中性點(diǎn)接地方式的選擇
評(píng)論: 更新日期:2008年10月29日
三相交流電力系統(tǒng)中性點(diǎn)與大地之間的電氣連接方式,稱為電網(wǎng)中性點(diǎn)接地方式。中性點(diǎn)接地方式涉及電網(wǎng)的安全可靠性、經(jīng)濟(jì)性;同時(shí)直接影響系統(tǒng)設(shè)備絕緣水平的選擇、過電壓水平及繼電保護(hù)方式、通訊干擾等。一般來說,電網(wǎng)中性點(diǎn)接地方式也就是變電所中變壓器的各級(jí)電壓中性點(diǎn)接地方式。因此,在變電所的規(guī)劃設(shè)計(jì)時(shí)選擇變壓器中性點(diǎn)接地方式中應(yīng)進(jìn)行具體分析、全面考慮。
我國(guó)110kV及以上電網(wǎng)一般采用大電流接地方式,即中性點(diǎn)有效接地方式(在實(shí)際運(yùn)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(diǎn)電位固定為地電位,發(fā)生單相接地故障時(shí),非故障相電壓升高不會(huì)超過1.4倍運(yùn)行相電壓;暫態(tài)過電壓水平也較低;故障電流很大,繼電保護(hù)能迅速動(dòng)作于跳閘,切除故障,系統(tǒng)設(shè)備承受過電壓時(shí)間較短。因此,大電流接地系統(tǒng)可使整個(gè)系統(tǒng)設(shè)備絕緣水平降低,從而大幅降低造價(jià)。
6~35kV配電網(wǎng)一般采用小電流接地方式,即中性點(diǎn)非有效接地方式。近幾年來兩網(wǎng)改造,使中、小城市6~35kV配電網(wǎng)電容電流有很大的增加,如不采取有效措施,將危及配電網(wǎng)的安全運(yùn)行。
中性點(diǎn)非有效接地方式主要可分為以下三種:不接地、經(jīng)消弧線圈接地及經(jīng)電阻接地。
1 中性點(diǎn)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(nóng)村10kV配電網(wǎng)。此類型電網(wǎng)瞬間單相接地故障率占60%~70%,希望瞬間接地故障不動(dòng)作于跳閘。
其特點(diǎn)為:
·單相接地故障電容電流IC < 10A,故障點(diǎn)電弧可以自熄,熄弧后故障點(diǎn)絕緣自行恢復(fù);
·單相接地不破壞系統(tǒng)對(duì)稱性,可帶故障運(yùn)行一段時(shí)間,保證供電連續(xù)性;
·通訊干擾?。?
·單相接地故障時(shí),非故障相對(duì)地工頻電壓升高 31/2UC,此系統(tǒng)中電氣設(shè)備絕緣要求按線電壓的設(shè)計(jì);
·當(dāng)IC > 10A時(shí),接地點(diǎn)電弧難以自熄,可能產(chǎn)生過電壓等級(jí)相當(dāng)高的間歇性弧光接地過電壓,且持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng),危及網(wǎng)內(nèi)絕緣薄弱設(shè)備,繼而引發(fā)兩相接地故障,引起停電事故;
·系統(tǒng)內(nèi)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(shè)備的事故時(shí)有發(fā)生。
2 中性點(diǎn)經(jīng)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(wǎng)。
其特點(diǎn)為:
·利用消弧線圈的感性電流補(bǔ)償接地點(diǎn)流過的電網(wǎng)容性電流,使故障電流<10A,電弧自熄,熄弧后故障點(diǎn)絕緣自行恢復(fù);
·減少系統(tǒng)弧光接地過電壓的概率;
·系統(tǒng)可帶故障運(yùn)行一段時(shí)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(duì)低壓設(shè)備的反擊以及對(duì)信息系統(tǒng)的干擾。
目前國(guó)內(nèi)運(yùn)行的消弧線圈分手動(dòng)調(diào)節(jié)和自動(dòng)跟蹤補(bǔ)償兩類:前一種手動(dòng)調(diào)節(jié)時(shí),消弧線圈需退出運(yùn)行,且人為估算電容電流值,誤差較大,現(xiàn)已較少使用;后一種能自動(dòng)進(jìn)行電容電流測(cè)量并自動(dòng)調(diào)整消弧線圈,使補(bǔ)償電流適應(yīng)系統(tǒng)的變化,現(xiàn)一般都選擇該種消弧線圈。
自動(dòng)跟蹤補(bǔ)償消弧線圈分調(diào)匝式、調(diào)氣隙式、直流助磁式和調(diào)容式等。根據(jù)我局變電所運(yùn)行情況顯示,調(diào)匝式價(jià)格較底,但調(diào)整級(jí)數(shù)較少,不能完全適應(yīng)系統(tǒng)變化。調(diào)氣隙式補(bǔ)償線性度較好,但震動(dòng)噪音極大,運(yùn)行人員反映強(qiáng)烈,有待改進(jìn)。調(diào)容式反應(yīng)迅速可靠,運(yùn)行安靜平穩(wěn),運(yùn)行人員反映較好。
3 中性點(diǎn)經(jīng)電阻接地
