高压配电网如何选择中性点接地方式

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摘要:分析高压配电网中性点各种接地方式的特点,影响其选择的因素,及实际工程应用中应注意的问题。

Abstract: A variety of grounding characteristics of Resistance grounded neutral system for high voltage distribution network are analyzed. The factors affecting their choice and the practical engineering application problems which should be paid attention to are described.

关键词:配电网;中性点接地方式;选择

Key words: distribution network;resistance grounded neutral system;options

中图分类号:TM73 文献标识码:A文章编号:1006-4311(2010)30-0224-01

1配电网中性点接地方式

1.1 中性点直接接地方式此种接地方式,当系统发生单相接地时,通过接地中性点形成单相短路,系统中将出现很大的零序电流,根据零序分量的特点可构成保护,保护动作后跳闸。因系统中性点直接接地,系统中不对称短路引起的工频电压升高较小,各种形式的操作过电压较低,对系统绝缘水平的要求相对较低。

1.2 中性点不接地方式当系统对称运行时,电源中性点与负载中性点电压为零。当发生单相接地故障时,故障相对地的电压降低(极端情况下降到零),非故障相的对地电压升高(极端情况下升高1.732倍,即等于线电压)。此时系统线电压仍保持对称不变,对用户的供电无影响,可以在短时间内坚持运行。单相接地电流与负荷电流相比不大,当线路不长时,接地电容电流值较小,难以形成稳定的电弧,一般电弧可迅速熄灭,继电保护无需动作于跳闸。当接地点电容电流值较大,当电流过零时,电弧易熄灭,电流过零后电弧易重燃,即接地点的电弧间歇性地熄灭和重燃,由于系统中性点不接地产生电荷积累,使电网中性点电压产生偏移,可引起振荡,使健全相和故障相均产生过电压。当系统中存在一些绝缘薄弱的电气设备时,遇到电弧接地过电压时就可能发生危险。

中性点不接地系统要求的绝缘水平较高,各种操作过电压较高。中性点不接地系统当电网发生单相接地时,可能造成电磁式电压互感器激磁电流激增而损坏,甚至可能产生谐振过电压。

1.3 中性点经消弧线圈接地消弧线圈是一个铁心具有间隙的电感线圈,安装在变压器的中性点。当发生单相接地时,消弧线圈将产生电感电流,来补偿接地点的电容电流,从而使较大的接地电流减小,使接地点的接地电弧容易熄灭。

消弧线圈的补偿方式分三种,全补偿、过补偿、欠补偿。一般采用过补偿。

旧式的消弧线圈的特点是,调节分接头时,消弧线圈应退出运行,无在线测量装置,不能根据电网参数变化自动调节分接头,调节不及时、不方便,判断困难,调节不准确。

目前,有一种自动跟踪补偿式的消弧线圈装置,它的核心元件是消弧线圈自动跟踪调节控制器,可以根据系统发生单相接地时的电容电流的变化和系统脱谐度,自动控制调节消弧线圈的直流励磁,从而改变消弧线圈的电感量里面改变消弧线圈中的电感补偿电流,使消弧线圈的运用条件得到改善。

1.4 电阻接地方式中性点经电阻接地的系统,相当于在零序阻抗上并联一个电阻R,该电阻与系统对地电容电流构成并联回路,可起到抑制谐振过电压的作用。当发生接地故障时,中性点出现电压,能迅速切除故障,可降低设备绝缘水平。继电保护可方便地监视接地的故障线路。

2中性点接地方式选择时应考虑的因素

2.1 系统的绝缘水平及经济性系统中性点接地方式直接影响设备的绝缘水平。中性点不接地系统,当发生单相接地时,非故障相的电压由相电压变成线电压,系统绝缘水平应当根据线电压来设计,系统发生的过电压值也较高。35kV及以下电压等级的电网,设备的绝缘水平对造价影响较小,变压器一般为全绝缘变压器,通常采用中性点不接地或经消弧线圈接地的方式运行。110KV及以上的电网,变压器等设备的造价与绝缘水平成正比增长,为了降低造价,我国220kV及以上的大型变压器,高压绕组均为分级绝缘,即中性点的绝缘水平较绕组首端要低,综合考虑其它因素,中性点采用直接接地方式。

2.2 继电保护的可靠性从继电保护构成的原理来看,中性点直接接地系统,可利用零序分量的特点构成接地保护,当发生单相接地故障时保护能可靠跳闸切除故障。

中性点不接地系统,可利用故障元件零序电流大于非故障元件零序电流及零序电流方向有差别的特点构成选检接地装置快速查找接地元件,保护可动作于信号也可动作于跳闸。当出线较少时,有时单相接地电流与正常负荷电流相差不多,按电流大小构成的保护动作选择性较差。

中性点经消弧线圈接地的保护,由于消弧线圈的脱谐度不能太大,使得故障线路与非故障线路零序电流大小、零序电流方向基本一样,根据零序电流的特点无法构成保护。现虽有有新原理构成的保护但其性能较差,特别是经自动调谐的消弧线圈接地的电网,保护动作的可靠性降低。

2.3 供电的可靠性据统计,系统单相接地故障,约占总故障的80%以上,单相接地故障分为永久性故障和暂时性故障,电缆发生的单相接地故障多为永久性的,架空线路多为暂时性的,发生永久性故障,应停电排除故障。

中性点有效接地电网中,发生单相接地故障时,故障电流较大,保护将动作于跳闸,一般瞬时性故障将消除,电网有用自动重合闸装置后,重合闸将成功,据统计,重合闸成功率达80%以上,保证了供电的可靠性。

在中性点不接地系统或经消弧线圈接地的系统中,发生单相接地故障时,一般允许运行1~2h,一般只给予报警,因而供电可靠性与中性点直接接地系统相比,要高一些。

2.4 系统发展近年来城乡电网改造,系统接线及设备都发生了一定的变化,如城市配电网中大量采用电缆线路,线路长度、截面变化,原有的中性点接地方式不一定合理,故应根据实际情况重新确定。在确定中性点接地方式时,还要考虑发展余地,使其在一段时间内最为合理。

3总结

3.1 配电网中性点接地方式的选择应原则上根据:110kV及以上的系统,采用中性点直接接地系统,35kV及以下系统,采用中性点不接地的运行方式,故障点电容电流超过规定值(35kV电网大于10A;10kV电网大于20A;3~6kV电网大于30A)时,则电源中性点应采用经消弧线圈接地方式。

3.2 配电网中性点接地方式的选择还要综合考虑系统的经济性、可靠性、安全性等综合因素,有特殊要求的应首先考虑。

对故障点电容电流虽小于3.1中的值,但系统中设备陈旧绝缘弱点多时,发生单相接地故障时可能发展成相间故障的,中性点可采用经消弧线圈接地方式,合理选择脱谐振动度。有条件的尽可能采用自动跟踪补偿消弧线圈装置。