電力系統(tǒng)中性點運行方式的探討

張洪志

摘要:電力系統(tǒng)中性點接地方式是一個步及電力系統(tǒng)許多方面的綜合性技術(shù)課題,它不僅涉及到電網(wǎng)本身的安全可靠性,過電壓絕緣水平的選擇,而且對通訊干擾、人身安全有重要影響。

關(guān)鍵詞:電力系統(tǒng);中性點;接地

1 電力系統(tǒng)中性點接地方式的分類

電力系統(tǒng)中性點接地方式有兩大類,一類是中性點直接接地或經(jīng)過低阻抗接地,稱為大接地電流系統(tǒng),另一類是中性點不接地,經(jīng)過消弧線圈或高阻抗接地,稱為小接地電流系統(tǒng)。其中采用電廣泛的是中性點接地,中性點經(jīng)過消弧線圈接地和中性點直接接地等三種方式。

1.1 中性點不接地系統(tǒng)

中性點不接地方式,即中性點對地絕緣,結(jié)構(gòu)簡單,運行方便,不需任何附加設(shè)備,投資省、適用于農(nóng)村10KV架空線路長的輻射形或樹狀形的供電網(wǎng)絡(luò)。當(dāng)中性點不接地的系統(tǒng)中發(fā)生一相接地時,接在相間電壓上的受電器的供電并未遭到破壞,它們可以繼續(xù)運行,但是這種電網(wǎng)長期在一相接地的狀態(tài)下運行,也是不能允許的,因為這時非故障電壓升高,絕緣薄弱點很可能被擊穿,而引起兩相接地短路,將嚴(yán)重地?fù)p壞電氣設(shè)備。

所以,在中性點不接電網(wǎng)中,必須設(shè)專門的監(jiān)察裝置,以便使運行人員及時地發(fā)現(xiàn)一相接地故障,從而切除電網(wǎng)中的故障部分。

在中性點不接地系統(tǒng)中,當(dāng)接地的電容電流較大時,在接地處引起的電弧就很難自行熄滅,在接地處還可能出現(xiàn)所謂間隙電弧,即周期地熄滅火與重燃的電弧。

由于電網(wǎng)是一個具有電感和電容的振蕩回路,間歇電弧將引起相對地的過電壓,其數(shù)值可達(2.5-3)UX,這種過壓會傳輸?shù)浇拥攸c有直接電連接的整個電網(wǎng)上,更容易引起另一相對地?fù)舸?而形成兩相接地短路。

在電壓為3-10KV的電力網(wǎng)中,一相接地時的電容電流不允許大于30A,否則,電弧不能自行熄滅,在20-60KV電壓級的電力網(wǎng)中,間歇電弧所引起的過電壓,數(shù)值更大,對于沒設(shè)備絕緣更為危險,而且由于電壓較高,電弧更難自行熄滅,因此,在這些電網(wǎng)中,規(guī)定一相接地電流不得大于10A。

1.2 中性點經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)

當(dāng)一相接地電容電流超過了上述的允許值時,可以用中性點經(jīng)消弧線圈接地的方法來解決,該系統(tǒng)即稱為中性點經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)。

采用中性點消弧線圈接地方式,即在中性點和大地之間接入一個電感消弧線圈,消弧線圈主要帶有氣隙的鐵芯和套在鐵芯上的繞阻組成,它們被放在充滿變壓器油的油箱內(nèi),繞組的電阻很小,電抗很大。消弧線圈的電感,可用改變接入繞組的匝數(shù)加以調(diào)節(jié),顯然,在正常的運行狀態(tài)下,由于系統(tǒng)中性點的電壓三相不對稱電壓,數(shù)值很小,所以通過消弧線圈的電流也很小,采用過補償方式,即使系統(tǒng)的電容電流突然的減少(如某回線路切除)也不會引起諧振,而是離諧振點更遠(yuǎn)。

在系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時,利用消弧線圈的電感電流對接地電容電流進行補償,使流過接地點的電流減小到能自行熄弧范圍,其特點是線路發(fā)生單相接地時,按規(guī)程規(guī)定電網(wǎng)可帶單相接地故障運行2小時,對于中壓電網(wǎng),因接地電流得到補償,單相接地故障并不發(fā)展為相間故障,因此中性點經(jīng)消弧線圈接地方式的供電可靠性,大大的高于中性點經(jīng)小電阻接地方式。

