配电网中性点接地方式有关问题的探讨

1、配电网中性点接地方式有关问题的探讨2哪一种接地方式好，业界有争论中压配电网中性点接地方式是配电网规划设计与运行管理过程中的一个基础的技术问题国内外都有中性点接地方式改造工程在实施国内一些大城市将电缆网络中性点由谐振接地改为小电阻接地意大利ENEL英国Northern中性点接地方式对供电质量、继电保护、运行管理方式有根本性的影响3中性点接地方式分类4有效接地与非有效接地有效接地：零序电抗与正序电抗比值小于3，零序电阻与正序电抗比值小于1。非有效接地：零序电抗与正序电抗比值大于3，零序电阻对正序电抗比值大于1。中性点不接地经消弧线圈（谐振）接地小电阻接地大电流接地与小电流接地大电流接地：单相接地故

2、障电流大，保护立即动作跳闸。直接接地小电阻接地：接地电流300-1000A小电流接地：单相接地故障电流小，允许运行一段时间。不接地：接地电流10-30A谐振接地：补偿后残流小于30A。没有严格的电流划分标准5直接接地系统：一般既是有效接地，也是大电流接地。中性点不接地与谐振接地：既是非有效接地，也是小电流接地。小电阻接地系统零序电阻与正序电抗比值大于1，属于非有效接地。小电阻接地系统单相接地故障电流300-1000A，属于大电流接地。67采用小电流接地方式能够提高供电可靠性8小电流接地的优势一种成熟有效的配电网故障自愈技术消弧线圈补偿电容电流，使瞬时性接地故障电弧自动熄灭。接地电流非故障相电压

3、消弧线圈电流零序电压故障相电压9实际的瞬时性故障电压录波图故障开始电弧熄灭小电阻接地优点：降低接地过电压幅值，继电保护易于实现。缺点：单相接地故障电流300-1000A，保护动作跳闸，瞬时性故障也会造成短时停电。短时停电对数字设备、连续生产线带来危害，造成用户投诉。国家能源局2010年颁布的供电系统用户供电可靠性评价规程已将短时停电纳入供电可靠性统计1011小电流接地能够提高供电可靠性意大利ENEL公司的实践固定调谐历时1s内瞬时停电减少26%1s-3min短时停电减少22%长时间停电减少10%自动调谐瞬时停电减少51%短时停电减少38%长时间停电减少26%英国电力研究（EA）公司研究报告：谐

4、振接地故障造成的停电较小电阻接地减少50%以上。12小电流接地能够提高供电可靠性国内部分城市采用小电阻接地后供电可靠性下降S市一变电所采用小电阻接地后，10kV线路3年共跳闸136次，平均每年46次；改造前2年共跳闸53次，平均每年27次。采用小电阻接地方式跳闸率提高一倍13小电流接地存在的问题单相接地电流小，选线、定位困难。已得到解决间歇性电弧过电压，易导致其他两相绝缘击穿，造成短路故障。及时切除故障可以避免14中性点接地方式与人身安全接触电压与跨步电压小电阻接地方式接地电流大，接触电压与跨步电压大。保护动作立即跳闸，威胁存在时间短。小电流接地方式接地电流小，接触电压与跨步电压小。如允许长期

5、带接地点允许，威胁长时间存在。15人体触电问题人体电阻1000左右，采用任何接地方式，触电电流都只有数安培，保护与选线装置都不会启动。小电阻接地系统零序电流保护定值大于40A导线坠地故障故障电阻较小时（小于100），保护与选线装置起动，可靠检出故障。坠落在干燥水泥、沥青、沙土地面，故障电阻很大，接地电流只有数安培，既使采用小电阻接地，接地保护也不会动作。16二种接地方式在人身安全上没有本质上的差别两种对立的观点采用小电阻接地，可以快速切除接地故障，减少对人身安全的危害。采用谐振接地，可以减少人体触电电流，降低死亡率。理论分析表明二种接地方式在人身安全性方面没有本质上的差别南方某市采用小电阻接地

6、，7年内11起触电事故，无一起保护当时动作跳闸。两种接地方式都有触电人员幸免脱身的报道1718小电流接地故障选线与定位问题19小电流接地故障检测困难的原因接地电流小谐振接地残流小于10A消弧线圈补偿电流导致故障线路零序电流甚至小于非故障线路间歇性接地，电弧不稳定。10%左右的故障存在间歇性接地现象高阻（电阻在1k以上）故障比例高，5%左右。既使采用小电阻接地也难以检测高阻故障20实际接地故障录波图故障线路零序电流零序电压非故障线路零序电流故障线路稳态接地电流十分微弱21实际间歇性接地故障录波图非故障线路零序电流故障线路零序电流故障相电压22小电流接地选线技术已趋于成熟中电阻：在中性点瞬间投入一

7、中值电阻欧洲采用有功功率方向法选线，阻性电流20A。中国采用零序电流法选线，阻性电流40A。需安装电阻投切设备，影响一次设备安全。小扰动法：瞬间调整消弧线圈补偿失谐度，放大零序电流的变化。在中国有一定的应用注入信号法：注入间谐波（225Hz）电流在中国有一定应用需安装信号注入装置，影响一次系统安全。23暂态法上世纪50年代德国提出，中国70年代开发出产品，因可靠性差，没有获得大范围推广应用。计算机、微电子技术的发展，为开发暂态电气量选线新技术创造了条件。上世纪90年代起，利用暂态电气量的选线定位方法又引起了人们的重视。已开发出新型暂态法选线装置，实际故障选线效果良好。在中国上千个变电所投入运行

