不同中性点接地方式的配电网可靠性评估

不同中性点接地方式的配电网可靠性评估

恭秀芬 1 ，恭叶玲 2 ，宋荣成 2

（ 1．国网重庆市电力公司市北供电分公司，重庆市渝北区新牌坊三路 89号， 401147）

（2．国网重庆市电力公司市区供电分公司，重庆市渝中区人民路26号，400000）

摘要：随着电网网架结构增强、电缆比率增加以及自动化程度的提高，中压配电网中性点接地方式逐步呈现多元化。针对纯架空线、纯电缆线及混合线路网络，建立了不同中性点接地方式下的线路故障跳闸概率模型，分析了单相接地故障选线准确率因素对配电网线路跳闸率的影响，建立了不同中性点接地方式下的配电网可靠性评价指标，利用算例分析了不同中性点接地方式下配电网可靠性水平变化并验证了评价结论的正确性。

关键词：中性点接地方式; 可靠性; 故障跳闸率; 选线准确率

0 引言

中性点接地方式的选择涉及系统供电可靠性、人身及设备安全、绝缘配置、过电压水平、继电保护配置及通信干扰等多个方面^[1]。目前，配电网中性点接地方式已具有多元化特征，选择适宜的中性点接地方式关系到整个电网的安全、可靠发展^[2]。

本文研究了各种中性点接地方式对配电网可靠性影响的概率模型，分析了选线准确率因素对中性点经小电流接地方式下线路故障跳闸率的影响，特别针对考虑选线准确率因素时停运时间的处理方法做了分析。通过算例对纯架空线网络、电缆架空线混合网络及纯电缆网络中各种中性点接地方式的可靠性水平进行了计算分析。

1 计及中性点接地方式的配电网可靠性评价指标

由于中性点接地方式对配电网可靠性的影响主要体现故障跳闸率、停运时间及故障扩展的差异。因而选择具有代表性的系统平均停电频率 、用户平均停电持续时间 及缺供电量 三个指标进行可靠性评估。

₍₁₎

₍₂₎

₍₃₎

式中， 为总的负荷点数， 为负荷点 的停运率， 为负荷点 的用户数， 为负荷点 的每年停运总时间， 为负荷点 的平均负荷。

2 算例

对 系统 进行不同中性点接地方式的可靠性评价。 为2台主变、4条馈线、36条线路、22个负荷点和配电变压器组成的33/11kV的配电系统。 网络如图3.1所示。

2.1 不计选线准确率因素

不计选线准确率因素时，运用向量法计算各可靠性指标如表2.1所示。

由表2.1可知，不计选线准确率因素时，纯架空线网络中各中性点接地方式下用户平均停电持续时间指标相同，系统平均停电频率及缺供电量则是小电阻接地方式高于中性点不接地方式，且中性点经高电阻接地方式下的值最大；而随着网络中电缆比率增大至纯电缆时，中性点经高电阻接地方式下的可靠性指标均高于经小电阻接地方式的各项指标，且两者都小于经消弧线圈接地方式及中性点不接地方式的各项指标，此时，中性点经小电阻接地方式的可靠性水平高，而中性点经高电阻接地方式的可靠性水平较低，与高阻接地方式能否成功使继电保护发出跳闸信号概率

图2.1 RBTS-BUS2系统简化图

表2.1 不计选线准确率因素时不同中性点接地方式下的可靠性指标

的大小密切相关。随着电缆比率增加，各中性点接地方式下的系统平均停电频率及缺供电量指标均逐渐增高，而用户平均停电持续时间指标则呈现不同变化。在中性点经消弧线圈接地及不接地系统中，用户平均停电持续时间指标逐渐增高；在中性点经阻接地方式中，用户平均停电持续时间指标逐渐降低。由于中性点经电阻接地方式能迅速切除故障，而中性点不接地及经消弧线圈接地能带故障运行一段时间，导致各中性点接地方式下随着系统平均停电频率的增高，中性点经电阻接地方式的缺供电量增加幅度低于中性点不接地及经消弧线圈接地的缺供电量指标。

3.2 计及选线准确率因素

由于中性点经消弧线圈接地、不接地及经高电阻接地方式都为小电流接地系统，需配合选线装置，线路的故障跳闸率受选线准确率影响较大。采用第2节中计及选线准确率因素的处理方法计算各中性点接地方式下的可靠性指标如表3.2所示。

表2.2计及选线准确率因素的不同中性点接地方式下的可靠性指标

计及选线准确率因素的影响，微机错误需通过人为试拉，使网络中其他正常线路跳闸机率增大，扩大了故障范围，使各种线路性质下小电流接地方式的可靠性指标都较表2.2中的值更高，即可靠性水平降低。小电阻接地方式无需故障选线，因而其可靠性计算结果同表2.2。由于考虑了电缆的计划维修率及计划维修时间，而架空线则未考虑，因而随着电缆线路所占比率的增高，各中性点接地方式下的可靠性指标有一定程度的增高，但中性点经电阻接地方式的用户平均停电持续时间指标逐渐降低，中性点经消弧线圈接地方式和不接地方式的所有指标均随着电缆比率增加而增高。在计及选线准确率因素对线路跳闸率的影响时，中性点经小电阻接地方式的各项可靠性指标明显低于其他几种方式，且对网络变化（电缆比率增大）的适应力强。

3结论

中性点接地方式差异对配电网可靠性影响的不同主要体现在发生单相接地故障时的故障跳闸率、停运时间及故障扩展情况。本文建立了不同中性点接地方式线路故障跳闸概率模型，对小电流接地系统分别建立了计及选线准确率因素和不计选线准确率因素两种情况时的线路故障跳闸率模型。计算了 在不同中性点接地方案下的可靠性指标，并对不同线路性质的网络进行区分。算例结果表明，在小电流接地系统线路跳闸率模型中采用计及选线准确率因素影响的模型使各可靠性指标偏高，且随着电缆比率的增大，这种影响更为明显。

参考文献

1. 李福寿.中性点非有效接地电网的运行[M].北京:水利电力出版社,1993.

2. 付迎拴,王正刚,邝石.中压电网接地方式的综合选取方法[J]电网技术,2006,30(15):101-106.

3. 吕军,陈维江,齐波,王晓刚,周毅.10 kV配电网经高阻接地方式下过电压及接地故障选线[J].高电压技术,2009,35(11):2728-2733.

4. Massimo Mitolo.Grounding the Neutral of Electrical Systems Through Low-Resistance Grounding Resistors:An Application Case[J].IEEE Transactions on Industry Applications,2008,44(5):1311-1316.

5. 李朝晖,段绍辉,郑志铿.中性点小电阻接地配电网单相接地故障人身安全性的实验研究[J].电力自动化设备,2001,21(9):40-42.

收稿日期：2020-06-24。

作者简介：

恭秀芬 （1988），女，工学硕士，工程师，主要从事电力系统分析方面的研究工作，邮箱：1012423917@qq.com。