【电力研究】10kV配电网中性点接地方式的优化研究-北极星输配电网

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10kV配电网中性点接地方式的选择是一个综合性工程技术问题，它与系统绝缘配合、供电可靠性、继电保护、通信干扰、人身及设备安全等问题密切相关[1]。目前我国10kV配电网中性点主要采用不接地、经小电阻接地、经高电阻接地和经消弧线圈接地这几种接地方式，但每一种接地方式都存在明显的优缺点。

在我国城市10kV配电网中，中性点经消弧线圈接地的运行方式最为普遍[9-11]。消弧线圈的主要功能是在系统发生单相接地故障时，通过提供零序感性电流对系统的零序容性电流进行补偿，将故障点残流降低至允许范围之内。并通过延长故障点恢复电压的恢复时间来减小间歇性电弧接地发生的概率，避免其产生弧光接地过电压危害系统安全，同时减小单相接地故障发展为相间短路的概率，提高供电可靠性[12-13]。

但是，通过收集某市10kV配电线路在2012年度的接地故障情况和连接在10kV系统侧中性点上的消弧线圈的动作情况，分析后发现，消弧线圈实际上并没有很好地抑制单相接地故障发展为相间短路。其主要原因为，消弧线圈未能有效抑制单相接地时刻的瞬态过电压，该瞬态过电压容易在系统绝缘薄弱处发生闪络或击穿，致使线路发生相间短路，引起跳闸;以及消弧线圈自身故障率较高。

针对消弧线圈实际运行中存在的问题，文献[14]提出消弧线圈选择性投入的运行方式，该方式可以使消弧线圈的动作更具针对性，降低消弧线圈的故障率。但消弧线圈投入前需对接地故障类型进行判断，判断为单相间歇性电弧接地时才能投入，而在判断期间，有可能已经产生弧光接地过电压，并对设备造成破坏。文献[15]在中性点经消弧线圈接地的基础上，发生单相接地故障时，通过短时投入并联中值电阻来抑制接地时刻的瞬态过电压。但并联电阻投入前仍然需要对是否发生接地故障做准确判断，然后控制系统发出投入指令，而瞬态过电压发生在接地时刻，即在投入电阻前，瞬态过电压已然产生。况且，该方法没有考虑系统正常运行时，中性点直接经消弧线圈接地可能放大因三相线路参数不对称造成的位移电压，导致虚幻接地，引起保护误动作情况发生。因此，本文提出一种充分结合中性点经电阻接地和经消弧线圈接地优势的中性点新型接地方式，以解决上述研究的不足。

1故障统计

1.1110kV线路接地故障

该市所有变电站的10kV母线总数为111段，系统中性点有两种接地方式。其中有45段母线的中性点采用不接地方式，占比例为40.5%;剩下66段母线中性点均经消弧线圈接地，占比例为59.5%。将线路接地故障类型分为永久性单相接地故障、瞬时性单相接地故障和相间短路故障3类，统计该市10kV电网在2012年每个月内3种故障的发生情况，具体如表1所示。

从表1的统计结果可看出，相间短路故障次数占全年线路接地故障总次数的70%，而通常认为发生最为频繁的瞬时性单相接地故障仅占19%，永久性单相接地故障占11%，即相间短路是3种接地故障类型中发生次数最多的。实际上，很大一部分相间短路故障并非一开始就形成，而是先发生单相瞬时性接地，再因非故障相的瞬态过电压在其绝缘薄弱处造成闪络或击穿，形成相间短路;或是因为消弧线圈没能消除瞬时性接地故障，致使瞬时性接地发展为间歇性电弧接地和稳定性电弧接地，产生弧光接地过电压，破坏系统另一处绝缘;或是在稳定性电弧接地期间，另一相线路遭受雷击，绝缘闪络，致使单相接地发展为相间短路，引起跳闸。总而言之，消弧线圈没能抑制接地时刻瞬态过电压以及没能有效熄灭电弧是相间短路故障频发的重要原因。

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