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企業(yè)配電網中性點接地方式探討

文檔作者：馬膺峻文檔來源：中國恩菲工程技術有限公司		點擊數：	更新時間： 2024年06月06日
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上一篇：美國FARGO電站水輪機的創(chuàng)新設計

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．44． 有色冶金節(jié)能口電力節(jié)能
企業(yè)配電網中性點接地方式探討
馬膺峻
(中國恩菲工程技術有限公司，北京100038)
[摘要] 介紹了企業(yè)配電網中性點不接地系統(tǒng)、中性點經消弧線圈接地系統(tǒng)、中性點經低阻接地系統(tǒng)的特點。
從幾種系統(tǒng)的供電可靠性、過電壓水平、繼電保護、人身安全等幾個方面進行了比較、分析。指出消弧線圈接地系
統(tǒng)供電可靠性高，人身安全性高，故障選線問題逐步得到解決；低阻接地系統(tǒng)過電壓水平低，保護配置簡單，可應用
在全電纜配電網中；中小型企業(yè)適宜采用不接地系統(tǒng)；大中型企業(yè)適宜采用消弧線圈接地系統(tǒng)，部分備用容量充
足、管理先進企業(yè)可采用低阻接地方式。
[關鍵詞] 企業(yè)配電網；中心點接地方式；消弧線圈接地系統(tǒng)；低阻接地系統(tǒng)
【中圖分類號]TM727．3 [文獻標志碼]B 【文章編號]1008—5122(2017)02—0044一03
Discossion on Neutral Grounding operation Modes for
Enterprise Distribution Network
MA Ying．jun
Abstract：This paper introduces the characteristics of enterprise distribution network， including neutral
point ungrounded system， arc suppression co訂grounding system， low—resistance grounding system． The
paper makes the dif琵rence f}om the reliabiIity of power supply，oVer—Voltage IeVeI，reIay protection，per—
sonal safbty． It is pointed out that arc suppression coil grounding system has high reliability and high personal
safety，and the fault line selection problem is$olVed step by step． Low—resistance grounding system
has low over—voltage 1evel and simple protection configuration，and can be applied in all cable distribution
network． Neutral point ungrounded system is suitable for smaU and medium enterprises，Arc suppression
coil grounding system is suitable for medium and 1arge enterprises， low—resistance grounding system is
suitable for parts of the enterp“ses which haVe spare capacity and advanced management leVel．
Key words：enterprise distribution network；neutral grounding modes；are suppression coil rounding system；
