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中性點接地方式的選擇
發布者:武漢華勝公司 發布時間:2008-9-8 閱讀:3275次 【字體:



 
核心提示:三相交流電力系統中性點與大地之間的電氣連接方式,稱為電網中性點接地方式。中性點接地方式涉及電網的安全可靠性、經濟性;同時直接影響系統設備絕緣水平的選擇、過電壓水平及繼電保護方式、通訊干擾等。一般來說,電網中性點接地方式也就是變電所中變壓器的各級電壓三相交流電力系統中性點與大地之間的電氣連接方式,稱為電網中性點接地方式。中性點接地方式涉及電網的安全可靠性、經濟性;同時直接影響系統設備絕緣水平的選擇、過電壓水平及繼電保護方式、通訊干擾等。一般來說,電網中性點接地方式也就是變電所中變壓器的各級電壓中性點接地方式。因此,在變電所的規劃設計時選擇變壓器中性點接地方式中應進行具體分析、全面考慮。 

我國110kV及以上電網一般采用大電流接地方式,即中性點有效接地方式(在實際運行中,為降低單相接地電流,可使部分變壓器采用不接地方式),這樣中性點電位固定為地電位,發生單相接地故障時,非故障相電壓升高不會超過1.4倍運行相電壓;暫態過電壓水平也較低;故障電流很大,繼電保護能迅速動作于跳閘,切除故障,系統設備承受過電壓時間較短。因此,大電流接地系統可使整個系統設備絕緣水平降低,從而大幅降低造價。 

6~35kV配電網一般采用小電流接地方式,即中性點非有效接地方式。近幾年來兩網改造,使中、小城市6~35kV配電網電容電流有很大的增加,如不采取有效措施,將危及配電網的安全運行。 

中性點非有效接地方式主要可分為以下三種:不接地、經消弧線圈接地及經電阻接地。 

1 中性點不接地方式 

適用于單相接地故障電容電流IC < 10A,以架空線路為主,尤其是農村10kV配電網。此類型電網瞬間單相接地故障率占60%~70%,希望瞬間接地故障不動作于跳閘。 

其特點為: 

·單相接地故障電容電流IC < 10A,故障點電弧可以自熄,熄弧后故障點絕緣自行恢復; 

·單相接地不破壞系統對稱性,可帶故障運行一段時間,保證供電連續性; 

·通訊干擾; 

·單相接地故障時,非故障相對地工頻電壓升高 31/2UC,此系統中電氣設備絕緣要求按線電壓的設計; 

·當IC > 10A時,接地點電弧難以自熄,可能產生過電壓等級相當高的間歇性弧光接地過電壓,且持續時間較長,危及網內絕緣薄弱設備,繼而引發兩相接地故障,引起停電事故; 

·系統內諧振過電壓引起電壓互感器熔斷器熔斷,燒毀TV,甚至燒壞主設備的事故時有發生。 

2 中性點經消弧線圈接地 

適用于單相接地故障電容電流IC > 10A,瞬間性單相接地故障較多的架空線路為 主的配電網。 

其特點為: 

·利用消弧線圈的感性電流補償接地點流過的電網容性電流,使故障電流<10A,電弧自熄,熄弧后故障點絕緣自行恢復; 

·減少系統弧光接地過電壓的概率; 

·系統可帶故障運行一段時間; 

·降低了接地工頻電流(即殘流)和地電位升高,減少了跨步電壓和接地電位差,減少了對低壓設備的反擊以及對信息系統的干擾。 

目前國內運行的消弧線圈分手動調節和自動跟蹤補償兩類:前一種手動調節時,消弧線圈需退出運行,且人為估算電容電流值,誤差較大,現已較少使用;后一種能自動進行電容電流測量并自動調整消弧線圈,使補償電流適應系統的變化,現一般都選擇該種消弧線圈。 

自動跟蹤補償消弧線圈分調匝式、調氣隙式、直流助磁式和調容式等。根據我局變電所運行情況顯示,調匝式價格較底,但調整級數較少,不能完全適應系統變化。調氣隙式補償線性度較好,但震動噪音極大,運行人員反映強烈,有待改進。調容式反應迅速可靠,運行安靜平穩,運行人員反映較好。 

