随着我国改革开放的不断深入，国民经济和用电负荷持续高速增长，对配电线路的输送能力的要求逐渐提高，20 kV电压等级的优越性逐渐体现，与10 kV相比，20 kV电压等级在提高输送能力，降低单位输配电成本，降低线路损耗，提高供电半径，减少通道、站所占用土地资源方面都有着明显的优势。在220 kV配电网的建设和改造过程中，配电网中性点接地方式是关键技术问题之一，中性点接地方式与配电网设备的绝缘水平以及设备的经济性密切相关，因此，需要通过中性点接地方式的研究来指导20 kV配电网建设和改造过程中相关设备的选型和投资预算。
20 kV配电网主要有中性点不接地、经消弧线圈接地和小电阻接地三种接地方式…，不同的中性点接地方式对配电网相关设备的绝缘水平要求不同，从而造成配电网建设和改造过程中投资的差异。
本文分别对20 kV配电网三种不同接地方式及其特点进行分析，结合中性点接地方式的相关标准，研究了中性点不同接地方式对20 kV配电网建设和改造中所涉及的开关设备和电缆设备两种主要设备的绝缘水平的不同要求，进而对不同接地方式下的开关设备和电缆设备建设和改造投资进行了经济性比较分析，给出了三种不同接地方式下设备的投资费用比较。
1、20 kV配电网的中性点接地方式
1.1中性点不接地方式
在20 kV配电网中，若采用中性点不接地方式，当发生单相接地故障时，线电压仍保持不变，允许配电网带故障运行一段时间，但需要在较短时间(2 h)内切除故障，以免发展成相间短路和长期过电压，对设备造成损害。中性点不接地方式的这个特点使其可在瞬时性故障时不跳闸，提高了配电网的供电连续性。、当线路不长时，对地电容电流不大，单相接地故障电流数值较小，不易形成稳定的接地电弧，一般均能迅速自动熄灭。而当线路较长、对地电容电流相对较大，则可能由于持续电弧而烧毁设备或由于间歇性电弧而导致弧光过电压。另外，当发生单相接地故障时，工频过电压较高，特别是还存在电弧接地过电压的危险，因而对整个配电网的绝缘水平要求较高，所以采用中性点不接地方式势必增加设备绝缘方面的投资。中性点不接地方式仅适用于电容电流小于10 A的配电网络，由于单相故障所产生的过电压值较高，这种方式对设备的绝缘水平要求高。
1.2中性点经消弧线圈接地方式
中性点经消弧线圈接地的方式下，当发生单相接地故障时，可形成一个与对地电容电流的大小接近但方向相反的感性电流，对系统的电容电流进行补偿，使接地处的电流变化很小，从而消除接地处的电弧及其所造成的危害，同时电流过零后电弧熄灭。消弧线圈的存在还可以显著减小故障相电压的恢复速度，减小重燃的可能性。发生单相接地故障时，由于接地故障电流较小，可不立即跳闸，亦可提高配电网的供电连续性。中性点消弧线圈接地方式下，发生单相接地故障时，暂态过电压虽然低于不接地的情况，但仍要求配电网有较高的绝缘水平，因而增加了在设备绝缘方面的投资。
1.3中性点经小电阻接地方式
在中性点经小电阻接地方式下，当发生单相接地故障时，可以有效地降低工频过电压和弧光过电压。接人中性点的小电阻有效地限制了中性点电位的升高，因而其非故障相的暂态过电压低于其他接地方式，且持续时间很短。但是，小电阻接地方式在发生单相接地时，较大的接地电流可能产生较高的接触电压和跨步电压，对设备和人身造成威胁，并对周围通信线路造成干扰。另外，在小电阻接地方式下，单相接地保护动作跳闸，增加了故障跳闸次数，使停电时间增加，降低了供电可靠性。中性点经小电阻接地方式主要适用于配电网电容电流过大的情况。另外，在一些已选用较低绝缘水平的电缆和开关设备的配网中，也采用中性点经小电阻接地方式。
2、中性点接地方式对设备绝缘水平的要求
不接地方式，经消弧线圈接地和小电阻接地方式下，当系统发生单相接地故障时，所产生的最大过电压大小不同，因此，三种中性点接地方式对配电网线路和设备的绝缘水平要求也不同。表l给出了不同的中性点接地方式对20 kV配电网线路和设备绝缘水平的要求。
