浅析电力系统谐振接地及接地电流自动补偿装置
时间：2020-11-02 11:27:00 阅读： 次
一、电力系统中性点接地方式是一个综合性的技术问题
它与系统的供电可靠性、人身安全、设备安全、绝缘水平、过电压保护、继电保护、通信干扰（电磁环境）及接地装置等问题有密切的关系。
电力系统的电压等级较多，不同额定电压电网的中性点接地方式也各有特点。在110kV以下的中压范围内，我国和许多其它国家的电网普遍都采用小电流接地方式，其突出的特点是单相故障接地电弧能自行熄灭。小电流接地方式是非有效接地，其中以中性点谐振（经消弧线圈）接地方式最受关注。中性点谐振接地涉及的技术问题较多，近年来发展变化也较快，运行特性也已得到优化。
二、中性点接地方式的有关概念
在讨论中性点谐振接地方式前，有必要先明确有关中性点接地方式的几个概念。
2．1零序阻抗
零序阻抗是中性点接地方式问题中的一个基本物理概念。根据电路理论，电网的电压和电流可分解为正序、负序和零序三个对称系统，零序电流所流经的回路阻抗则称为零序阻抗。各种中性点接地方式的实质其实就是零序阻抗的大小不同，或者说是零序阻抗与系统正序阻抗的比值大小不同。
2．2中性点谐振接地
一般将中性点经消弧线圈接地称为中性点谐振接地。虽然调谐电感只在一个不大的范围内变动，但系统的零序阻抗却接近无限大。在一般情况下，运行中的消弧线圈和自动跟踪补偿装置多采用略微偏离谐振点的过补偿运行方式，由于“谐振接地”这一技术术语比较符合中性点经消弧线圈接地系统的实际情况，因此中性点经消弧线圈接地的电力系统通常称之为谐振接地系统。
2．3中性点非有效接地
这个范畴包括以单相接地电弧能够自行熄灭为条件的中性点不接地、谐振接地和高电阻接地等系统，以及接地电弧不能自行熄灭的中性点经中、低电阻和中、低电抗等接地的系统。
2．4小电流接地方式、大电流接地方式
电力系统的中性点接地方式主要有两大类：
凡是单相接地电弧能够瞬间自行熄灭者，属于小电流接地方式。主要有中性点谐振（经消弧线圈）接地方式、中性点不接地方式和中性点经高电阻接地方式等。
凡是需要断路器遮断单相接地故障者，属于大电流接地方式。主要有中性点直接接地方式、中性点经低电抗、中电阻和低电阻接地方式等。
三、中性点谐振接地方式的应用
国内外电力系统中采用了各种接地方式，但总的来说中性点谐振接地方式在国内外中、高压电网和发电机接地系统中得到了广泛的应用。
3．1中压电力系统
小电流接地方式和大电流接地方式在中压电网的中性点接地中都有应用，其中最具代表性的为中性点谐振接地方式和低电阻接地方式。
美国中压电网一般采用中性点经低、中电阻或直接接地等方式，很少采用谐振接地方式。造成这种情况主要是由于历史的原因和其现在的经营体制有关，但是在美洲电网谐振接地的方式却在增多。
日本电力系统的中性点以前主要采用谐振接地方式，二战后因美国原因改为了大电流接地方式，但后来中性点谐振接地和不接地方式得到了很大的发展。
此外，经济较发达的欧洲中压电网主要采用小电流接地方式，如德国、法国、瑞典以及芬兰、意大利、奥地利的中压电网普遍采用谐振接地方式，独联体和东欧的几个国家，谐振接地方式在中压电网中都占有相当的或绝对的优势。
法国电力公司对全国电网技术政策进行了通盘考虑，在1990年前后开始了中压电网中性点接地方式的改造工作，将运行了30年的大电流接地方式全部改为谐振接地方式运行。
北欧的斯堪地那维亚半岛几国中，电力系统的中性点也广泛采用谐振接地方式。芬兰全国的10～20kV中压电网都采用小电流接地方式，中性点不接地和谐振接地方式运行的各占80％和20％。另外，德国柏林的30kV、俄罗斯莫斯科的35kV、奥地利维也纳的26kV、瑞士日内瓦的18kV等中压电缆网络，中性点也都采用谐振接地方式，运行情况良好。
