中壓電網(wǎng)中性點(diǎn)接地方式分析與探討

鄒道明

摘要針對(duì)中壓電網(wǎng)中性不接地點(diǎn)供電網(wǎng)系統(tǒng)的不斷擴(kuò)大及電纜饋線回路的增加,單相接地電容電流也在不斷增加,改造電網(wǎng)中性接地方式、合理選擇中性接地方式,已是關(guān)系到電網(wǎng)運(yùn)行可靠性關(guān)鍵的技術(shù)問題,本文就電網(wǎng)的中性點(diǎn)接地方式進(jìn)行了分析和探討。

關(guān)鍵詞供電系統(tǒng)中性點(diǎn)接地可靠性

中圖分類號(hào):TM7文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A

1 概述

中壓電網(wǎng)以35KV、10KV、6KV三個(gè)電壓應(yīng)用較為普遍,其均為中性點(diǎn)非接地系統(tǒng),但隨著供電網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展,特別是采用電纜線路的用戶增加,使得系統(tǒng)單相接地電容電流不斷增加,導(dǎo)致電網(wǎng)內(nèi)單相接地故障擴(kuò)展為事故,我國電氣設(shè)備設(shè)計(jì)規(guī)范中規(guī)定,35KV電網(wǎng)如果單相接地電容電流大于10A,3KV-10KV電網(wǎng)如果接地電容電流大于30A,都需要采用中性點(diǎn)經(jīng)消弧接地方式,而《城市電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)導(dǎo)則》(施行)第59條中規(guī)定“35KV、10KV城網(wǎng),當(dāng)電纜線路較長,系統(tǒng)電容電流較大時(shí),也可以采取電阻接地方式”。因?qū)χ袎弘娋W(wǎng)中性點(diǎn)接地方式,世界各國也有不同的觀點(diǎn)及運(yùn)行經(jīng)驗(yàn),就我國而言,在中壓電網(wǎng)改造中,其中性點(diǎn)的接地方式問題,現(xiàn)已引起多方面的關(guān)注,面臨著發(fā)展方向的決策問題。

2 中性點(diǎn)不同的接地方式與供電可靠性

在我國中壓電網(wǎng)的供電系統(tǒng)中,大部分為小電流接地統(tǒng)(即中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)或經(jīng)消弧線圈、電阻接地系統(tǒng))。我國采用經(jīng)消弧線圈接地方式已運(yùn)行多年,但近幾年有部分區(qū)域采用中性點(diǎn)經(jīng)小電阻接地方式,為此對(duì)這兩種接地方式作以分析。對(duì)于中性點(diǎn)接地系統(tǒng),因其是一種過渡方式,其隨著電網(wǎng)的發(fā)展最終將發(fā)展為上述兩種方式。

2.1 中性點(diǎn)經(jīng)小電阻接地方式

使用此種方式的主要原因是充分考濾弧光接地過電壓的危害性,用以迅速泄放線路上的過剩電荷,來限制此種過電壓。中性點(diǎn)經(jīng)小電阻接地方式中,一般選擇電阻的值較小。在系統(tǒng)單相接地時(shí),控制流過接地點(diǎn)的電流在500A左右,也有的控制在100A左右,通過流過接地點(diǎn)的電流來啟動(dòng)零序保護(hù)動(dòng)作,切除故障線路。其優(yōu)缺點(diǎn)是:

(1)系統(tǒng)單相接地時(shí),健全相電壓不升高或升幅較小,對(duì)設(shè)備絕緣系統(tǒng)要求較低,其耐壓水平可以按相電壓來選擇。

(2)接地時(shí),由于流過故障線路的電流較大,零序過流保護(hù)有較好的靈敏度,可以比較容易檢除故障線路。

(3)由于接地點(diǎn)的電流較大,當(dāng)零序保護(hù)動(dòng)作不及時(shí)或拒動(dòng)時(shí),將使接地點(diǎn)及附近的絕緣受到更大的危害,導(dǎo)致相間故障發(fā)生。

(4)當(dāng)發(fā)生單相接地故障時(shí),無論是永久性的還是非永久性的,均作用跳閘,使線路的跳閘次數(shù)大大增加,嚴(yán)重影響了客戶的正常供電,使其供電的可靠性下降。

2.2 中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地方式

采用中性點(diǎn)經(jīng)消弧接地方式,在系統(tǒng)發(fā)生單相接地時(shí),流過接地點(diǎn)的電流較小,其特點(diǎn)是線路發(fā)生單相接地時(shí),可不立即跳閘,按規(guī)程規(guī)定電網(wǎng)可帶單相接地故障運(yùn)行2小時(shí),從實(shí)際運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)和資料表明,當(dāng)接地電流小于10A時(shí),電弧能自滅,對(duì)于中壓電網(wǎng)中日益增加的電纜饋電回路,雖接地故障的概率有上升的趨勢(shì),但因接地電流得到補(bǔ)償,單相接地故障并不發(fā)展為相間故障,因此中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地方式的供電可靠性大大的高于中性點(diǎn)經(jīng)小電阻接地方式,但中性經(jīng)消弧線圈接地方式也存在以下問題:

(1)當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生接地時(shí),由于接地殘留很小,且根據(jù)規(guī)程要求消弧線圈必需處于過補(bǔ)償狀態(tài),接地線路和非接地線路流過的零序電流方向相同,故零序過流、零序方向保護(hù)無法檢測(cè)出已接地的故障線路。

(2)因目前運(yùn)行在中壓電網(wǎng)的消弧線圈大多為手動(dòng)調(diào)壓的結(jié)構(gòu),必須在退出運(yùn)行才能調(diào)整,也沒有在線實(shí)時(shí)檢測(cè)電網(wