摘要：介紹了電力系統(tǒng)中性點接地方式的有關(guān)概念，探討了中性點諧振接地方式在國內(nèi)外的應(yīng)用及其優(yōu)點，最后簡要介紹了國內(nèi)自動跟蹤補償裝置的一些開發(fā)應(yīng)用情況，提出了中性點接地方式的建設(shè)性意見。 關(guān)鍵詞：諧振接地；消弧線圈；自動補償 　　 1引言 　　電力系統(tǒng)中性點接地方式是一個綜合性的技術(shù)問題，它與系統(tǒng)的供電可靠性、人身安全、設(shè)備安全、絕緣水平、過電壓保護、繼電保護、通信干擾（電磁環(huán)境）及接地裝置等問題有密切的關(guān)系。 　　電力系統(tǒng)的電壓等級較多，不同額定電壓電網(wǎng)的中性點接地方式也各有特點。在110kV以下的中壓范圍內(nèi)，我國和許多其它國家的電網(wǎng)普遍都采用小電流接地方式，其突出的特點是單相故障接地電弧能自行熄滅。小電流接地方式是非有效接地，其中以中性點諧振（經(jīng)消弧線圈）接地方式最受關(guān)注。中性點諧振接地涉及的技術(shù)問題較多，近年來發(fā)展變化也較快，運行特性也已得到優(yōu)化。 2中性點接地方式的有關(guān)概念 　　在討論中性點諧振接地方式前，有必要先明確有關(guān)中性點接地方式的幾個概念。 　　2．1零序阻抗 　　零序阻抗是中性點接地方式問題中的一個基本物理概念。根據(jù)電路理論，電網(wǎng)的電壓和電流可分解為正序、負序和零序三個對稱系統(tǒng)，零序電流所流經(jīng)的回路阻抗則稱為零序阻抗。各種中性點接地方式的實質(zhì)其實就是零序阻抗的大小不同，或者說是零序阻抗與系統(tǒng)正序阻抗的比值大小不同。 　　2．2中性點諧振接地 　　一般將中性點經(jīng)消弧線圈接地稱為中性點諧振接地。雖然調(diào)諧電感只在一個不大的范圍內(nèi)變動，但系統(tǒng)的零序阻抗卻接近無限大。在一般情況下，運行中的消弧線圈和自動跟蹤補償裝置多采用略微偏離諧振點的過補償運行方式，由于“諧振接地”這一技術(shù)術(shù)語比較符合中性點經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)的實際情況，因此中性點經(jīng)消弧線圈接地的電力系統(tǒng)通常稱之為諧振接地系統(tǒng)。 　　2．3中性點非有效接地 　　這個范疇包括以單相接地電弧能夠自行熄滅為條件的中性點不接地、諧振接地和高電阻接地等系統(tǒng)，以及接地電弧不能自行熄滅的中性點經(jīng)中、低電阻和中、低電抗等接地的系統(tǒng)。 　　2．4小電流接地方式、大電流接地方式 電力系統(tǒng)的中性點接地方式主要有兩大類： 　　凡是單相接地電弧能夠瞬間自行熄滅者，屬于小電流接地方式。主要有中性點諧振（經(jīng)消弧線圈）接地方式、中性點不接地方式和中性點經(jīng)高電阻接地方式等。 　　凡是需要斷路器遮斷單相接地故障者，屬于大電流接地方式。主要有中性點直接接地方式、中性點經(jīng)低電抗、中電阻和低電阻接地方式等。 3中性點諧振接地方式的應(yīng)用 　　國內(nèi)外電力系統(tǒng)中采用了各種接地方式，但總的來說中性點諧振接地方式在國內(nèi)外中、高壓電網(wǎng)和發(fā)電機接地系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用。 　　3．1中壓電力系統(tǒng) 　　小電流接地方式和大電流接地方式在中壓電網(wǎng)的中性點接地中都有應(yīng)用，其中最具代表性的為中性點諧振接地方式和低電阻接地方式。 　　美國中壓電網(wǎng)一般采用中性點經(jīng)低、中電阻或直接接地等方式，很少采用諧振接地方式。造成這種情況主要是由于歷史的原因和其現(xiàn)在的經(jīng)營體制有關(guān)，但是在美洲電網(wǎng)諧振接地的方式卻在增多。 　　日本電力系統(tǒng)的中性點以前主要采用諧振接地方式，二戰(zhàn)后因美國原因改為了大電流接地方式，但后來中性點諧振接地和不接地方式得到了很大的發(fā)展。 　　此外，經(jīng)濟較發(fā)達的歐洲中壓電網(wǎng)主要采用小電流接地方式，如德國、法國、瑞典以及芬蘭、意大利、奧地利的中壓電網(wǎng)普遍采用諧振接地方式，獨聯(lián)體和東歐的幾個國家，諧振接地方式在中壓電網(wǎng)中都占有相當(dāng)?shù)幕蚪^對的優(yōu)勢。 　　法國電力公司對全國電網(wǎng)技術(shù)政策進行了通盤考慮，在1990年前后開始了中壓電網(wǎng)中性點接地方式的改造工作，將運行了30年的大電流接地方式全部改為諧振接地方式運行。 　　北歐的斯堪地那維亞半島幾國中，電力系統(tǒng)的中性點也廣泛采用諧振接地方式。芬蘭全國的10～20kV中壓電網(wǎng)都采用小電流接地方式，中性點不接地和諧振接地方式運行的各占80％和20％。另外，德國柏林的30kV、俄羅斯莫斯科的35kV、奧地利維也納的26kV、瑞士日內(nèi)瓦的18kV等中壓電纜網(wǎng)絡(luò)，中性點也都采用諧振接地方式，運行情況良好。 　　我國的中壓電網(wǎng)幾十年來一直采用小電流接地方式，其中大部分中性點不接地運行。近幾年國家和地方大力投資進行城網(wǎng)、農(nóng)網(wǎng)改造，電網(wǎng)規(guī)模擴大，電纜線路不斷增加，6～35kV中壓配電網(wǎng)原有的中性點不接地方式已不再適宜，而老式手動調(diào)匝式消弧線圈接地方式在運行中也有許多問題，因此應(yīng)改為自動消弧線圈接地方式。 　　電網(wǎng)中的電容電流是選擇消弧線圈參數(shù)的主要依據(jù)。我國及前蘇聯(lián)對電網(wǎng)電容電流的限值作了如下規(guī)定：對于非鋼筋混凝土或非金屬桿塔的架空線路構(gòu)成的3～6kV電網(wǎng)的電容電流IC的限值為30A，10kV電網(wǎng)IC的限值為20A；對于鋼筋混凝土或金屬桿塔的架空線路構(gòu)成的3～10kV電網(wǎng)和所有的35kV、66kV電網(wǎng)，IC的限值為10A。3～10kV電纜線路構(gòu)成的中壓電網(wǎng)的IC限值為30A。當(dāng)電網(wǎng)IC分別大于以上限值又需在接地故障條件下運行時，中性點應(yīng)采用消弧線圈（諧振）接地方式。 　　3．2高壓電力系統(tǒng) 　　高壓電力系統(tǒng)一般指110～220kV系統(tǒng)。有的國家曾在220kV系統(tǒng)采用諧振接地方式，如德國、瑞典、挪威、芬蘭和奧地利等一些國家的220kV高壓電力系統(tǒng)，在其發(fā)展過程中中性點曾采用諧振接地方式，后來由于電網(wǎng)規(guī)模過大和互相跨國聯(lián)網(wǎng)等原因，中性點相繼改為有效接地方式運行?，F(xiàn)在220kV系統(tǒng)采用有效接地方式的看法已經(jīng)較一致，但也不排除個例。 　　