3 中性點經電阻接地 

中性點經電阻接地適于瞬間性單相接地故障較少的電力電纜線路。 

中性點經電阻接地運行方式的特點: 

·降低操作過電壓。中性點經電阻接地的配網發生單相接地故障時,零序保護動作,可準確判斷并快速切斷故障線路; 

·可有效降低工頻過電壓,單相接地故障時非故障相電壓為31/2UC,且持續時間短; 

·中性點電阻為耗能元件,也是阻尼元件(消弧線圈是諧振元件); 

·有效地限制弧光接地過電壓,當電弧熄滅后,系統對地電容中的殘余電荷將通過接地電阻泄放掉,下次電弧重燃時,不會疊加形成過電壓; 

·可有效消除系統內諧振過電壓, 中性點電阻接地相當于在諧振回路中并接阻尼電阻,試驗表明,只要中性點電阻<1500Ω,就可以消除各種諧振過電壓,電阻越小,消除諧振的效果越好; 

·對電容電流變化的適用范圍較大,簡單、可靠、經濟。 

中性點接地電阻的選擇: 

·從減少短路電流對設備的沖擊角度和從安全角度考慮,減少故障點入地電流,降低跨步電壓和接觸電壓,I值越小越好,即中性點接地電阻應越大越好; 

·為將弧光接地過電壓限制在2倍以內,一般按 IR = (1~4) IC 要求選擇接地電阻; 

·中性點經電阻接地系統是通過各線路的零序保護判斷和切除故障線路的,在選擇Rn時,要保證每條線路零序保護靈敏度要求。 

選擇中性點接地電阻必須根據電網的具體條件,考慮限制弧光接地過電壓、繼電保護靈敏度、對通訊干擾、安全等因素。 目前,深圳各區變電所中性點均采用15Ω,北京、廣州等地的變電所則采用9.9Ω的小電阻接地方式。 

4 .6~35kV配電網的接地方式選擇 

以架空線路為主的城鄉配網,架空線路發生接地故障70%為瞬間故障;只需按照規程要求,以系統電容電流是否大于10A來確定,選用中性點不接地或自動跟蹤消弧線圈接地方式。 

以電纜線路為主的城鄉配網, 變電所覆蓋面較大, 出線較多且一般為電纜線路,系統電容電流也較大,據有關文獻和運行實踐, 電纜線路發生接地故障大約50%為瞬間故障。但由于電纜線路的特殊性,一般可選用小電阻接地方式,犧牲一些供電可靠性,來防止擴大事故。 

以架空和電纜混合線路為主的城鄉配網,兼顧架空和電纜線路的特點,使配網的接地方式選擇在自動跟蹤消弧線圈和小電阻兩種方式上左右為難。 

單相接地故障時,非故障相對地工頻電壓升高31/2 UC、持續時間長,可能引起多點絕緣擊穿,事故擴大。 

消弧線圈無法補償諧波電流,而有些城市或工廠中諧波電流所占比例為5%~15%,僅諧波電流就足以支持電弧穩定燃燒。 

尋找單相接地故障線路困難,目前許多小電流接地選線的動作率還不理想,往往仍采用試拉法。 

電纜溝或電纜排管內的電纜發生單相接地時,尋找故障線路時間長,在帶接地故障運行期間,容易引起人身觸電。另一方面采用小電阻接地方式,可能錯誤切除瞬間故障線路,造成對用戶的供電中斷,降低了供電可靠性,減少了供電量。 

5 意見 

對此類混合系統,電纜應用額定電壓為8.7/10或12/15kV等級,以加強絕緣,在此基礎上選用自動跟蹤消弧線圈接地方式,并加裝小電流選線裝置,在發生單相接地故障時,應盡快找出并切除接地線路。 

值得注意的是一種自動跟蹤消弧線圈并聯小電阻,利用微處理器控制并聯小電阻投切的接地設備即將問世,其原理為瞬間接地故障時,自動跟蹤消弧線圈工作,經過一定的延時,接地故障未消失,微處理器可自動判斷為永久接地故障,投入并聯小電阻,使保護動作,切除接地線路,較好地解決了混合線路的接地問題。 

綜上所述,幾種中性點接地方式各有優缺點,選擇應從本網實際出發,權衡利弊,因地制宜地選用,而不應按電壓等級“一刀切”。 



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