low—resistance grounding system；
O 引言
中性點接地方式影響企業(yè)供電系統(tǒng)的運行、發(fā)
展，是涉及安全、技術、經濟的綜合性問題。企業(yè)內
部110 kV系統(tǒng)和380 V系統(tǒng)采用直接接地方式，35
kV和10(6)kV系統(tǒng)采用不接地、經消弧線圈接地
和電阻接地方式。工業(yè)企業(yè)結構日趨復雜，自動化
程度不斷提高，且部分裝置易燃、易爆、易中毒，對電
力系統(tǒng)可靠性、穩(wěn)定性要求不斷提高。我國配電網
[收稿日期]2017一01—25
[作者簡介]馬膺峻(1986一)，男，北京市人，碩士，工
程師，主要從事電氣系統(tǒng)設計與咨詢工作。
傳統(tǒng)采用中性點非有效接地方式，中阻接地方式隨
國外引進裝置進入國內，已在上海賽科、鎮(zhèn)海煉化等
企業(yè)投入使用¨“。。中壓配網采用何種接地方式，
從業(yè)者未完全達成共識，本文從供電可靠性、繼電保
護、過電壓、人身安全等幾個方面分析幾種接地方式
特點，并給出選擇建議。
1不同接地方式概況
中小企業(yè)中壓系統(tǒng)電纜線路較短，電容電流較
小，多采用不接地方式。大型企業(yè)中壓系統(tǒng)電纜線
路長，電容電流大，多采用經消弧線圈接地或低阻接
地方式。
萬方數據
2017年4月第2期企業(yè)配電網中性點接地方式探討——馬膺峻·45·
1．1 中性點不接地方式
中性點不接地系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障后，故障
點電流為電容電流，接地電弧一般能自動熄滅，永久
性故障時健全相電壓升高，線電壓不變，不影響設備
正常運行。中性點對地絕緣，企業(yè)規(guī)模擴大后，電容
能量沒有泄放通道，容易發(fā)生弧光接地過電壓。過
電壓倍數最高為相電壓的3．5倍，會造成PT鐵磁諧
振、絕緣擊穿、電動機燒毀等事故。不接地系統(tǒng)實現
百分之百選擇性保護較難，拉路方式會造成非事故
停電‘5|。
1．2 中性點經消弧線圈接地
大中型企業(yè)多采用中性點經消弧線圈接地方
式，發(fā)生單相接地故障后，補償接地電容電流熄滅電
弧，同時降低故障相恢復電壓速度，延長恢復時間，
使電弧不易重燃，永久性故障可連續(xù)供電2小時。
消弧線圈可降低弧光接地過電壓出現概率，將過電
壓限制在2．8倍相電壓以內，一般不超過2倍。單
相接地故障后，故障點電流很小，選線困難∞1。
1．3 中性點經低阻接地方式
部分大中型企業(yè)采用中性點接地方式，發(fā)生單
相接地故障后，流過故障點電流較大，零序保護動作
切除故障線路。低阻接地方式使弧光接地過電壓最
高為2．5倍相電壓，節(jié)約了絕緣投資，但對系統(tǒng)備用
容量要求提高。繼電保護配置較簡單，選線成功率
較高，無論是永久故障還是非永久故障都跳閘，供電
可靠性降低一“’?。
2不同接地方式分析
2．1供電可靠性
企業(yè)電網以中性點非有效接地為主，部分企業(yè)
進行了中性點經低阻接地改造，城市電網中低阻接
地系統(tǒng)發(fā)展較快，為企業(yè)電網設計運行提供了豐富
經驗。
以架空線為主的配電網，單相接地故障多為瞬
時性故障，這已在業(yè)內達成共識。以電纜為主的配
電網，單相接地故障是否全部為永久性故障和相間
故障，這在業(yè)內引起了較大爭議。根據上海石化等
大型用電企業(yè)的統(tǒng)計及北京、上海、天津、深圳等城
網用戶統(tǒng)計，電纜配網單相接地故障并非全部為永
久性故障和相間故障，企業(yè)電網瞬時故障率超過
50％。推薦使用低阻接地的一個理由為電纜接地故
障多數為永久性故障，需要及時切除故障，統(tǒng)計結果
表明這樣的結論比較牽強。中性點經消弧線圈接地
系統(tǒng)發(fā)生瞬時性故障，不影響供電，發(fā)生永久性故
障，可以繼續(xù)供電2 h，運行人員有充足時問進行倒
閘操作和通知停電。中性點經低阻接地系統(tǒng)，無論
瞬時故障還是永久故障，保護將動作跳閘，若重新合
