（国网四川省电力公司达州市蒲城供电分公司635000）
摘要：在电力配电网中，和10kV电压等级相比，20kV电压等级配电网在电力系统的稳定性、电能质量和运行的经济性，电网投资成本等方面具有明显的优势。而在20kV配电网进行建设、升压、改造时，中性点接地方式成为关键技术问题之一，对设备选型、系统运行及继电保护等具有重大的影响。本文笔者结合自身实践体会，探讨了在中等电压等级配电网中，20kV配电网的特点，分析了20kV配电网中性点接地方式，以期为相关研究提供参考。
关键词：20kV；配电网；中性点接地方式；灵活接地方
一、在中等电压等级配电网中，20kV配电网的特点
（一）设备投资费用较低
20kV的设备费用（电缆、变压器、环网开关等）总体比10kV的高10%～20%，设备尺寸稍微增大，其主要原因是由于10kV和20kV都属于中压，两者技术要求并无太大差异，国内在技术实现和工艺制造方面没有难度，只是随着电压等级提高，对电器绝缘水平的要求逐渐加强，一旦具备大规模批量生产的条件，相信制造成本就会下降。
（二）电力运行费用更加经济
若新建时采用20kV直接配电，则由于扩大了供电半径，因而相比10kV配电网可减少变电站数量和投资；若将10kV配电网改造成20kV电压等级，可以在原有电缆、变压器等设备、10kV线路走廊基础上稍加改造，不仅能够为大客户提供更加灵活和经济的电缆接入方式，而且还可实现全架空线路20kV工程，且采用过渡形式可以解决10kV与20kV的联络问题。
（三）35kV配电网的建设投资远远高于20kV配电网
在负荷密度大时，若采用35kV直接配电，则受容量限制，将会大量增加电缆线路，消耗大量金属，且导致电网结构复杂、电容电流大量增加，若采用架空线，则受电磁环境及安全距离要求的限制，因此从技术上来说，全部改造成35kV直接配电，不仅设备尺寸、造价、占用通道等投资过大，而且也无法利用原有10kV的设备和线路走廊，受到低压设备热稳定和短路容量的限制。综合来看，20kV电压等级既提高和扩大了10kV配电网的功能，又简化了35kV中间可以忽略的变压层次，把升压扩容、降损节资与简化电压等级等融合在一起，优势明显。
（四）减少了用电放的成本
一般20～35kV电压等级的售电价是参考1～10kV和35～110kV电压等级售电价的平均值来确定的。在负荷密度较大地区，采用20kV比采用10kV可以节省电费开支，若是用电量大的用户，则节省的资金可观。20kV配电站与35kV配电站相比，可以有效节约站内用地。据文献[10]统计，平均每座20kV配电站是35kV变电站占地的1/10，再加上线路布点的密度和线路走廊的空间，节约了土地资源，而运行维护费用与10kV相比并未显著提高。
二、中性点接地方式研究
（一）关于经小电阻接地方式的研究
中性点经小电阻接地方式是当发生故障时，通过中性点的小电阻产生明显的电流信号，接地线路中会流过较大的电流，继保装置立即使断路器跳闸，将故障点切除，可有效地降低过电压，但缺点是不管故障类型断路器均跳闸，供电可靠性都会降低。因此，此接地方式主要适用于大型配电网；此外，若配电网已经成型，其设备不满足消弧线圈方式下的绝缘要求，也则可采用小电阻接地方式。
（二）关于经消弧线圈接地方式研究
