| 标题 | 论中性点接地方式在城市配电网中的应用 |
| 范文 | 将利人 摘要:本文主要介绍了配电网常用的几种中性点接地方式并指出其优缺点及提出了合理选择中性点的接地方式的方法。 关键词:配电网中性点接地方式 前言 电力系统的中性点是指三相电力系统中绕组或线圈采用星形连接的电力设备( 如发电机、变压器等) 各相的连接对称点和电压平衡点, 其对地电位在电力系统正常运行时为零或接近于零。电力系统中性点接地是一种工作接地, 保证电力设备和整个电力系统在正常及故障状态下具有适当的运行条件。 随着我国进行城市电网建设与改造, 城市电网电缆线路增多, 使用电缆具有安全、可靠性高、对城市环境影响小, 施工方便、快捷等优点, 但是当系统发生单相接地时相对架空线路电容电流增大, 因此, 以电缆供电为主的城市配电网使用何种中性点接地方式成为问题。 1.配电网络常用的中性点接地方式 中性点接地采用最广泛的是中性点接地、中性点经过消弧线圈接地和中性点直接接地等三种方式。 1.1 中性点不接地。中性点不接地方式结构简单, 运行方便。不需任何附加设备, 投资少, 适用于农村10kV 架空线路为主的辐射形或树状形的供电网络。当中性点不接地配电网发生单相金属性接地故障时, 故障相对地电压下降为零, 两个非故障相对地电压将升高倍, 变为线电压。此时三个线电压仍保持对称和大小不变, 对用电设备的继续工作没有什么影响, 故规程规定,系统仍可以继续运行2h, 但要求各种设备的绝缘水平应按线电压来设计。中性点不接地方式在单相接地故障时, 仍能继续供电是一个很大的优点。但随着配电网规模的扩大, 电网中电缆数量的增多, 使电网对地电容电流大幅度增大。这样单相接地故障时故障点的电弧不能自行熄灭, 可能产生稳定或间歇性弧光过电压, 在6～10kV 系统中, 由于对地电容电流过大而容易发生电缆放炮、开关绝缘子爆炸等事故。故中性点不接地方式在我国配电网中仅是一种过渡方式。 1.2 中性点经电阻接地方式。变电站主变l0kV 侧线圈大多采用三角形接线, 故通常采用一次绕组为z 型连接的接地变压器来引出l0kV 电网的中性点。以电缆线路为主的城市配电网通常采用低值或中值电阻接地。采用中性点经电阻接地运行方式可以有选择性地接地选线跳闸, 内部过电压大大降低。 运行经验表明, 瞬间接地故障居多, 如果不对具体电网作具体分析, 一概将电容电流过大的配电网络中性点改为经电阻接地, 不论故障是瞬时接地或永久性的, 线路开关必须跳闸, 对用户突然停电, 不仅供电可靠性将会降低, 而且加重了运行维护的工作量。 1.3 中性点经消弧线圈接地。消弧线圈是一个装设于配电网中性点的可调电感线圈, 当发生单相接地时, 可形成与接地电流大小接近但方向相反的感性电流以补偿容性电流, 从而使接地处的电流变得很小或接近于零, 当电流过零电弧熄灭后, 消弧线圈还可减小故障相电压的恢复速度从而减小电弧重燃的可能性。 消弧线圈的存在, 使电弧重燃的次数大为减少, 从而使高幅值的过电压出现的概率减小, 一般认为66kV 及以下系统发生间歇性电弧接地故障时,消弧线圈接地方式下的最大过电压为3.2, 略低于中性点不接地系统。中性点经消弧线圈接地的配电网接地电流小, 对附近通信线路的干扰小是这种方式的一个优点。 2.中性点接地方式的合理选择 确定电网中性点的接地方式是一个系统工程, 必须综合考虑供电可靠性、网络结构、过电压保护、绝缘配合、继电保护、人身安全和运行经验等有关问题, 从实际出发, 对各种接地方式进行技术经济分析, 权衡利弊, 因地制宜, 因时制宜。 某地区在总结以往运行经验的基础上, 对城市电网中性点接地运行方式所采取的技术原则, 可供国内同行借鉴。 (1) 在郊区以架空线为主的辐射形配电网中、宜继续保持中性点不接地运行方式。当电容电流增大时, 再考虑按规范改为经消弧线圈接地的运行方式。 (2) 一般市区及城近郊工业区, 考虑到电缆线路在不断增加的趋势。目前阶段仍以消弧线圈接地的运行方式为主, 但当电容电流过大, 补偿有困难时, 再考虑改为经电阻接地的运行方式。 (3) 市中心, 经彻底改造的繁华地区及大型住宅小区, 以电缆为主的配电网, 在条件许可的情况下, 改为中性点经电阻接地运行方式。 3.新技术新方法的运用 3.1 微机接地保护故障选线装置。现代新型微机接地保护故障选线装置,可以准确地选出接地线路, 并可根据电网的具体情况, 瞬间或延时跳开单相接地故障线路, 限制( 缩短) 带故障运行的时间。 新型微机接地保护故障选线装置的应用为主城区配电网接地方式提供了新的选择。新型的微机接地保护装置, 借助零序电压起动对各条线路的电流进行采样滤波, 通过比较谐波电流的大小和方向确定故障线路。在判定电流方向时, 采用90°比较法, 即大于90°为反向; 小于90°为同向。如果所有线路的谐波电流数值相差不大, 且其方向相同时, 则判断为母线故障。由于对相位要求不严格, 显著提高了保护选择的可靠性, 因此新型的微机接地保护故障选线装置能可靠地、有选择地迅速切除故障线路或指示出故障线路, 有效地防止故障扩大, 减少不必要的停电。 3.2 故障相快速金属接地法。故障相快速金属接地法是最近才提出的, 在电力系统应用的时间短, 它的原理是: 正常运行时为中性点非接地系统, 当系统一旦发生单相接地时, 瞬间( 30s 内) 在母线上把故障相做金属性接地处理, 使故障相对地电压降为零伏, 让故障点弧光自然熄灭。它的特点是限制了弧光接地过电压, 降低绝缘事故及铁磁谐振过电压的可能性, 性能不随电网运行方式的改变而改变。缺点是要配置专门可靠的选线设备, 若一旦选线不成功, 设备动作后, 故障点弧光熄灭, 运行人员将无法查找故障线路。 3.3 “残流法”。利用消弧线圈的自动调谐过程, 根据残流的绝对值变化幅度大小逐一比较判断出故障馈线, 这种方法利用的是稳态基波分量, 因此不受系统暂态过程的影响, 也不受谐波污染源的干扰, 选线可靠性高。最大的优点不受线路结构不对称的影响。此外, 还能摆脱不平衡电流互感器对测量精度的影响。采用相对原理实现故障选线, 理论上也不存在过渡电阻的影响。 3.4 自动跟踪补偿消弧线圈。采用自动快速跟踪补偿的消弧线圈, 并配合可靠的自动选线跳闸装置, 可以将电容电流补偿到残流很小, 使瞬时性接地故障自动消除而不影响供电。而对于系统中永久性的接地故障, 一方面通过消弧系统的补偿来降低接地点电流, 防止发生多相短路; 另一方面, 通过选线装置正确选出接地线路并设定的时间内跳闸, 避免系统设备长时间承受工频过压。因此, 该接地方式综合了传统消弧线圈接地方式跳闸率低、接地故障电流小的优点和小电阻接地方式对系统绝缘水平要求低、容易选出接地故障线路的优点, 是比较合理和很有发展前景的中性点接地方式。 4.结束语 电网中性点接地方式是一个涉及到电力系统许多因素的综合问题, 随着我国城市配电网电缆线路增多, 原有的中性点不接地或是经消弧线圈接地的运行方式已经不能满足要求。每一种中性点接地方式各有其特点和优缺点, 应充分考虑各种因素如本地区特点、电网结构、供电可靠性、设备与线路的绝缘水平等, 通过技术经济比较, 从长远的发展观点, 因地制宜地确定配电网中性点接地方式。◆ |
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