应给以充分的重视，以保证运行的安全可靠。
4.3 配电网采用自动跟踪补偿装置
　　随着城市配电网的迅速发展，电缆大量增多，电容电流达到很大值(>300A)，而且由于运行方式经常变化，特别是电容电流变化的范围比较大，用手动的消弧线圈已很难适应要求，采用自动快速跟踪补偿的消弧线圈，并配合可靠的自动选线跳闸装置，可以将电容电流补偿到残流很小，使瞬时性接地故障自动消除而不影响供电，而对于系统中永久性的接地故障，一方面通过消弧系统的补偿来降低接地点电流，防止发生多相短路，另一方面，通过选线装置正确选出接地线路并在设定的时间内跳闸，避免了系统设备长时间承受工频过压，因此，该接地方式综合了传统消弧线圈接地方式跳闸率低、接地故障电流小的优点和小电阻接地方式对系统绝缘水平要求低、容易选出接地故障线路的优点，是比较合理和很有发展前景的中性点接地方式。

5 结语
　　各地区应该根据当地配电网的发展水平、电网结构特点，从长远的发展观点，因地制宜地确定配电网中性点接地方式。⊙