黄炳鹏
广东电网有限责任公司河源供电局 广东省河源市 517100
摘要：电力系统中性接地方式是一项涉及多方面的综合性技术。它对电网本身的安全可靠性以及电压绝缘水平的选择具有重要的影响，此外还对通讯干扰、人身安全也有重要影响。10kV配电网是属于中压配电网这个阶段。10kV的配电网在实际的操作运用中是非常的广泛，因为10kV的配电网在供电的过程中非常的稳定可靠。电在如今的生活中对人们的影响越来越大，因此，供电的稳定性和电能的质量是人们非常关注的话题，10kV配电网中性点接地方式的选择对供电的正常运行起着非常大的作用。
关键词：10kV配电网；中性点；接地方式
1、10KV配电网中性点接地方式的类型及特点
10KV配电网的中性点接地方式主要有中性点不接地、中性点经消弧线圈接地、中性点经小电阻接地、故障相经电抗器接地、中性点经消弧线圈并联小电阻接地共五种接地方式，也是我国的配电网中应用较为广泛的五种形式。这五种形式在我国电力系统发展过程中都得到了一段时间的应用，目前各城市或者各种企业都会根据自己的实际需求选择不同的中性点接地方式。
小电流接地系统中性点运行方式的选取原则
目前电网10kV系统中性点一般采用非有效接地方式运行，包括：中性点不接地方式、中性点小电阻接地方式、中性点消弧线圈接地方式。在《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合设计规范》（GB50064-2014）中规定，中性点接地方式的划分原则如下：
中性点不接地方式和中性点消弧线圈接地方式：
1）35kV系统和不直接连接发电机的10kV系统，当单相接地故障电容电流不大于10A时，可采用中性点不接地方式。
2）当大于10A又需要在接地故障条件下运行时，应采用中性点消弧线圈接地方式。
中性点小电阻接地方式：
1）6kV~35kV主要由电缆线路（电缆化率超过90%）构成的配电系统，当单相接地故障电容电流较大时（大于10A），且向城区供电时，可采用中性点低电阻接地方式。
2）该方式下系统发生单相接地故障时瞬时跳闸，应考虑供电可靠性要求。
1.1 10KV配电网中性点不接地
10KV配电网的中性点不接地方式是在过去我国普遍使用放射形结构电网使采用的主要方式。如果采用中性点不接地的方式，在发生单相金属性接地故障时，由于中性点没有进行接地，因此电网内电线的电压不会发生改变，仍然保持对称性。在这种情况下，电网仍然可以持续正常运行两个小时左右，这段时间为维修人员提供了宝贵的维修时间，可以减少配电网故障对人们生产生活造成的影响，这是中性点不接地方式的最大优点。但是中性点不接地方式也有着很大的弊端，电网在发生单相接地故障之后的正常运行是有一定的条件的。由于在发生单相接地故障时，流过故障点的电流仅为电网对地的电容电流，该电容电流超前电压9O。，这就意味着，当故障点的电容电流在第一个半波过零熄弧时，此时故障点上的电压正好为峰值。在这种情况下，如果这个峰值超过了电网的承受范围，电容电流过大，还是极有可能击穿故障点，造成整个电网出现故障。尤其是在一些电网搭建结构较为复杂的企业，通常多采用电缆馈出，且馈出回路数较多，这时的电容电流就较大，很容易超过承受范围。同时，这种故障由于会产生电弧，电弧不易熄灭，在空气中如果遇到较为干燥或者粉尘较多的情况，很可能会产生火花引起火灾，甚至引起爆炸，造成严重的后果。由于不接地方式的故障后果严重，因此目前在较大的10KV配电网系统中已经较少采用这种形式，但是在一些结构简单、功率较低的电网结构中，仍然可以考虑采用这种形式。
1.2 10KV配电网中性点经消弧线圈接地