8、欧洲德国、爱尔兰等国有较多应用24小电流接地故障暂态信号特征中性点不接地系统接地故障零序电流谐振接地系统接地故障零序电流暂态接地电流特点远大于稳态电容电流与稳态电容电流之比可达到几倍到十几倍暂态电流值不受消弧线圈的影响暂态选线法比较出线零序电流幅值：故障线路电流幅值最大比较出线零序电流极性：故障线路电流极性相反比较出线零序零序无功方向：故障线路容性无功功率由线路流向母线2526暂态选线法的优点暂态接地电流数倍于稳态值，有时达十几倍，灵敏度高。不受消弧线圈的影响不受故障点不稳定的影响可以检测瞬时性故障故障线路零序电流实际故障录波（金属性故障）零序电压28实际故障录波(间歇性故障）故障线路零序电流

9、零序电压高阻故障检测问题实际故障选线成功率90%95%之间高阻故障5%左右，故障电流小，检测困难。小电阻接地系统也存在高阻故障检测难问题零序电流保护定值一般大于40A10kV系统，中性点电阻10。故障电阻100，接地电流约50A。故障电阻300，接地电流小于20A。人体电阻1k，触电电流数安培。29高阻接地故障录波图接地电流小，难以检测。零序电压31小电流接地故障定位比较馈线终端（FTU)、故障指示器检测结果，确定接地故障位置（区段）。故障定位法投入电阻法：比较零序电流幅值，类似短路故障定位。注入信号法：检测注入信号暂态法32暂态故障定位方法比较分段开关处暂态零序电流的幅值与相似性，定位故障区

10、段。故障点上游分段开关电流波形相似；故障点两侧电流极性相反，波形不相似。33实际小电流接地故障定位结果开关1和2之间波形不相似开关2与3之间波形相似34实际小电流接地故障定位结果开关1和2之间波形相似开关3处STU没启动35接地分界（看门狗）技术反应稳态零序电流、电压的方法谐振接地系统中，用户侧与系统侧故障时，电气量特征变化不显著，会出现误动与拒动。对互感器灵敏度与精度要求高暂态法灵敏、可靠对互感器灵敏度与精度要求不高36瞬时性接地故障监测37瞬时性接地故障监测捕捉电网的瞬时接地故障并指示出发生故障的线路来，将给值班人员提供非常重要的电网绝缘状态信息。相对于利用局部放电技术对电缆绝缘进行监测，

11、瞬时性接地故障持续时间更长，可靠性更高。38瞬时性接地故障监测一次瞬时性接地故障的电压录波图39统计时间：2001年12月-2002年12月记录到故障次数：475次。永久接地故障：14次自恢复的瞬时性接地故障：461次6次永久接地故障前3天内有瞬时接地现象最多的有16次瞬时性故障泉州一变电所瞬时性接地故障统计40长岭石化变电站瞬时性接地故障监测结果 分子筛2#线路,电缆内部在4月16日持续约100分钟的永久接地故障之前，已有8次瞬时性接地故障。故障前时间第1天第3天第4天第6天第7天总计瞬时故障次数212218持续时间20ms20ms20ms,1s20ms,1s约20mS41长岭石化变电站瞬时

12、性故障监测结果永久故障前一天的瞬时性接地故障持续时间：约一周波故障线路零序电流零序电压42长岭石化变电站瞬时性接地故障监测结果永久故障前五天的一次瞬时性接地故障持续时间：约1S间歇性接地故障线路零序电流零序电压43中性点接地方式的选择44选择中性点接地方式需要考虑的问题供电质量小电流接地有利于减少瞬时接地故障引起的短时停电架空网络瞬时性故障70%-90%电缆网络中约20%的故障是瞬时性的中国南方某市统计结果长时间停电意大利、英国统计结果表明，小电流接地长时间停电次数减少约10%。人身安全问题两种接地方式没有本质上的差别45选择中性点接地方式需要考虑的问题继电保护小电阻接地：零序电流保护，简单。

13、小电流接地：较复杂，主要有中性点并电阻与暂态法。接地过电压小电阻接地：过电压低，持续时间短。小电流接地：过电压高，如长期带接地点运行，可能造成相间短路故障。有发生永久接地时直接跳闸、消除接地过电压的应用投资不同电压等级电缆绝缘成本差异不大总体投资没有明显的差异国标城市电力网规划设计规范规定不接地方式电容电流小于10A谐振接地电容电流10-150A小电阻接地电容电流大于150A且全是电缆网络时4647国际上接地方式应用情况美国主要中性点沿线多点接地支持单相供电英国主要采用小电阻接地为提高供电质量，一些供电企业正在或考虑将架空网络小电阻接地改为谐振接地，如Northern电力公司。俄罗斯（苏联）主

14、要采用小电流接地选线技术：零序功率方向、暂态首半波48国际上接地方式应用情况德国主要采用小电流接地1907年Peterson发明了消弧线圈接地技术大型电缆网络也采用谐振接地单母线补偿电流达300A选线方法：零序功率方向（并联电阻）、暂态法法国早期小电流接地后改为小电阻接地为提高供电质量、减少对通信的干扰，上世纪80年代改为谐振接地。49国际上接地方式应用情况意大利ENEL公司以前中性点不接地在母线将接地相瞬时短接灭弧为提高供电可靠性，2000年开始，全部改为谐振接地。日本中性点不接地、谐振接地、小电阻接地均有应用新一代配电自动化系统记录零序电流，实现接地故障的在线监测。50国际上新动向近年来，小电流接地方式又引起了人们的重视。电力市场化，对供电可靠性要求不断提高。消弧线圈自动调谐技术的应用，可以精确地补偿电容电流，使接地点电流尽可能的小，提高了电弧自动熄灭的几率。统计数据表明：电缆网络里瞬时性故障比例也相当高，统计数据表明在30%以上。小电