采用中性点经消弧线圈接地，是指发生故障时输出电感电流去补偿系统电容电流，使接地故障点电流减小，促使电弧在电流过零后自动熄灭，降低故障变得更严重，且断路器不立即跳闸可提高供电可靠性；但需要增加消弧线圈的投资（随需要补偿的电容电流增大而投资增大），如何监测系统电容电流、实现消弧线圈的自动补偿也是一个非常复杂的问题；发生故障时，若谐波分量严重，则仅补偿工频分量的消弧线圈并不能完全消除接地电弧；故障选线很难完全正确，配网自动化系统及装置难以发挥作用；单相接地故障时产生工频过电压幅值可达3.2p.u.。因此，此接地方式主要适用于电容电流较大、架空和电缆混合的绝大多数城市配电网。
（三）关于不接地方式研究
结构最简单的是中性点不接地方式，不需要接地电阻等装置，投资较少，单相接地故障时，由于线电压不变，用户可继续工作，保护只告警不跳闸，提高了供电可靠性，且不具备零序电流流通途径，对周围的通信干扰小；但为了防止因接地点电弧和过电压而发展成多相接地故障，继续运行不得超过2h，因非故障相电压升高为线电压，有可能产生的工频过电压幅值约为3.5p.u.，容易产生铁磁谐振，常常引起电压互感器的烧毁、爆炸等，且对设备的绝缘水平要求高，会增加设备绝缘方面的投资。此接地方式中，主要考虑对地电容电流的大小（线路不长或电缆较少时，电流较小，缺少电弧持续条件），因此，中性点不接地方式目前多数用在电容电流小于10A的架空配电网。
（四）关于灵活接地方式研究
单一的接地方式既有优点，也存在明显缺点。在配电网复杂化、智能化的当今，性能需要更加完善，一种新的中性点接地方式应运而生，即中性点灵活接地方式，它采用灵活、智能切换接地的成套装置，基本原则是对电网中的电压、电容电流值或其他量进行监测，并判断和根据故障类型，由控制装置来自动切换接地方式，实现发生瞬时故障时采用消弧线圈接地方式，发生永久故障时切换为小电阻接地方式，改进了消弧线圈接地方式难以准确选线和隔离故障的难题，也改善了小电阻接地方式供电可靠性过低的缺点。
一般组成部分有：接地变压器、中性点电压（电流）互感器、消弧线圈、就地控制柜、高压接触器、可控小电阻、控制器等。其中控制装置是核心，需保证系统的各种数据测量、消弧线圈的补偿、小电阻的投切及跳闸命令可靠完成。正常运行时，消弧线圈投入，发生故障时，消弧线圈即时补偿致电弧熄灭、接地故障自动消失，在不消失而持续超过整定时间后，可对控制装置改变接地方式，投入小电阻、增大接地电流，继电保护动作，切除故障后，经整定延时可将小电阻退出运行。
20kV配电网采用中性点灵活接地方式时，会带来控制、切换装置成本高、控制复杂的问题，如何优化模拟量的采集（如提高采样频率）、电容电流的监测（受多种因素的影响）以及消弧线圈的投入（如自动投入相应容量），实现接地模式的合理选择及投切（如投切时刻的选择），防止控制装置误操作（单一零序电压判据等失效），提高可靠性（高阻接地故障、瞬时性故障频发会降低）等均是需要考虑的问题。
结束语
总体来说，20kV配电网相比10kV有诸多优越性，且改造原有的10kV配电网是可行的，是我国中压配电网发展的必然趋势。20kV配电网中，每种中性点接地方式均有其优缺点和适用范围，配电网采用何种接地方式，不同国家、不同系统有不同方式，目前还没有完全形成共识。20kV配电网中性点接地方式与电网结构、负荷需求、技术条件等密切相关，其关系到继电保护、设备选型、供电安全等系列问题。因此，在推广20kV配电网的同时，应当合理选择中性点接地方式，让电力网运行更加优越。
参考文献
[1]汪超,吴国梁,葛夕武.20kV配电系统的探索与实践[J].华东电力,2010,38(3):381-383.
[2]李红军,宋毅,杨卫红,等.中压配电网升压改造的综合评估方法[J].供用电,2014(2):60-62.
[3]殷红旭,张建华.20kV中压配电在城市高负荷密度新区中的应用[J].现代电力,2010,27.