由于中性点不接地形式较为危险，因此在电网发展中就自然产生了接地方式，其中，发展较早、技术也较为成熟的一种接地方式就是中性点经消弧线圈接地。消弧线圈接地的原理是在用接地变压器引出10KV配电网的中性点后，将其连接上消弧线圈，然后在发生接地故障时，可以利用消弧线圈产生的电感电流对单相接地电容电流进行补偿，这样就可以使发生故障的地方的电流尽可能地减小甚至可以接近于零，同时还可以减小故障相电压的恢复速度从而降低电弧重新点燃的可能性，这样极大地降低了故障点电压峰值超过电网承受能力这种情况的出现，可以更好地排除故障，保护电网的正常工作。当然，中性点经消弧线圈接地也存在一定的缺陷。缺陷产生的原因主要是由于消弧线圈本身是一种感性元件，因此在连接人电网之后，会与对地电容构成一个谐振电路，如果此时又恰好存在参数不匹配的情况，就会产生谐振过电压，增大电网的压力。此外，如果电网结构本身较为复杂，即使采用了中性点经消弧线圈接地的方式，如果负荷过大、工作时间过长，仍然有电压过高的危险，电弧重燃的几率会提高，也可能造成火灾等危害。
1.3 10KV配电网中性点经电阻接地
从对上述10KV配电网中性点经消弧线圈的介绍中可以发现，这种方式的弊端主要来自于消弧线圈本身的元件特性，因此，为了消除这种弊端，人们开始考虑用另一种元件来代替消弧线圈进行中性点接地，经过不断的研究和实验，最后选择了使用电阻来代替消弧线圈，也就产生了中性点经电阻接地这一种形式。
经电阻接地和经消弧线圈接地的保护原理类似，电阻是一种电容电荷释放元件和谐振阻压元件，同样可以降低单相接地工频过电压，抑制弧光接地过电压，从而达到消除故障的目的；同时，电阻有不同的阻值，如果根据电网结构合理选择电阻值，就可以通过研究计算将接地电流控制在一定的范围内，并且配合电网的电闸数值可以实现有选择性地快速跳闸，可以在发生严重故障时迅速进行反应，有效避免产生进一步的危害，降低火灾等事故发生的概率，并且减少了人工拉闸的步骤，能够更有效地降低工作人员的危险。10KV配电网中性点经电阻接地仍然存在一些不足之处，例如增加了架空线路的跳闸次数等，而且由于在发生故障时容易控制跳闸，会在一定程度上扩大故障范围，影响一些没有出现故障的线路，对居民的生产生活造成了不必要的影响。同时，使用这种接地方式要注意当变压器或者母线并列运行时，必须避免几个电阻接地系统同时并行的情况出现，这种情况会产生较大的接地电流，可能会对设备造成损坏。
1.4 10KV配电网中性点经消弧并小电阻接地
随着城乡点为的扩大及电缆出线的增多，系统对地电容电流急剧增加，单相接地后经故障点的电流较大，电弧不易熄灭，为解决这问题，最新《配网技术导则》提出，小电流接地系统永久性单相接地故障选线选段，就近快速隔离的新要求，选用消弧线圈接地或不接地方式时，应配置小电流接地选线装置，选线装置应延时3S~10S投入跳闸，在有效补偿故障电流的基础上智能甄别故障类型，对不同故障采取不同的有效应对措施。灵活接地补偿线圈选型应参考系统的电容电流，根据电容电流大小来决定灵活接地补偿线圈的补偿范围。在最大限度确保设备与人身安全的同事，尽可能的保障供电可靠性，如正常状态，灵活接地装置灵活接地补偿线圈最大调谐状态，瞬时故障时灵活接地装置补偿线圈快速对故障进行补偿，避免发展为永久故障，永久故障时，投入灵活接地电阻快速切除故障，确保设备与人身安全。当（1）配电线路电缆化率超过90%时（2）配电线路电缆化率不超过90%，且单相接地故障电容电流大于10A时，当配电线路主要向城区供电时，中性点不宜选用此接地方式，否则当单相接地故障时，10kV系统电容电流大于接地变保护定值，且小电阻投入时间延时5秒，导致单相接地故障引起接地变零序保护跳闸，跳主变变低开关，导致10kV系统母线失压。
1.5 10KV配电网中性点故障相经电抗器接地