110kV的系統(tǒng)的中性點接地方式一直有著不同的看法。我國疆土遼闊，各地的氣象、地理和地質(zhì)等條件有很大差別，但是原來110kV系統(tǒng)統(tǒng)一按有效接地方式設(shè)計，電力設(shè)備也按這一方式制造，結(jié)果給安全運行帶來了諸多麻煩。在我國“第一個十年科技規(guī)劃”中，110kV電力系統(tǒng)中性點接地方式作為重大課題列入其中，并開展了試點工作，試點結(jié)果證明，在一些特殊條件的110kV系統(tǒng)中，采用中性點經(jīng)消弧線圈接地是行之有效的辦法。另外，我國東北地區(qū)原來的154kV系統(tǒng)中性點采用經(jīng)消弧線圈接地方式成功運行近30年也說明了這一點。 　　在超高壓、特高壓電力系統(tǒng)中，采用消弧線圈熄弧原理熄滅潛供電流電弧并配置單相重合閘的技術(shù)也是一種電網(wǎng)穩(wěn)定運行的重要措施。 　　3．3發(fā)電機 　　發(fā)電機是電力系統(tǒng)的原動力，在運行中必須具備對突發(fā)性故障的應(yīng)變能力，而發(fā)電機的中性點接地方式與此有密切的關(guān)系。發(fā)電機中性點的接地方式，按其發(fā)展歷程可劃分為：中性點直接接地、中性點經(jīng)低阻抗接地、中性點不接地、中性點經(jīng)高電阻接地、中性點經(jīng)消弧線圈（諧振）接地等?，F(xiàn)在世界各國的大型發(fā)電機組，中性點多采用經(jīng)高電阻接地或經(jīng)消弧線圈接地方式，兩種方式各有優(yōu)缺點。 　　大型發(fā)電機中性點的高電阻接地方式，在美、日等國已形成慣例，其接地故障電流的允許值為5～15A。近些年來，我國引進的大型發(fā)電機組也多屬此種接地方式?？墒?，由于發(fā)電機單機容量的增大，接地電容電流很容易超過上值。隨著發(fā)電機結(jié)構(gòu)、材料和工藝的進步，中性點的高電阻接地方式的優(yōu)越性越來越不明顯，特別是大型水輪機組已很難適用。 　　在我國和前蘇聯(lián)，除了電容電流較小的發(fā)電機中性點不接地運行外，大容量的水輪機和汽輪機中性點均采用經(jīng)消弧線圈接地的運行方式，另外，象美國的新英格蘭電力系統(tǒng)中的大型發(fā)電機和歐洲的部分發(fā)電機，中性點也采用經(jīng)消弧線圈接地的運行方式。 　　發(fā)電機中性點采用諧振接地方式，可簡單而方便地滿足包括大型水輪發(fā)電機在內(nèi)的各種不同型式發(fā)電機的安全接地電流限值的要求。并且根據(jù)國際大電網(wǎng)會議（CIGRE）的征詢報告，99％的用戶主張將接地電流保持在非常低的水平上，而中性點采用諧振接地方式就能很容易地滿足這一要求。 4中性點經(jīng)消弧線圈接地的優(yōu)點 　　總結(jié)國內(nèi)外幾十年來消弧線圈的應(yīng)用，可以看出中性點經(jīng)消弧線圈接地有以下優(yōu)點：瞬間單相接地故障可經(jīng)消弧線圈動作消除，保證系統(tǒng)不斷電；永久單相接地故障時消弧線圈動作可維持系統(tǒng)運行一定時間，可以使運行部門有足夠的時間啟動備用電源或轉(zhuǎn)移負荷，不至于造成被動；系統(tǒng)單相接地時消弧線圈動作可有效避免電弧接地過電壓，對全網(wǎng)電力設(shè)備起保護作用；由于接地電弧的時間縮短，使其危害受到限制，因此也減少維修工作量；由于瞬時接地故障等可由消弧線圈自動消除，因此減少了保護錯誤動作的概率；系統(tǒng)中性點經(jīng)消弧線圈接地可有效抑制單相接地電流，因此可降低變電所和線路接地裝置的要求，且可以減少人員傷亡，對電磁兼容性也有好處。 　　