我国的中压电网几十年来一直采用小电流接地方式，其中大部分中性点不接地运行。近几年国家和地方大力投资进行城网、农网改造，电网规模扩大，电缆线路不断增加，6～35kV中压配电网原有的中性点不接地方式已不再适宜，而老式手动调匝式消弧线圈接地方式在运行中也有许多问题，因此应改为自动消弧线圈接地方式。
电网中的电容电流是选择消弧线圈参数的主要依据。我国及前苏联对电网电容电流的限值作了如下规定：对于非钢筋混凝土或非金属杆塔的架空线路构成的3～6kV电网的电容电流IC的限值为30A，10kV电网IC的限值为20A；对于钢筋混凝土或金属杆塔的架空线路构成的3～10kV电网和所有的35kV、66kV电网，IC的限值为10A。3～10kV电缆线路构成的中压电网的IC限值为30A。当电网IC分别大于以上限值又需在接地故障条件下运行时，中性点应采用消弧线圈（谐振）接地方式。
3．2高压电力系统
高压电力系统一般指110～220kV系统。有的国家曾在220kV系统采用谐振接地方式，如德国、瑞典、挪威、芬兰和奥地利等一些国家的220kV高压电力系统，在其发展过程中中性点曾采用谐振接地方式，后来由于电网规模过大和互相跨国联网等原因，中性点相继改为有效接地方式运行。现在220kV系统采用有效接地方式的看法已经较一致，但也不排除个例。
110kV的系统的中性点接地方式一直有着不同的看法。我国疆土辽阔，各地的气象、地理和地质等条件有很大差别，但是原来110kV系统统一按有效接地方式设计，电力设备也按这一方式制造，结果给安全运行带来了诸多麻烦。在我国“第一个十年科技规划”中，110kV电力系统中性点接地方式作为重大课题列入其中，并开展了试点工作，试点结果证明，在一些特殊条件的110kV系统中，采用中性点经消弧线圈接地是行之有效的办法。另外，我国东北地区原来的154kV系统中性点采用经消弧线圈接地方式成功运行近30年也说明了这一点。
在超高压、特高压电力系统中，采用消弧线圈熄弧原理熄灭潜供电流电弧并配置单相重合闸的技术也是一种电网稳定运行的重要措施。
它与系统的供电可靠性、人身安全、设备安全、绝缘水平、过电压保护、继电保护、通信干扰（电磁环境）及接地装置等问题有密切的关系。
电力系统的电压等级较多，不同额定电压电网的中性点接地方式也各有特点。在110kV以下的中压范围内，我国和许多其它国家的电网普遍都采用小电流接地方式，其突出的特点是单相故障接地电弧能自行熄灭。小电流接地方式是非有效接地，其中以中性点谐振（经消弧线圈）接地方式最受关注。中性点谐振接地涉及的技术问题较多，近年来发展变化也较快，运行特性也已得到优化。
二、中性点接地方式的有关概念
在讨论中性点谐振接地方式前，有必要先明确有关中性点接地方式的几个概念。
2．1零序阻抗
零序阻抗是中性点接地方式问题中的一个基本物理概念。根据电路理论，电网的电压和电流可分解为正序、负序和零序三个对称系统，零序电流所流经的回路阻抗则称为零序阻抗。各种中性点接地方式的实质其实就是零序阻抗的大小不同，或者说是零序阻抗与系统正序阻抗的比值大小不同。
2．2中性点谐振接地
一般将中性点经消弧线圈接地称为中性点谐振接地。虽然调谐电感只在一个不大的范围内变动，但系统的零序阻抗却接近无限大。在一般情况下，运行中的消弧线圈和自动跟踪补偿装置多采用略微偏离谐振点的过补偿运行方式，由于“谐振接地”这一技术术语比较符合中性点经消弧线圈接地系统的实际情况，因此中性点经消弧线圈接地的电力系统通常称之为谐振接地系统。
2．3中性点非有效接地
这个范畴包括以单相接地电弧能够自行熄灭为条件的中性点不接地、谐振接地和高电阻接地等系统，以及接地电弧不能自行熄灭的中性点经中、低电阻和中、低电抗等接地的系统。
2．4小电流接地方式、大电流接地方式
电力系统的中性点接地方式主要有两大类：
凡是单相接地电弧能够瞬间自行熄灭者，属于小电流接地方式。主要有中性点谐振（经消弧线圈）接地方式、中性点不接地方式和中性点经高电阻接地方式等。
凡是需要断路器遮断单相接地故障者，属于大电流接地方式。主要有中性点直接接地方式、中性点经低电抗、中电阻和低电阻接地方式等。
