配电网中性点不接地系统中的单相断线现象分析
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摘 要:通过对镇江地区配电网实际运行中发生的一起35kV线路单相断线故障进行了计算分析,理论分析与实际发生现象基本符合。通过故障事故分析与理论计算,分析了35kV单相断线后的电压变化情况,为今后出现类似故障时运行人员的判断和处理提供了参考依据,使运行人员能够及时正确地处理事故,避免造成大面积停电,对电网的安全可靠运行十分有益。
在电力系统中按接地处理方式可分为大电流接地系统(包括直接接地,电抗接地和低阻接地)、小电流接地系统(包括高阻接地,消弧线圈接地和不接地)。目前我国电力系统中,110kV及以上电压等级的系统中采用中性点直接接地。3kV―60kV系统一般采用中性点不直接接地方式。
小电流接地系统网络的线路分支多,分布面广,特别是在一些条件较为恶劣的地方单相断线故障较为常见。在小电流接地系统中,一般是通过检测零序电压的方法来判断是否发生接地。当零序电压3U0>(15~20)V时发出“接地”信号,但是在系统出现单相断线时同样存在3U0>(15~20)V,同样会发出“接地”信号。所以在运行中不能仅仅根据是否发“接地”信号来判断系统是否发生接地。
发生单相断线故障,将导致三相电流和三相电压的不对称,系统处于非全相运行状态,会出现负序电流,将使电能质量变坏,对用户产生不良影响,如使电动机转子产生附加损耗及发热,破坏其正常工作,减少出力,降低寿命,同时还对继电保护产生影响,并造成系统损耗增加,影响运行的经济性。因而一旦发生单相断线故障后,需要及时正确地处理事故,了解这种故障的特点,否则,很可能会因为误判断,造成处理延误,而扩大事故范围。
本文以镇江地区电网中发生过的一次35kV线路单相断线未接地事故的现象及处理为例,应用电网基础理论分析中性点不接地系统单相断线现象,探讨该类事故处理时应注意的事项。
一、事故简介
目前,镇江地区35kV中高压系统主要采用中性点不接地接法。发生断线故障的但未出现单相接地所在配电网的具体线路情况如下图:
故障前系统运行情况:220kV丁卯变1#主变供35kV正母线,带三条35kV线路,分别为341线、343线、347线。
故障经过:3月16日21:30丁卯变35kV正母线电压为:Ua=18.5,Ub=19.4,Uc=29.1,22:42,丁卯变:拉开啤酒343开关,电压恢复正常,17日3:36拉开江心洲35kV过江电缆开关, 343线路恢复供电,电压依旧不正常(19.2/20.1/26.3kV)。后查出啤酒343线路17#杆跳线C相烧断,处理后送电,系统恢复正常。
二、对于35KV配电网发生单相断线时故障分析
35kV系统为中性点不接地系统,先画出此电网的等效电路如图1:
其中EA、EB、EC电源电动势,CA、CB、CC为全网A相、B相、C相对地总电容,RA、RB、RC为全网A相、B相、C相对地总泄漏电阻,可取RA=RB=RC=Rψ,Z1、Z2、Z3为三相总的负载阻抗。因中性点不接地,故流入地中的总电流为0。于是有方程(U b+E )Y +(U +E )Y +(U +E )Y =0
图1 中性点不接地系统电网的等效电路
当取EA为基本准相量时,由上式可得(a=ej120)
其中、于是上式可化简为
在通常情况下,(Yψ,ψ=A、B、C)中的电容电纳jωCψ要比泄漏电导 大得多,故可忽略不计。于是,上式可简化为当系统正常运行时,CA=CB+CC,则断线故障后系统简化分析C相对地电容明显减小,为了便于计算,我们先假设完全断开,即CC=0,设Eψ(ψ=A、B、C)=22kV,则母线对地电压根据现场情况,我们可以认为C相有近一半线路断开,即CA=CB,CC=CA,根据如图2所示相量图,则得
图2 出现C相断线后向量图
母线对地电压
三、结束语
通过以上分析,我们可以得出结论:中性点不接地系统断线故障引起的断线相对地电压升高主要原因是断线造成系统中各相对地电容变化,导致变压器中性点偏移,分析结果与实际情况还是较相符的。同时,因为我们测定的电压为母线电压,其他一些因素也会对母线电压有影响如:主变压器低压侧阻抗、负荷电流,但这些因素对中性点的偏移影响不大,为简化计算,所以我们在分析时可以不予考虑。在实际运行中为更好区别单相接地故障与单相断线故障提供了理论依据。对于单相接地现象比较容易判断,这里不再赘述。
参考文献:
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[2]王岩鹏,赵丽萍.中性点不接地系统电压不平衡的几种现象分析[J].华北电力技术,2009.
[3]张慧芬,潘贞存,桑在中.小电流接地系统单相断线加接地故障的分析[J].继电器,2004.
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