摘要：鐵路電力系統(tǒng)作為鐵路系統(tǒng)行車供電的重要設(shè)備，同時又是國家電力系統(tǒng)的組成部分通過著重分析普速鐵路電力系統(tǒng)中性點接地方式的主要特征和優(yōu)缺點，并圍繞常見中性點接地方式的選擇依據(jù)與方法展開探討，提出了一些實際可行的合理建議，旨在強化鐵路電力系統(tǒng)的供電可靠性、安全性，提高電能質(zhì)量，促使鐵路電力系統(tǒng)為鐵路運輸更好地發(fā)揮作用。

關(guān)鍵詞：普速鐵路電力系統(tǒng)中性點接地中性點經(jīng)小電阻接地調(diào)壓器電抗器

ExplorationofNeutralGroundingMethodsinthePowerSystemofOrdinary-SpeedRailways

WANGZhe

TaiyuanPowerSupplySectionofDaqinRailwayCo.，Ltd.，Taiyuan，ShanxiProvince，030000China

Abstract：Therailwaypowersystemisimportantequipmentfortrafficpowersupplyintherailwaysystemandalsoacomponentofthenationalpowersystem.Thisarticlefocusesonanalyzingthemaincharacteristics，advantagesanddisadvantagesoftheneutral groundingmethodinthepowersystemofordinary-speedrailways，explorestheselectionbasisandmethodsofcommonneutralgroundingmethods，andputsforwardsomepracticalandfeasiblereasonablesuggestions，aimingtostrengthenthereliabilityandsafetyofpowersupplyintherailwaypowersystem，improvepowerquality，andpromotetherailwaypowersystemtoplayabetterroleinrailwaytransportation.

KeyWords：Neutralgroundinthepowersystemofordinary-speedrailways;Neutralgroundthroughsmallresistors;Voltageregulator;Electricreactor

鐵路電力系統(tǒng)主要由自動閉塞電線路、電力貫通線路及鐵路變、配電所、電源線路等構(gòu)成，為鐵路行車電務(wù)、通信、車輛等信號及車站乘降組織、設(shè)備維修部門的生產(chǎn)生活等負荷提供電力供應(yīng)。鐵路電力系統(tǒng)作為國家電力系統(tǒng)的重要組成部分，具有明顯的電力和鐵路雙重特征屬性。

加強對普速鐵路電力系統(tǒng)中性點接地方式的研究，在設(shè)計、施工、運維等多環(huán)節(jié)綜合考量，合理選擇中性點接地方式，對于提升鐵路電力系統(tǒng)的安全運行水平有較大意義。

1鐵路電力系統(tǒng)中性點接地方式應(yīng)用簡介

鐵路電力系統(tǒng)中性點接地方式一般指變壓器的接地方式，是一種工作接地，與電壓等級、單相接地短路電流、過電壓水平、繼電保護配置息息相關(guān)，是一個綜合性技術(shù)問題，可分為中性點非直接接地系統(tǒng)（包括不接地、經(jīng)消弧線圈接地、經(jīng)高阻接地）及中性點直接接地系統(tǒng)（包括直接接地、經(jīng)小電阻接地）。

鐵路電力系統(tǒng)從國家電網(wǎng)取得的電源均采用的是中性點不接地方式，鐵路電力變、配電所的站區(qū)饋出回路一般從二段母線（電源母線之后，調(diào)壓器之前）直接輸出，即采用中性點不接地方式；鐵路電力貫通線路調(diào)壓變壓器可根據(jù)實際需要選用接地方式。

與高速鐵路電力系統(tǒng)采用經(jīng)小電阻接地方式不同，普速鐵路電力系統(tǒng)普遍采用中性點不接地方式，這種方式雖然具備一定的優(yōu)勢。但隨著鐵路電力技術(shù)改造的推進和更高標準安全的要求，普速鐵路電力系統(tǒng)接地方式在新時代環(huán)境下有一定的探討空間。