三、中性点谐振接地方式的应用
国内外电力系统中采用了各种接地方式，但总的来说中性点谐振接地方式在国内外中、高压电网和发电机接地系统中得到了广泛的应用。
3．1中压电力系统
小电流接地方式和大电流接地方式在中压电网的中性点接地中都有应用，其中最具代表性的为中性点谐振接地方式和低电阻接地方式。
美国中压电网一般采用中性点经低、中电阻或直接接地等方式，很少采用谐振接地方式。造成这种情况主要是由于历史的原因和其现在的经营体制有关，但是在美洲电网谐振接地的方式却在增多。
日本电力系统的中性点以前主要采用谐振接地方式，二战后因美国原因改为了大电流接地方式，但后来中性点谐振接地和不接地方式得到了很大的发展。
此外，经济较发达的欧洲中压电网主要采用小电流接地方式，如德国、法国、瑞典以及芬兰、意大利、奥地利的中压电网普遍采用谐振接地方式，独联体和东欧的几个国家，谐振接地方式在中压电网中都占有相当的或绝对的优势。
法国电力公司对全国电网技术政策进行了通盘考虑，在1990年前后开始了中压电网中性点接地方式的改造工作，将运行了30年的大电流接地方式全部改为谐振接地方式运行。
北欧的斯堪地那维亚半岛几国中，电力系统的中性点也广泛采用谐振接地方式。芬兰全国的10～20kV中压电网都采用小电流接地方式，中性点不接地和谐振接地方式运行的各占80％和20％。另外，德国柏林的30kV、俄罗斯莫斯科的35kV、奥地利维也纳的26kV、瑞士日内瓦的18kV等中压电缆网络，中性点也都采用谐振接地方式，运行情况良好。
我国的中压电网几十年来一直采用小电流接地方式，其中大部分中性点不接地运行。近几年国家和地方大力投资进行城网、农网改造，电网规模扩大，电缆线路不断增加，6～35kV中压配电网原有的中性点不接地方式已不再适宜，而老式手动调匝式消弧线圈接地方式在运行中也有许多问题，因此应改为自动消弧线圈接地方式。
电网中的电容电流是选择消弧线圈参数的主要依据。我国及前苏联对电网电容电流的限值作了如下规定：对于非钢筋混凝土或非金属杆塔的架空线路构成的3～6kV电网的电容电流IC的限值为30A，10kV电网IC的限值为20A；对于钢筋混凝土或金属杆塔的架空线路构成的3～10kV电网和所有的35kV、66kV电网，IC的限值为10A。3～10kV电缆线路构成的中压电网的IC限值为30A。当电网IC分别大于以上限值又需在接地故障条件下运行时，中性点应采用消弧线圈（谐振）接地方式。
3．2高压电力系统
高压电力系统一般指110～220kV系统。有的国家曾在220kV系统采用谐振接地方式，如德国、瑞典、挪威、芬兰和奥地利等一些国家的220kV高压电力系统，在其发展过程中中性点曾采用谐振接地方式，后来由于电网规模过大和互相跨国联网等原因，中性点相继改为有效接地方式运行。现在220kV系统采用有效接地方式的看法已经较一致，但也不排除个例。
110kV的系统的中性点接地方式一直有着不同的看法。我国疆土辽阔，各地的气象、地理和地质等条件有很大差别，但是原来110kV系统统一按有效接地方式设计，电力设备也按这一方式制造，结果给安全运行带来了诸多麻烦。在我国“第一个十年科技规划”中，110kV电力系统中性点接地方式作为重大课题列入其中，并开展了试点工作，试点结果证明，在一些特殊条件的110kV系统中，采用中性点经消弧线圈接地是行之有效的办法。另外，我国东北地区原来的154kV系统中性点采用经消弧线圈接地方式成功运行近30年也说明了这一点。
在超高压、特高压电力系统中，采用消弧线圈熄弧原理熄灭潜供电流电弧并配置单相重合闸的技术也是一种电网稳定运行的重要措施。
版权说明：本站所有文章、图片、视频等资料的版权均属于拓普联合电力，
其他任何网站或单位未经允许禁止转载、用于商业盈利，违者必究。如需使用，请与我们联系；
允许转载的文章、图片、视频等资料请注明出处"来自：拓普联合电力"。