閘成功，系統(tǒng)會斷電1～2 s，若重新合閘失敗，系統(tǒng)
將再次受到短路電流沖擊。一級負荷短暫的斷電可
能會導致重要機泵停機，影響整套裝置運行，甚至觸
發(fā)緊急停車系統(tǒng)(EsD)動作H1。如發(fā)電廠重要輔機
跳閘引起機組主燃料跳閘(MFT)，石化企業(yè)常減壓
裝置停車影響整個下游流程，有色行業(yè)鎳鐵電爐進
線跳閘會嚴重影響用戶本身及電網用電設備的安全
運行。
采用中性點經低阻接地的部分企業(yè)，為應對電
源頻繁跳閘故障，通常采用變電站快切裝置。變電
站快切起源于廠用電快切，即將發(fā)電廠廠用電快切
原理應用到變電站，鎮(zhèn)海煉化使用這種方式提高了
低阻接地系統(tǒng)供電可靠性’1?。變電站快切對系統(tǒng)
容量要求較高，要求裝置具有兩路以上供電電源，每
路電源可以帶全部負載運行，上級系統(tǒng)可以承受電
源切換的沖擊。快切要求裝置反電勢能持續(xù)一段時
間，即要求裝置中有一定比例的高壓電機，電解、電
加熱等裝置不適合采用。
中性點經低阻接地系統(tǒng)通過加強主網結構、增
加備用容量、使用快切裝置等提高了供電可靠性，在
一些企業(yè)有成功的運行案例；而中性點經消弧線圈
接地系統(tǒng)在大型工礦企業(yè)運行經驗豐富，方案成熟，
總體來看中性點經低阻接地系統(tǒng)的供電可靠性低于
中性點經消弧線圈接地系統(tǒng)。
2．2過電壓水平
中性點低阻接地過電壓水平低于中性點非有效
接地，可以節(jié)約絕緣投資，這也是低阻接地方式被采
納的重要原因。企業(yè)運行經驗表明，110 kV及以上電
壓等級絕緣投資占比較高，采用有效接地節(jié)約明顯。
35 kV及以下中壓配電網，變壓器通常為全絕緣，沒有
降低投資空間，電纜絕緣水平與造價相關，通常認為
可節(jié)約20％ll。2。。中性點不接地系統(tǒng)過電壓水平較
高，消弧線圈接地系統(tǒng)過電壓水平受到了限制，相比
于中性點低阻接地方式絕緣水平提高不多，總體來看
低阻接地過電壓水平最低，投資最省。
2．3保護準確性
中性點消弧線圈接地，故障電流小，特征不明
顯，選線困難，這也是部分企業(yè)進行低阻接地改造的
原因。小電流選線是配網自動化的熱點問題，按故
障電氣量特征可分為暫態(tài)法和穩(wěn)態(tài)法，暫態(tài)選線方
法有首半波法和小波分析法等。穩(wěn)態(tài)選線方法有群
萬方數據
·46· 有色冶金節(jié)能口電力節(jié)能
體比幅比相法、五次諧波法和有功功率法等，這些方
法準確率無法做到百分之百，但準確率在不斷提
高p。。比幅比相法利用故障線路和非故障線路零
序電流差異選線，一般選擇過補償避免諧振過電壓，
兩種零序電流方向相同，大小差別較小，選線準確度
較差。五次諧波法原理清晰，但企業(yè)中大量應用電
解、變頻等設備，五次諧波含量豐富，影響選線準確
性。首半波法受利用首半波的零序電壓和零序電流
選線影響，暫態(tài)量準確測量難度較高，影響選線準確
性。歐洲國家采用消弧線圈并聯(lián)電阻的方法選線，
效果較好，我國引進了此種方法，并研究出了改變消
弧線圈補償度選線等方法。國內外專家學者為徹底
解決選線問題，開展了行波選線、行波測距技術研
究，相關產品已安裝在企業(yè)電網及公用電網，但也僅
僅用于報警，缺乏有說服力的應用案例。中性點經
低阻接地系統(tǒng)，利用零序分量構成繼電保護裝置，故
障切除成功率高，但發(fā)生高阻接地故障時，選線準確
性降低。目前，中性點低阻接地選線準確性較高，消
弧線圈接地選線準確性較低，但技術發(fā)展較快H o。
2．4 人身安全
中性點經消弧線圈接地，故障電流較小，接觸電
壓和跨步電壓較低，安全性較高。理論上中性點低
阻接地系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障后迅速跳閘，對安全
有利。實際中，發(fā)生高阻接地后保護可能不會立即
動作，留下安全隱患，造成觸電和燒傷傷害。美國加
州低阻接地，每年死亡人數較高，珠海低阻改造后，
傷亡人數呈上升趨勢¨。。綜合來看，消弧線圈接地
安全性較好，低阻接地存在安全風險，使用中需要做
好防護工作。