在中性點經(jīng)消弧線圈接地的系統(tǒng)中,一相接地和中性點不接地系統(tǒng)一樣,故障相對地電壓為零,非故障相對地電壓升高至倍,三相線電壓仍然保持對稱和大小不變,所以也允許暫時運行,但不得超過兩小時,消弧線圈的作用對瞬時性接地系統(tǒng)故障尤為重要,因為它使接地處的電流大大減小,電弧可能自動熄滅。接地電流小,還可減輕對附近弱點線路的影響。

在中性點消弧線圈接地的系統(tǒng)中,各相對絕緣和中性點不接地系統(tǒng)一樣,也必須按線電壓設(shè)計。

1.3 中性點直接接地系統(tǒng)

中性點經(jīng)電阻接地方式,即中性點與大地之間接入一定阻值的電阻,該電阻與系統(tǒng)對地電容構(gòu)成并聯(lián)回路,由于電阻是耗能元件,也是電容電荷釋放元件和諧振的阻壓元件,對防止諧振過電壓和間歇性電弧接地過電壓,有一定的優(yōu)越性。

中性點的電位在電網(wǎng)的任何工作狀態(tài)下均保持為零,在這種系統(tǒng)中,當(dāng)生一相接地時,這一相直接經(jīng)過接地點和接地的中性點短路,一相接地短路電流的數(shù)值最大,因而應(yīng)立即使繼電保護動作,將故障部分切除。

中性點直接接地或經(jīng)過電抗器接地系統(tǒng),在發(fā)生一相接地故障時,故障的送電線被切斷,因而使用戶的供電中斷,運行經(jīng)驗表明,在1000V以上的電網(wǎng)中,大多數(shù)的一相接地故障,尤其是架空送電線路的一相接地故障,大都具有瞬時的性質(zhì),在故障部分切除后,接地處的絕緣可能迅速恢復(fù),而送電線可以立即恢復(fù)工作。目前在中性點直接接地的電網(wǎng)內(nèi),為了提高供電可靠性,均裝設(shè)自動重合閘裝置,在系統(tǒng)一相接地線路切除后,立即自動重合,再試送一次,如為瞬時故障,送電即可恢復(fù)。

中性點直接接地的主要優(yōu)點是它在發(fā)生一相接地故障時,非故障相對電壓不會增高,因而各相對地絕緣即可按相對地電壓考慮,電網(wǎng)的電壓愈高,經(jīng)濟效果愈大,而且在中性點不接地或經(jīng)消弧線圈接地的系統(tǒng)中,單相接地電流往往比正常負(fù)荷電流小得多,因而要實現(xiàn)有選擇性的接地保護就比較困難,但在中性點直接接地系統(tǒng)中,實現(xiàn)就比較困難,但在中性點直接接地系統(tǒng)中,實現(xiàn)就比較容易,由于接地電流較大,繼電保護一般都能迅速而準(zhǔn)確地切除故障線路,且保護裝置簡單,工作可靠。

2 目前我國電力系統(tǒng)中性點的運行方式

目前我國電力系統(tǒng)中性點的運行方式,大體是:

2.1 對于6-10KV系統(tǒng),由于設(shè)備絕緣水平按線電壓考慮對于設(shè)備造價影響不大,為了提高供電可靠性,一般均采用中性點不接地或經(jīng)消弧線圈接地的方式。

2.2 對于110KV及以上的系統(tǒng),主要考慮降低設(shè)備絕緣水平,簡化繼電保護裝置,一般均采用中性點直接接地的方式,并采用送電線路全線架設(shè)避雷線和裝機自動重合閘裝置等措施,以提高供電可靠性。

2.3 20-60KV的系統(tǒng),是一種中間情況,一般一相接地時的電容電流不很大,網(wǎng)絡(luò)不很復(fù)雜,設(shè)備絕緣水平的提高或降低對于造價影響不很顯著,所以一般均采用中性點經(jīng)消弧線圈接地方式。

2.4 1KV以下的電網(wǎng)的中性點采用不接地方式運行,但電壓為380/220V的系統(tǒng),采用三相五線制,零線是為了取得機電壓,地線是為了安全。

3 結(jié)束語

各地應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)嘏潆娋W(wǎng)的發(fā)展水平,電網(wǎng)結(jié)構(gòu)特點,從長遠(yuǎn)的發(fā)展觀點,因地制宜地確定配電網(wǎng)中性點接地方式。