可見，中性點諧振接地是中壓電網(wǎng)（包括電纜網(wǎng)絡(luò)）乃至高壓系統(tǒng)的比較理想的中性點接地方式。 5我國中性點諧振接地裝置的開發(fā)和應(yīng)用 　　我國過去主要使用的是手動調(diào)節(jié)的消弧線圈，這種方法調(diào)節(jié)很不方便，一般需要先將消弧線圈與電網(wǎng)斷開之后再調(diào)節(jié)；另外，手動方式適應(yīng)線路變化性也較差。近年來，我國的一些高等院校和科研單位利用各種原理開發(fā)了多種電網(wǎng)電容電流自動補償裝置，其中一些取得了較好的效果。 　　目前從電容電流自動測量原理來說，有變頻信號法、節(jié)點方程法、調(diào)諧測算法、狀態(tài)比較法、相角控制法、電流注入法等。這些方法在實際應(yīng)用中各有優(yōu)缺點，可根據(jù)實際需要選用。 　　從消弧線圈的線圈本體來說，先后出現(xiàn)過多種型式，從最原始的有載開關(guān)調(diào)分接頭的調(diào)匝式，發(fā)展到以后的調(diào)氣隙式、直流助磁式、磁閥式，到現(xiàn)在利用電力電子器件的調(diào)高阻抗變壓器式、調(diào)容式等。由于消弧線圈采用了電力電子器件，使原來的調(diào)節(jié)從機械運動變?yōu)殡娮悠骷?dǎo)通關(guān)斷，因此現(xiàn)在的消弧線圈響應(yīng)速度越來越快，最快可達數(shù)十毫秒甚至幾毫秒，因此隨調(diào)式消弧線圈成為可能，即只有檢測到線路單相接地時才調(diào)節(jié)消弧線圈，而系統(tǒng)正常時使消弧線圈運行在最大過補償狀態(tài)。 　　另外，由于微計算機在自動消弧線圈控制中的使用，對裝置的保護比原來更可靠，如接地保護的準確性一直是非常難保證的問題，當(dāng)使用微機控制時可以用殘留增量等算法很容易地解決這個問題。 6結(jié)論 　　綜合以上介紹可以看出：中性點經(jīng)消弧線圈（諧振）接地方式廣泛適用于發(fā)電機及110kV以下中壓電網(wǎng)中。在110～220kV高壓系統(tǒng)中，中性點經(jīng)消弧線圈（諧振）接地方式也適用于一些特殊的條件下使用。隨著計算機技術(shù)和電力電子技術(shù)應(yīng)用到自動消弧線圈裝置中，諧振接地技術(shù)不斷被優(yōu)化，經(jīng)過優(yōu)化后的諧振接地方式，具有安全性能高、電磁環(huán)境好、綜合技術(shù)經(jīng)濟指標高的特點，因此，中性點經(jīng)消弧線圈接地的方式有較廣泛的應(yīng)用前景。 　　參考文獻： 　　 　?。?］要煥年，曹梅月．電力系統(tǒng)諧振接地［M］．中國電力出版社，2000． 　?。?］劉艷村，李翔．一種快速響應(yīng)的自動調(diào)諧消弧成套裝置［J］．電工技術(shù)雜志，2001，（8）． 　?。?］曾祥君，于永源，尹項根，等．基于注入信號法的消弧線圈自動調(diào)諧新技術(shù)［J］．電力系統(tǒng)自動化，2000，24（9）． 　?。?］張松，孫偉，陳文針．消弧線圈自動調(diào)諧研究［J］．高壓電器，1999，（2）． 　　［5］陳曉宇，鄭建勇，聶成新．電力系統(tǒng)單相接地電流自動補償裝置［J］．繼電器，2002，30（2）：54－56．