对于高压开关设备的工频耐压水平，国家标准和电力行业标准分别进行了规定，两者对20 kV电压等级开关设备工频耐压水平的规定见表2。电力工业标准给出一组低工频耐压水平限值50/64和一组高工频耐压水平限值65/79，其中低水平限值仅可用于小电阻接地方式，高水平限值在三种接地方式中均适用。而国家标准只给出了一组低工频耐压水平限值50/60。不同绝缘水平限值所对应的开关设备的造价存在差异，因此，中性点不同接地方式下20 kV配电网开关设备的造价亦有差别。
国家标准给出了20 kV电缆在3.5倍额定工频电压下的工频耐压试验电压。20 kV（额定最高电压24 kV）电缆中，A类和B类对地或金属屏蔽之间的额定工频电压为12 kV，其工频耐压试验电压只能达到42 kV，而C类电缆的对地或金属屏蔽之间额定工频电压为18 kV，其工频耐压试验电压可达63 kV。因此，在20 kV电缆的选型中，为了满足中性点非有效接地（包括不接地和消弧线圈接地方式）对电缆设备的工频电压的要求，需使用C类电缆。而A．B类电缆仅能满足小电阻接地方式的要求。A，B类电缆与C类电缆在造价上存在差异，因此，中性点不同接地方式下20 kV配电网电缆设备的造价亦有差别。
3、 20 kV配电网中性点不同接地方式的经济性比较
不同接地方式下配电网设备对绝缘水平的不同要求，必然导致设备改造费用的差异，因此，需要对20 kV配电网中性点不同接地方式进行经济性比较分析。
3.1开关柜设备改造的经济性比较
10、20和35 kV三种电压等级的开关柜设备的产品价格如表3所示。由表3可看出，20 kV的开关柜价格大约为10 kV开关柜价格的2倍，而35 kV开关柜价格与20 kV开关柜价格基本持平。表3中20 kV开关柜的工频耐压水平是按照通用值为50 kV，断口值为60 kV这一标准设计制造的，实际应用中，该标准仅用于中性点经小电阻接地方式。工频耐压水平符合通用值为65 kV，断口值为79 kV的开关柜的价格应不会超过35 kV开关柜的价格，因此，符合高绝缘标准的20 kV开关柜的价格与符合低绝缘标准20 kV开关柜价格相差不大。
20 kV配电网在中性点经小电阻接地方式下，对于开关柜设备可选择工频耐压通用值为50 kV，断口值为60 kV的低绝缘水平标准，其价格在20万左右。在中性点消弧线圈接地和不接地方式下，对于开关柜设备应选择工频耐压通用值为65 kV，断口值为79 kV的高绝缘水平标准，其价格略高于同等条件下的低绝缘水平标准，但不会超过35 kV开关设备的价格，约为22万，开关柜的价格比小电阻接地方式下开关柜价格提高约10 %。
3.2电缆设备改造的经济性分析
电缆设备根据符合标准不同可分为A、B、C三类，20 kV等级的C类电缆价格比10 kV等级的C类电缆价格提高10%左右，20 kV等级的C类电缆价格比同电压等级的A，B类电缆价格高5%~10%。
20 kV配电网在中性点经小电阻接地方式下，对于电缆设备可采用工频耐压水平较低的A类电缆，价格约为52万元/km。中性点消弧线圈接地和不接地方式下，对于电缆设备应采用工频耐压水平较高的C类电缆，价格约为57万元/km。消弧线圈接地和不接地方式下每千米电缆价格比小电阻接地方式下电缆价格提高10%。表4为10、20和35 kV电缆设备的产品价格。
3.3设备改造的经济性比较
20 kV配电网改造过程中采用不同的中性点接地方式，对配电网各类设备的要求不同，因此导致改造费用的差异。表5给出了三种中性点接地方式下各类设备投资的比较。
表5在进行经济性比较时考虑了接地设备和接地变压器设备的费用，但是，接地设备和接地变压器设备与开关设备及电缆设备相比，其费用所占投资总费用的比例很小，因此，其对总投资费用的影响较小。
4、结束语
在20 kV配电网中，中性点不同接地方式对设备的绝缘水平有着不同的要求，从而造成20 kV配电网建设和改造过程中投资费用的差异。本文分析了20 kV配电网三种中性点接地方式及其各自特点，对三种中性点接地方式下20kV配电网改造所涉及的开关和电缆两种主要设备的绝缘水平要求进行了研究，对不同接地方式下的开关柜设备和电缆设备建设和改造投资进行了经济性比较，采用中性点不接地和经消弧线圈接地方式，20 kV的开关柜和电缆设备改造投资费用比经小电阻接地方式下投资费用增加10%左右。
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