中性點有效接地簡介

中性點有效接地是指電力設備（如變壓器等）的中性點是經過零阻抗接地。

中性點直接接地對電力設備（如變壓器等）而言，含義是清晰的，它指該設備的中性點是經過零阻抗接地。 但是對系統(tǒng)和電網而言，系統(tǒng)中含有部分變壓器中性點不接地運行，或者是經低阻抗接地。所以嚴格的講，在電力系統(tǒng)中用中性點有效接地能夠很好的表達系統(tǒng)狀況！

中性點有效接地一般指中性點直接接地或經低值阻抗接地。2100433B

中性點有效接地

我國110kV及以上電網一般采用大電流接地方式，即中性點有效接地方式（在實際運行中，為降低單相接地電流，可使部分變壓器采用不接地方式），這樣中性點電位固定為地電位，發(fā)生單相接地故障時，非故障相電壓升高不會超過1.4倍運行相電壓；暫態(tài)過電壓水平也較低；故障電流很大，繼電保護能迅速動作于跳閘，切除故障，系統(tǒng)設備承受過電壓時間較短。因此，大電流接地系統(tǒng)可使整個系統(tǒng)設備絕緣要求水平降低，從而大幅降低造價。

中性點非有效接地

6～35kV配電網一般采用小電流接地方式，即中性點非有效接地方式。近幾年來兩網改造，使中、小城市6～35kV配電網電容電流有很大的增加，如不采取有效措施，將危及配電網的安全運行。

中性點非有效接地方式主要可分為以下三種：不接地、經消弧線圈接地及經電阻接地。

1、采用中性點有效接地方式

這時單相接地將造成很大的單相短路電流，斷路器將立即跳閘，切斷故障，經過一段短時間歇讓故障點電弧熄滅后再自動重合。如能成功，可立即恢復送電；如不能成功，斷路器將再次跳閘，不會出現(xiàn)斷續(xù)電弧現(xiàn)象。我國110kV及以上電網均采用這種中性點接地方式，除了避免出現(xiàn)這種過電壓外，還因為能降低所需的絕緣水平，縮減建設費用，

2、采用中性點經消弧線圈接地方式

采用中性點有效接地方式雖然能解決斷續(xù)電弧問題，但每次發(fā)生單相接地故障都會引起斷路器跳閘，大大降低了供電可靠性。對于66kV及以下的線路來說，降低絕緣水平的經濟效益不明顯，所以大都采用中性點非有效接地的方式，以提高供電可靠性。

當單相接地流過故障點的電容電流不大時，不能維持斷續(xù)電弧長期存在，因而可采用中性點不接地(絕緣)的方式；當電網的電容電流達到一定數(shù)值時，單相接地點的電弧將難以自熄，需要裝設消弧線圈來加以補償，方能避免斷續(xù)電弧的出現(xiàn)。 2100433B

光纖復合架空地線兼具通信通道和避雷線的功能，十多年來已在高壓輸電線路中得到了廣泛應用。中國在 220 kV 及以上中性點有效接地系統(tǒng)中普遍采用兩根地線對稱架設方式，一根采用鋼絞(GJ)地線，一根采用光纖復合地線(optical fiber composite overhead ground wire，OPGW)。

輸電線路運行過程中，導線帶有一定電壓，并通過一定的負荷電流，在其周圍形成強 烈的電磁場，架空地線處于該電磁場中，其上會產生感應電壓。若地線通過一定的路徑構成閉合回路，如通過大地或兩地線間構成回路，則會有感應電流出現(xiàn)，產生損耗。感應電壓、電流可分為電磁感應、靜電感應兩部分，見圖3。

據(jù)統(tǒng)計 220 kV單回線路的地線在逐塔接地方式下，感應環(huán)流損耗約(5~10)萬kW·h/(百 km·a)，330 kV輸電線路約為(40~60)萬kW·h/(百 km·a)，500 kV 輸電線路約為(300~500)萬 kW·h/(百 km·a)；按照 0.2 元/(kW· h)來計算，一條 500 kV、100 km 長的線路一年將有大約(60~100)萬元的損失；美國765 kV輸電線路，其地線感應環(huán)流損耗約為236.52萬kW· h/(百 km· a)，僅 765 kV 線路每年地線電能損耗費用高達百萬美元，數(shù)額相當可觀。按國內電力總容量估算，全國每年地線上的電能損耗將達百億千瓦時。因此有必要研究地線感應電量及其影響因素，從而減小能量損耗。

電壓分布計算OPGW 地線感應電壓分布的計算

330 kV 輸電線路一個絕緣分段內 OPGW 地線感應電壓的等值計算網絡圖見圖4。 圖4中：Z_Li 為桿塔 i 和桿塔 i 1 間檔距內地線的阻抗，R_gi 為桿塔 i的接地電阻，U_i(i 1)為桿塔 i 和桿塔 i 1 計間檔距內的地線上的電磁感應電壓。1、2、…、k、…、n為桿塔編號，其中，1~k 為每個絕緣分段內桿塔編號，1~n為整條線路的桿塔編號。

EMTP 是電力系統(tǒng)電磁暫態(tài)分析應用最廣泛并得到普遍認可的仿真軟件。雙回導線逆相序排列，反向換位時，地線分別為 3 km 首端接地和 6 km 中點接地時，使用 EMTP 程序計算 OPGW 地線感應電壓分布，計算結果見圖5。由圖5可知，OPGW 的感應電壓與分段長度及分段方式有關。

電壓分布計算地線感應電壓的影響因素

研究結果表明，桿塔接地電阻對地線感應電壓、環(huán)流及損耗影響不大，若 OPGW 逐基塔接地，則桿塔接地電阻的增大會抬高桿塔的塔頂電位。從地線感應電壓的計算原理，可以推斷地線感應電壓與地線的分段方式、接地方式、線路輸送潮流、導線的布置方式等因素有很大關系。根據(jù)現(xiàn)有輸電系統(tǒng)中地線普遍采用的接地方式和上節(jié)的計算分析結果，筆者以 GJ 地線和 OPGW 地線分段絕緣、首端接地為例，分析研究導線換位方式、導線排列方式、地線分段長度等因素對 OPGW 地線感應電壓的影響。

電壓分布計算研究結論

筆者對系統(tǒng)多種運行工況下，330 kV 豐源—張村架空輸電線路 OPGW 感應電壓沿線分布進行了理論分析和仿真計算，并研究了 OPGW 感應電壓的影響因素，得出以下結論：

1)當 GJ 地線和 OPGW 采用相同的分段絕緣、中點接地的接地方式，與首端接地和末端接地相比，在系統(tǒng)穩(wěn)定運行時，OPGW 感應電壓均保持在較低水平；

2)當輸電線路采用反向換位時，與地線感應電壓、比同向換位和不換位時的地線感應電壓相比，OPGW 感應電壓較?。?

3)當雙回輸電線路采用逆相序排列時，地線感應電壓要遠小于同相序排列時地線感應電壓；

4)當?shù)鼐€采用分段絕緣、一端接地的接地方式時，地線絕緣端的感應電壓幅值與絕緣段的長度近似成正比；對于該 330 kV 系統(tǒng)，斜率約為 13 V/km；

5)在桿塔接地電阻和導線配置不變的情況下，OPGW 感應電壓與線路輸送容量基本成正比關系。 2100433B