2．5 技術趨勢
人工調諧消弧線圈越來越不能滿足企業(yè)用電安
全需求，自動調節(jié)消弧線圈發(fā)展迅速，已經投入運行
的有有載調匝式、調節(jié)電容式、直流偏磁式、可控硅
調節(jié)式和氣隙調節(jié)式等?？烧{式消弧線圈未發(fā)生故
障時避開諧振點，并可協(xié)助選線，發(fā)生故障后能靈活
調節(jié)補償度，可最大程度抵消電容電流，使用率逐漸
升高。隨著電力電子技術發(fā)展，已開發(fā)出有源接地
補償裝置，可以進行有功、無功、諧波全電流補償。
產品主要為基于IGBT的單相有源補償裝置，可以
并聯(lián)使用，一般并聯(lián)在接地變壓器低壓側，作為消弧
線圈的補充，也可以單獨使用，因此對裝置的容量、
耐壓水平要求較低。部分學者在進行串聯(lián)H橋有
源補償裝置研發(fā)，無需接地變壓器，直接通過電抗器
連接配電網，但還未見相關裝置的報道。1卜”。。
3 結束語
企業(yè)配網系統(tǒng)為生產工藝服務，最重要的問題
是保證供電質量，減少次生事故發(fā)生。中性點不接
地系統(tǒng)適用于中小型企業(yè)，具有供電可靠性高、通信
干擾小、人身安全性高等優(yōu)點，但存在過電壓水平
高、選線困難等缺點。中性點經消弧線圈接地適用
于多數企業(yè)，供電可靠性高，過電壓水平較低，通信
影響小，安全性好，運行經驗豐富，選線準確性低等
問題會隨著信息技術發(fā)展逐步得到解決。中性點低
阻接地過電壓水平低、選線準確率高，絕緣投資低，
但供電可靠性低，安全性稍差。北京、上海、深圳城
市配網以電纜為主，將部分中性點接地改造為低阻
接地，獲得了豐富的運行經驗，寶鋼、鎮(zhèn)海煉化等企
業(yè)部分配網也采用了低阻接地，多數企業(yè)配電網備
用容量不足、管理水平不高不具備運行條件。
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(下轉第50頁)
萬方數據
·50· 有色冶金節(jié)能口環(huán)保與綜合利用
降低了濁循環(huán)補水量。改造后的流程見圖4，水質
控制指標見表1。
圖4濁循環(huán)水系統(tǒng)改造后流程圖
雨水收集池雨水
圖5 雨水處理系統(tǒng)
3．5優(yōu)化廠區(qū)初期雨水收集系統(tǒng)
工廠原有7個初期雨水收集池，總容積3 840
m3。改造后，通過重新分區(qū)、雨水收集池擴容、新增
雨水收集池等措施，初期雨水收集池增加到9個，總
容積擴大到10 940 m3。廠區(qū)初期雨水通過9個雨
水收集池收集后，經廠東雨水處理站沉淀池一新建
5 000 m3雨水回用池一1 000 m 3調節(jié)池，處理后用作
生產供水如圖5所示。在擴大初期雨水收集系統(tǒng)
能力的同時，工業(yè)部分通過工業(yè)廢水專管專排，實
現清污分類，同時強化廢氣治理、渣場整改、地面
硬化、減少污染源、路面保潔等措施，進一步改善
初期雨水水質。
表1濁循環(huán)系統(tǒng)日常水質控制指標
參數指標
電導率25℃，¨s／cm
pH值
總堿度(caC03)，ppm
懸浮物，ppm
鈣硬度(caC03)，ppm
鎂硬度(cac03)，Ppm
有機磷，ppm
濁度
鋅(總鋅和溶解鋅)，ppm
≤6 000(濁環(huán)水)
7．5—8．5(濁環(huán)水)
≤200(濁環(huán)水)
≤lO(廠西出水)
≤200(濁環(huán)水)
≤100(濁環(huán)水)
1～3(濁環(huán)水)
≤15(廠西出水)
≤50(濁環(huán)水)
≤100(濁環(huán)水)
4結束語
韶關冶煉廠始終貫徹清潔生產理念，在生產源
頭采取清污分流、完善循環(huán)水系統(tǒng)，制定梯級用水制
度等措施，減少工業(yè)廢水的產生，同時采用一系列工
業(yè)廢水處理技術，實現了ISP工藝鉛鋅冶煉生產中
“工業(yè)廢水零排放”。
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(上接第46頁)
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