隨著我國改革開放的不斷深入，國民經濟和用電負荷持續高速增長，對配電線路的輸送能力的要求逐漸提高，20 kV電壓等級的優越性逐漸體現，與10 kV相比，20 kV電壓等級在提高輸送能力，降低單位輸配電成本，降低線路損耗，提高供電半徑，減少通道、站所占用土地資源方面都有著明顯的優勢。在220 kV配電網的建設和改造過程中，配電網中性點接地方式是關鍵技術問題之一，中性點接地方式與配電網設備的絕緣水平以及設備的經濟性密切相關，因此，需要通過中性點接地方式的研究來指導20 kV配電網建設和改造過程中相關設備的選型和投資預算。
20 kV配電網主要有中性點不接地、經消弧線圈接地和小電阻接地三種接地方式…，不同的中性點接地方式對配電網相關設備的絕緣水平要求不同，從而造成配電網建設和改造過程中投資的差異。
本文分別對20 kV配電網三種不同接地方式及其特點進行分析，結合中性點接地方式的相關標準，研究了中性點不同接地方式對20 kV配電網建設和改造中所涉及的開關設備和電纜設備兩種主要設備的絕緣水平的不同要求，進而對不同接地方式下的開關設備和電纜設備建設和改造投資進行了經濟性比較分析，給出了三種不同接地方式下設備的投資費用比較。
1、20 kV配電網的中性點接地方式
1.1中性點不接地方式
在20 kV配電網中，若采用中性點不接地方式，當發生單相接地故障時，線電壓仍保持不變，允許配電網帶故障運行一段時間，但需要在較短時間(2 h)內切除故障，以免發展成相間短路和長期過電壓，對設備造成損害。中性點不接地方式的這個特點使其可在瞬時性故障時不跳閘，提高了配電網的供電連續性。、當線路不長時，對地電容電流不大，單相接地故障電流數值較小，不易形成穩定的接地電弧，一般均能迅速自動熄滅。而當線路較長、對地電容電流相對較大，則可能由于持續電弧而燒毀設備或由于間歇性電弧而導致弧光過電壓。另外，當發生單相接地故障時，工頻過電壓較高，特別是還存在電弧接地過電壓的危險，因而對整個配電網的絕緣水平要求較高，所以采用中性點不接地方式勢必增加設備絕緣方面的投資。中性點不接地方式僅適用于電容電流小于10 A的配電網絡，由于單相故障所產生的過電壓值較高，這種方式對設備的絕緣水平要求高。
1.2中性點經消弧線圈接地方式
中性點經消弧線圈接地的方式下，當發生單相接地故障時，可形成一個與對地電容電流的大小接近但方向相反的感性電流，對系統的電容電流進行補償，使接地處的電流變化很小，從而消除接地處的電弧及其所造成的危害，同時電流過零后電弧熄滅。消弧線圈的存在還可以顯著減小故障相電壓的恢復速度，減小重燃的可能性。發生單相接地故障時，由于接地故障電流較小，可不立即跳閘，亦可提高配電網的供電連續性。中性點消弧線圈接地方式下，發生單相接地故障時，暫態過電壓雖然低于不接地的情況，但仍要求配電網有較高的絕緣水平，因而增加了在設備絕緣方面的投資。
1.3中性點經小電阻接地方式
在中性點經小電阻接地方式下，當發生單相接地故障時，可以有效地降低工頻過電壓和弧光過電壓。接人中性點的小電阻有效地限制了中性點電位的升高，因而其非故障相的暫態過電壓低于其他接地方式，且持續時間很短。但是，小電阻接地方式在發生單相接地時，較大的接地電流可能產生較高的接觸電壓和跨步電壓，對設備和人身造成威脅，并對周圍通信線路造成干擾。另外，在小電阻接地方式下，單相接地保護動作跳閘，增加了故障跳閘次數，使停電時間增加，降低了供電可靠性。中性點經小電阻接地方式主要適用于配電網電容電流過大的情況。另外，在一些已選用較低絕緣水平的電纜和開關設備的配網中，也采用中性點經小電阻接地方式。
2、中性點接地方式對設備絕緣水平的要求
不接地方式，經消弧線圈接地和小電阻接地方式下，當系統發生單相接地故障時，所產生的最大過電壓大小不同，因此，三種中性點接地方式對配電網線路和設備的絕緣水平要求也不同。表l給出了不同的中性點接地方式對20 kV配電網線路和設備絕緣水平的要求。