中性點(diǎn)經(jīng)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(diǎn)經(jīng)電阻接地運(yùn)行方式的特點(diǎn):
·降低操作過電壓。中性點(diǎn)經(jīng)電阻接地的配網(wǎng)發(fā)生單相接地故障時(shí),零序保護(hù)動(dòng)作,可準(zhǔn)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(shí)非故障相電壓為31/2UC,且持續(xù)時(shí)間短;
·中性點(diǎn)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(dāng)電弧熄滅后,系統(tǒng)對(duì)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(shí),不會(huì)疊加形成過電壓;
·可有效消除系統(tǒng)內(nèi)諧振過電壓,中性點(diǎn)電阻接地相當(dāng)于在諧振回路中并接阻尼電阻,試驗(yàn)表明,只要中性點(diǎn)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(duì)電容電流變化的適用范圍較大,簡(jiǎn)單、可靠、經(jīng)濟(jì)。
中性點(diǎn)接地電阻的選擇:
·從減少短路電流對(duì)設(shè)備的沖擊角度和從安全角度考慮,減少故障點(diǎn)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(diǎn)接地電阻應(yīng)越大越好;
·為將弧光接地過電壓限制在2倍以內(nèi),一般按 IR = (1~4) IC 要求選擇接地電阻;
·中性點(diǎn)經(jīng)電阻接地系統(tǒng)是通過各線路的零序保護(hù)判斷和切除故障線路的,在選擇Rn時(shí),要保證每條線路零序保護(hù)靈敏度要求。
選擇中性點(diǎn)接地電阻必須根據(jù)電網(wǎng)的具體條件,考慮限制弧光接地過電壓、繼電保護(hù)靈敏度、對(duì)通訊干擾、安全等因素。 目前,深圳各區(qū)變電所中性點(diǎn)均采用15W,北京、廣州等地的變電所則采用9.9W的小電阻接地方式。
4 6~35kV配電網(wǎng)的接地方式選擇
以架空線路為主的城鄉(xiāng)配網(wǎng),架空線路發(fā)生接地故障70%為瞬間故障;只需按照規(guī)程要求,以系統(tǒng)電容電流是否大于10A來確定,選用中性點(diǎn)不接地或自動(dòng)跟蹤消弧線圈接地方式。
以電纜線路為主的城鄉(xiāng)配網(wǎng), 變電所覆蓋面較大, 出線較多且一般為電纜線路,系統(tǒng)電容電流也較大,據(jù)有關(guān)文獻(xiàn)和運(yùn)行實(shí)踐, 電纜線路發(fā)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(kuò)大事故。
以架空和電纜混合線路為主的城鄉(xiāng)配網(wǎng),兼顧架空和電纜線路的特點(diǎn),使配網(wǎng)的接地方式選擇在自動(dòng)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(shí),非故障相對(duì)地工頻電壓升高31/2 UC、持續(xù)時(shí)間長(zhǎng),可能引起多點(diǎn)絕緣擊穿,事故擴(kuò)大。
消弧線圈無法補(bǔ)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(wěn)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(dòng)作率還不理想,往往仍采用試?yán)ā?
電纜溝或電纜排管內(nèi)的電纜發(fā)生單相接地時(shí),尋找故障線路時(shí)間長(zhǎng),在帶接地故障運(yùn)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(cuò)誤切除瞬間故障線路,造成對(duì)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(duì)此類混合系統(tǒng),電纜應(yīng)用額定電壓為8.7/10或12/15kV等級(jí),以加強(qiáng)絕緣,在此基礎(chǔ)上選用自動(dòng)跟蹤消弧線圈接地方式,并加裝小電流選線裝置,在發(fā)生單相接地故障時(shí),應(yīng)盡快找出并切除接地線路。
值得注意的是一種自動(dòng)跟蹤消弧線圈并聯(lián)小電阻,利用微處理器控制并聯(lián)小電阻投切的接地設(shè)備即將問世,其原理為瞬間接地故障時(shí),自動(dòng)跟蹤消弧線圈工作,經(jīng)過一定的延時(shí),接地故障未消失,微處理器可自動(dòng)判斷為永久接地故障,投入并聯(lián)小電阻,使保護(hù)動(dòng)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(diǎn)接地方式各有優(yōu)缺點(diǎn),選擇應(yīng)從本網(wǎng)實(shí)際出發(fā),權(quán)衡利弊,因地制宜地選用,而不應(yīng)按電壓等級(jí)“一刀切”。