1前言
隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,某些城市及部分企業(yè)的供配電網(wǎng)已改變了過(guò)去以架空線路為主的局面,而是以電纜線路為主。同時(shí),一些結(jié)構(gòu)緊湊的封閉式設(shè)備(如SF6開(kāi)關(guān)柜)、聚乙烯電纜及氧化鋅避雷器的廣泛應(yīng)用,使原有的非有效接地方式,已不能適應(yīng)當(dāng)前電力系統(tǒng)的發(fā)展需要。
基于以上情況,我國(guó)個(gè)別地區(qū)的配電網(wǎng)絡(luò)中性點(diǎn)已采用經(jīng)低電阻接地的運(yùn)行方式。這種接地方式可以降低單相接地時(shí)的暫態(tài)過(guò)電壓,消除弧光接地過(guò)電壓,使用簡(jiǎn)單的保護(hù)裝置就能迅速選擇故障支路,消除故障。但是,隨著帶來(lái)線路跳閘頻繁、斷路器維護(hù)工作量的增大及人身觸電電流的增大,直接影響到供電系統(tǒng)的可靠性與安全性。
從國(guó)外電網(wǎng)的發(fā)展來(lái)看,美、日等國(guó)家采用低電阻接地方式居多,并認(rèn)為低電阻接地是今后的發(fā)展趨勢(shì)。我國(guó)從西方國(guó)家引進(jìn)的成套工廠設(shè)備,高壓配電系統(tǒng)都采用低電阻的接地方式。從國(guó)內(nèi)來(lái)說(shuō),目前電力系統(tǒng)正在制定電阻接地的有關(guān)措施,并將逐步實(shí)施。我們通過(guò)試驗(yàn)研究后認(rèn)為,采用中性點(diǎn)經(jīng)低電阻接地的方式,并不一定是適合我國(guó)城市或企業(yè)配電網(wǎng)發(fā)展的最佳方式;目前,電力系統(tǒng)尚有不同的觀點(diǎn)和做法。因此,我們將通過(guò)下面的模擬試驗(yàn),對(duì)中性點(diǎn)接地方式的有關(guān)問(wèn)題作進(jìn)一步的研究與探討。
影響中性點(diǎn)接地方式的因素很多,本文不可能對(duì)各種因素逐一全面研究,只能針對(duì)電纜供電的特點(diǎn),著重對(duì)一些影響中性點(diǎn)接地方式的安全問(wèn)題進(jìn)行研究;主要對(duì)高阻接地情況下的參數(shù)選擇進(jìn)行分析比較,以尋求更為合理的中性點(diǎn)接地方式。
2電網(wǎng)中性點(diǎn)經(jīng)高阻接地時(shí)的過(guò)電壓試驗(yàn)
高電阻接地是這樣定義的:電力系統(tǒng)中性點(diǎn)通過(guò)一電阻接地,其單相接地故障時(shí)的電阻電流被限制到等于或略大于系統(tǒng)總電容電流,即IRN≥3IC0,
當(dāng)發(fā)生電弧接地時(shí),接地電流為Ijd=(1/RN+j3ωC0)UA=IRN+jIC
單相接地將使非故障相對(duì)地電壓升高3倍,變成線電壓;此時(shí),電網(wǎng)的線電壓仍維持對(duì)稱狀態(tài),對(duì)負(fù)荷沒(méi)有影響。如果發(fā)生的是間歇性電弧接地故障,非故障相對(duì)地電壓將大大超過(guò)3倍,而且波及整個(gè)電網(wǎng),使那些絕緣薄弱環(huán)節(jié)相繼發(fā)生絕緣擊穿,使事故擴(kuò)大。
試驗(yàn)時(shí),在高壓模擬電網(wǎng)(3.3kV)上用低阻尼電容分壓器、磁帶記錄儀記錄過(guò)電壓信息,由計(jì)算機(jī)采集分析系統(tǒng)采集記錄在磁帶儀上的過(guò)電壓信息并加以分析。
過(guò)電壓波形特點(diǎn)分析(皆在A相發(fā)生間歇性電弧接地):
(1)相對(duì)地過(guò)電壓線間電容降低過(guò)電壓作用不明顯,A相接地時(shí)C相過(guò)電壓高于B相。過(guò)電壓倍數(shù)與中性點(diǎn)電阻值有關(guān),RN>1/3ωC0時(shí),過(guò)電壓明顯增加;RN=1/3ωC0時(shí)過(guò)電壓降低;當(dāng)RN=1.8kΩ>>1/3ωC0時(shí),故障相最高過(guò)電壓達(dá)2.1Vxg(Vxg表示正常供電時(shí)的相對(duì)地電壓峰值),健全相最高過(guò)電壓達(dá)3.4Vxg;當(dāng)RN=237Ω≈1/3ωC0=232Ω時(shí),故障相過(guò)電壓≯2.2Vxg,健全相過(guò)電壓≯1.3Vxg。
(2)相間過(guò)電壓低于相對(duì)地過(guò)電壓。
(3)最大過(guò)電壓發(fā)生時(shí)刻在接地相工頻電壓幅值附近。
(4)熄弧性質(zhì)高頻和工頻兼有,接地電流較大時(shí)熄弧困難。
(5)波頭長(zhǎng)度及過(guò)電壓振蕩頻率高頻振蕩頻率約在3000~4000Hz之間(與試驗(yàn)電路有關(guān))。
(6)中性點(diǎn)波形間歇性重燃時(shí)V0為衰減的梯形波疊加高頻振蕩,即中性點(diǎn)積累的電荷經(jīng)電阻RN泄放較快;試驗(yàn)中最大過(guò)電壓在1.5~3.5Vxg之間。
(7)從試驗(yàn)中可以看出,基本上是每半個(gè)工頻周期發(fā)生一次燃弧,每相及中性點(diǎn)電壓都有明顯的振蕩;當(dāng)發(fā)生間歇性燃弧時(shí),隨著中性點(diǎn)電阻值的減小,中性點(diǎn)電位在半個(gè)工頻周期內(nèi)衰減加快,即系統(tǒng)能量泄放較快,從而有效地降低了各相及中性點(diǎn)的過(guò)電壓幅值。
試驗(yàn)表明,中性點(diǎn)電阻對(duì)串聯(lián)諧振過(guò)電壓與間歇性電弧接地過(guò)電壓起到了很好的抑制作用。當(dāng)RN=1/3ωC0時(shí),中性點(diǎn)位移電壓在半個(gè)周期內(nèi)降到原來(lái)的4.32%,這就降低了故障相上的最大恢復(fù)電壓數(shù)值,使電弧重燃不致引起高幅值的過(guò)電壓,但接地點(diǎn)的電流增加較大。取RN=2/3ωC0,將大大減小接地點(diǎn)的電流,此時(shí)中性點(diǎn)電位在半個(gè)工頻周期內(nèi)衰減較小,降到原來(lái)的20.8%。電阻的存在,大大降低了故障相恢復(fù)電壓的上升速度,減少了電弧重燃的可能。