對于高壓開關設備的工頻耐壓水平，國家標準和電力行業標準分別進行了規定，兩者對20 kV電壓等級開關設備工頻耐壓水平的規定見表2。電力工業標準給出一組低工頻耐壓水平限值50/64和一組高工頻耐壓水平限值65/79，其中低水平限值僅可用于小電阻接地方式，高水平限值在三種接地方式中均適用。而國家標準只給出了一組低工頻耐壓水平限值50/60。不同絕緣水平限值所對應的開關設備的造價存在差異，因此，中性點不同接地方式下20 kV配電網開關設備的造價亦有差別。
國家標準給出了20 kV電纜在3.5倍額定工頻電壓下的工頻耐壓試驗電壓。20 kV（額定最高電壓24 kV）電纜中，A類和B類對地或金屬屏蔽之間的額定工頻電壓為12 kV，其工頻耐壓試驗電壓只能達到42 kV，而C類電纜的對地或金屬屏蔽之間額定工頻電壓為18 kV，其工頻耐壓試驗電壓可達63 kV。因此，在20 kV電纜的選型中，為了滿足中性點非有效接地（包括不接地和消弧線圈接地方式）對電纜設備的工頻電壓的要求，需使用C類電纜。而A．B類電纜僅能滿足小電阻接地方式的要求。A，B類電纜與C類電纜在造價上存在差異，因此，中性點不同接地方式下20 kV配電網電纜設備的造價亦有差別。
3、 20 kV配電網中性點不同接地方式的經濟性比較
不同接地方式下配電網設備對絕緣水平的不同要求，必然導致設備改造費用的差異，因此，需要對20 kV配電網中性點不同接地方式進行經濟性比較分析。
3.1開關柜設備改造的經濟性比較
10、20和35 kV三種電壓等級的開關柜設備的產品價格如表3所示。由表3可看出，20 kV的開關柜價格大約為10 kV開關柜價格的2倍，而35 kV開關柜價格與20 kV開關柜價格基本持平。表3中20 kV開關柜的工頻耐壓水平是按照通用值為50 kV，斷口值為60 kV這一標準設計制造的，實際應用中，該標準僅用于中性點經小電阻接地方式。工頻耐壓水平符合通用值為65 kV，斷口值為79 kV的開關柜的價格應不會超過35 kV開關柜的價格，因此，符合高絕緣標準的20 kV開關柜的價格與符合低絕緣標準20 kV開關柜價格相差不大。
20 kV配電網在中性點經小電阻接地方式下，對于開關柜設備可選擇工頻耐壓通用值為50 kV，斷口值為60 kV的低絕緣水平標準，其價格在20萬左右。在中性點消弧線圈接地和不接地方式下，對于開關柜設備應選擇工頻耐壓通用值為65 kV，斷口值為79 kV的高絕緣水平標準，其價格略高于同等條件下的低絕緣水平標準，但不會超過35 kV開關設備的價格，約為22萬，開關柜的價格比小電阻接地方式下開關柜價格提高約10 %。
3.2電纜設備改造的經濟性分析
電纜設備根據符合標準不同可分為A、B、C三類，20 kV等級的C類電纜價格比10 kV等級的C類電纜價格提高10%左右，20 kV等級的C類電纜價格比同電壓等級的A，B類電纜價格高5%~10%。
20 kV配電網在中性點經小電阻接地方式下，對于電纜設備可采用工頻耐壓水平較低的A類電纜，價格約為52萬元/km。中性點消弧線圈接地和不接地方式下，對于電纜設備應采用工頻耐壓水平較高的C類電纜，價格約為57萬元/km。消弧線圈接地和不接地方式下每千米電纜價格比小電阻接地方式下電纜價格提高10%。表4為10、20和35 kV電纜設備的產品價格。
3.3設備改造的經濟性比較
20 kV配電網改造過程中采用不同的中性點接地方式，對配電網各類設備的要求不同，因此導致改造費用的差異。表5給出了三種中性點接地方式下各類設備投資的比較。
表5在進行經濟性比較時考慮了接地設備和接地變壓器設備的費用，但是，接地設備和接地變壓器設備與開關設備及電纜設備相比，其費用所占投資總費用的比例很小，因此，其對總投資費用的影響較小。
4、結束語
在20 kV配電網中，中性點不同接地方式對設備的絕緣水平有著不同的要求，從而造成20 kV配電網建設和改造過程中投資費用的差異。本文分析了20 kV配電網三種中性點接地方式及其各自特點，對三種中性點接地方式下20kV配電網改造所涉及的開關和電纜兩種主要設備的絕緣水平要求進行了研究，對不同接地方式下的開關柜設備和電纜設備建設和改造投資進行了經濟性比較，采用中性點不接地和經消弧線圈接地方式，20 kV的開關柜和電纜設備改造投資費用比經小電阻接地方式下投資費用增加10%左右。
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