智能电抗器接地保护装置猪样应用于中性点不接地系统，在智能测控装置的控制下，对各种接地故障准确选相选线，故障相经电抗器接地灭弧，同时根据接地故障性质启动选线报警或者选线跳闸，故障消除后，电抗器退出，母线恢复正常运行方式，在主要由架空线路构成的10kV配网中，单相接地故障电容电流超过10A、不大于150A，当在故障条件下要求继续运行时，可采用智能电抗器接地保护，选择选线告警或者跳闸；在电缆线路构成的10kV配网中，单相接地故障电容电流超过30A、不大于150A，当在故障条件下要求继续运行时，可采用智能电抗器接地保护，选择选线告警或者跳闸。装置的微机控制器采集母线的三相电压、零序电压，本段母线所有馈线的零序电流，根据这些电压量、电流量及频率的变化，判断系统的状况，并做出相应的选相选线报警或跳闸保护，投退电抗器接地灭弧保护。该接地方式对零序CT的接线要求高，10kV母线系统中各出线柜CT未接入装置（含断线）、CT极性接反（含各装置端子排）、CT的安装方向不正确等因素均会影响选线的准确性。
2、某城区变电站10kV系统接地设备的选择
目前系统中采用的自动跟踪补偿消弧线圈多为调匝式、调容式及高短路阻抗变压器式消弧线圈。调匝式消弧线圈调节速度慢，调节范围小而无法兼顾变电站建设初期出线较少、电容电流较小和远期出线及电容电流增大的矛盾。同时其选线准确率低，无法识别单相接地还是其他原因引起的中性点电压升高，在如两相供电、断相时消弧线圈也会切除阻尼电阻从而诱发过电压事故。调容式消弧线圈虽然调节范围加宽，但其投切电容器组会冲击系统，投切开关维护工作量大。上述两种消弧线圈均属预调工作，需配置的阻尼电阻参数选择不当可能产生事故。有载开关和投切电容开关控制系统复杂，须定期维护，可靠性差。高短路阻抗变压器式消弧线圈二次绕组用两个反向并联的晶闸管短路，由晶闸管的导通角调节二次绕组中的短路电流，从而调节电抗值。它是一种新型可调电抗器，短路阻抗大(达1009／6)，采用随调方式工作，即正常时消弧线圈远离谐振点，中性点位移电压较低；单相接地故障时迅速调整到位，无需阻尼电阻而用大功率晶闸管控制，无有载开关等机械结构，维护量低，其补偿电流调节范围0～1009／5额定电流，残流小，响应速度快(<5ms)，无前2种消弧线圈的缺点。该变电站的10kV配网系统电容电流达82A，根据以上分析配置2台高短路阻抗变压器式智能化快速消弧系统KD—XH01—500／l0．5消弧线圈，单台补偿电流为0～82A，配置了配套使用的小电流接地选线和跳闸装置。
3、接地改造后的运行效果
成套消弧系统20xx年初投运，迄今运行正常，特别是在20xx年两雷雨日阵发性接地时均快速准确动作，保障了可靠供电。至20xx年共发生79次单相接地故障，由于消弧线圈的准确动作，接地点的残流值除一次在2～3A范围外，78次均<2A，而且消弧线圈在全补偿时也能快速识别接地故障的解除而迅速退出，未发生串联谐振过电压现象。统计故障系统中性点电压分布为1130~6112V，87的故障(69次)持续时间<5S。运行情况证明只要接地故障存在，消弧线圈全补偿只使残流趋近零，而不会引起系统谐振，关键在于消弧线圈识别接地故障是否解除及解除后消弧线圈是否能迅速退出补偿。
4、结论
10kV配电网中升级改造性点接地方式的方法多种，但无论哪一种都应该具体结合当地10kV配电网的自身的实际情况，选择合适的中性点接地方式，按照相关规定选取消弧线圈总容量，重视对消弧线圈脱谐度的整定调整，选择合理的自动选线方法，才能有效实现中性点经消弧线圈接地方式的优化，才能有效保证10kV配电网的使用安全与质量。
参考文献：
［1］潘莹，袁加妍，魏锦萍.10kV配电网中性点接地方式分析［J］.电力与能源，2016（04）.
［2］刘渝根，王建南，米宏伟.10kV配电网中性点接地方式的优化研究［J］.高电压技术，2017（10）.