2中性點不接地方式的優(yōu)勢與局限

根據(jù)《鐵路電力設(shè)計規(guī)范》（TB10008-2015）中關(guān)于供配電系統(tǒng)配置的要求，電力貫通線路的形式應(yīng)根據(jù)供電安全可靠性、工程實際情況綜合確定采用架空與電纜混合線路，或全電纜線路?；阼F路電力建設(shè)項目投資限制、技術(shù)必要性要求，目前鐵路投運的普速鐵路電力貫通線路多為以單一架空線路或以架空線路為主的混合線路，其中性點接地方式多采用中性點絕緣系統(tǒng)和小電流接地系統(tǒng)，按照《鐵路電力管理規(guī)則》第69條此類系統(tǒng)單相接地故障應(yīng)及時處理，允許故障運行時間一般不超過2h[1]。結(jié)合某局某段普速電力2023年1月至10月的實際運行情況，發(fā)生的152件電力跳閘中，構(gòu)成設(shè)備故障的15件，其中責(zé)任設(shè)備故障2件、非責(zé)任設(shè)備故障13件，外部環(huán)境因素構(gòu)成對電力架空線路安全穩(wěn)定運行的第一威脅。其中發(fā)生的一起樹木侵入架空線路限界造成邊相對地虛接的問題，在2h內(nèi)及時發(fā)現(xiàn)了原因并進行了處置，在未對鐵路行車造成影響的情況下，有效避免了衍生故障。表明在既有的設(shè)備技術(shù)條件下，中性點不接地系統(tǒng)有一定的優(yōu)勢。

電力電纜線路與架空線路相比，其絕緣裕度相對較小，不具備很強的過電壓承受能力，當出現(xiàn)單相接地故障，非故障相電壓升高至線電壓以上，非故障相電纜多點擊穿的概率大，且由于電纜線路故障電容電流較大，故障點絕緣迅速燒損，極易造成相間故障。因電纜線路多采用埋設(shè)、穿管、橋架等隱蔽施工方式，故障原因查找困難，限于電纜中間頭制作及電纜敷設(shè)等搶修方式及行車條件的制約，此類故障通常無法在短時間內(nèi)得到良好處置。結(jié)合實際運行經(jīng)驗，電力電纜故障基本是絕緣擊穿的問題，因電纜絕緣屬于有機絕緣形式，此類故障多為永久性，絕緣無法自恢復(fù)，中性點不接地系統(tǒng)不利于及時斷電，易造成故障區(qū)域絕緣嚴重?zé)龘p，致使故障范圍擴大，將電源屏報警等問題次生為紅光帶等故障，對行車造成影響，甚至造成線路長時間停運，帶來嚴重的安全風(fēng)險，或引發(fā)社會不良影響。

3普速鐵路電力系統(tǒng)中性點接地方式的選擇

鐵路電力系統(tǒng)中性點接地方式的正確選擇對于系統(tǒng)的穩(wěn)定運行極為關(guān)鍵，其選擇的核心問題是在減少外界環(huán)境不利因素引起的不必要跳閘、加強重要負荷的不間斷供電與實現(xiàn)線路有效保護、控制故障范圍并在故障情況下確保正常設(shè)備的電氣及絕緣可靠性間的權(quán)衡。

按照《鐵路電力設(shè)計規(guī)范》（TB10008-2015）中關(guān)于供配電系統(tǒng)配置的要求，經(jīng)調(diào)壓器供電的10（20）kV電力貫通線路，其系統(tǒng)中性點接地方式的要求是：一是當系統(tǒng)單相接地故障電容電流不大于10A時，應(yīng)采用不接地系統(tǒng)[2]。二是當系統(tǒng)單相接地故障電容電流不大于150A時，可采用低電阻接地方式或消弧線圈接地方式；當系統(tǒng)單相接地故障電容電流大于150A時，宜采用低電阻接地方式。三是全電纜線路宜采用低電阻接地方式。四是低電阻接地方式的接地電阻宜按照單相接地電流200～400A、接地故障瞬時跳閘方式選擇?！陡咚勹F路設(shè)計規(guī)范》（TB10621-2014）明確要求，當系統(tǒng)單相接地故障電容電流不大于30A時，中性點可采用不接地系統(tǒng)，故障電容電流通過中性點接地的電抗器補償。

按照電力鐵路工程設(shè)計技術(shù)手冊推算常用70mm2、95mm2截面鋁芯電纜在單相接地電容電流值分別為10A、30A、60A、100A、150A情況下對應(yīng)的電纜長度（計算結(jié)果如表1所示），可根據(jù)電纜長度選擇合理接地方式。

依托于中性點接地的方式，可實現(xiàn)快速切除故障，通過零序保護在0.2～2.0s內(nèi)動作將故障切除，降低次生永久性電氣事故概率，保護電力設(shè)備的絕緣可靠性及使用壽命。

4常見中性點接地方式的比較

4.1中性點不接地方式

中性點不接地方式在以架空線路占主導(dǎo)的線路中具有在單相接地故障情況下，可連續(xù)供電1～2h的優(yōu)勢；但在以電纜線路占主導(dǎo)的線路中，容易造成故障擴大。

4.2中性點經(jīng)消弧線圈接地方式

相較于中性點不接地方式，該方式利用消弧線圈的電感電流對電容電流進行補償，使得流過接地點的電流減小到能夠自行熄滅，減少弧光過電壓的發(fā)生，同樣具備單相接地故障情況下可連續(xù)供電1～2h的優(yōu)勢且不會使得單相故障發(fā)展為相間故障；但該種方式對于接地保護的要求較高，無法檢測出接地的故障線路且易發(fā)生諧振，不能有效釋放線路上的殘余電荷[3]。

4.3中性點經(jīng)小電阻接地方式

中性點經(jīng)小電阻接地方式在以電纜線路占主導(dǎo)的線路中，單相接地故障情況時，通過小電阻能良好地控制弧光接地過電壓，并可有效控制系統(tǒng)諧振過電壓，有較好的限流降壓作用，有相對較高的零序過流保護性能，有助于及時消除電力系統(tǒng)中出現(xiàn)的故障問題；小電阻接地方式有一定的局限性，尤其是在架空線路段，因跳閘頻率增加，電力系統(tǒng)的運行會受到影響，供電功能相應(yīng)弱化，且在一定程度上增加了設(shè)備維護難度[4]。

5關(guān)于鐵路電力系統(tǒng)中性點接地方式的探討

（1）加強自動跟蹤消弧線圈裝置的利用，此種方式優(yōu)勢是在電力系統(tǒng)發(fā)生瞬間接地故障的情況下，可自動消除系統(tǒng)故障，從而減少跳閘次數(shù)。當電力系統(tǒng)發(fā)出故障報警信號，通過利用自動跟蹤消弧線圈能產(chǎn)生相應(yīng)的補償電流，進而實現(xiàn)對電力線路的再次補償，可減少三相線路間出現(xiàn)的短路故障，使得系統(tǒng)的穩(wěn)定性及安全性得到保證[5]。與此同時，因為對于消弧裝置來說，其存在對應(yīng)的熄弧臨界值，與此臨界值相比，如果接地電流較小，在消弧裝置的作用下，電壓恢復(fù)速度會得到提升，有助于在相對可靠的情況下使電弧熄滅，降低電弧重燃的可能性，進而減少電力事故，為中性點接地的正常運行提供有效保障。

（2）普速既有貫通、自閉線路改造中，如電纜線路在架空線改造后連通并占到較大比例，建議考慮通過集中或分散補償箱式電抗器的方式對常態(tài)電容電流下感性無功進行補償（計算結(jié)果如表2所示，工作電容取值為：70mm2鋁芯電纜0.22μF/km，95mm2鋁芯電纜0.24μF/km），并應(yīng)當同步考慮配電室的適應(yīng)性改造，同時對兩側(cè)配電室調(diào)壓器中性點接地方式按照計算數(shù)據(jù)進行相應(yīng)調(diào)整[6]。

極端的情況是在系統(tǒng)不接地的情況下，電纜如采用高鐵標準的單芯電纜，在單相接地故障情況下2h內(nèi)不會被切除，會使得電纜線路持續(xù)燒損，而單芯電纜燒損后對相鄰相的影響較弱更加劇了這一狀況，無法觸發(fā)跳閘，極易造成系統(tǒng)性故障。

6結(jié)語

普速鐵路電力系統(tǒng)中，中性點接地方式的選擇直接影響系統(tǒng)運行的安全性及穩(wěn)定性，中性點接地方式選擇不合理極易造成次生故障和衍生事故。通過計算、比較，綜合選擇中性點合理的接地方式，對于有效切除故障，保護設(shè)備絕緣，確保運輸供電，強化人身、行車安全意義重大。

參考文獻

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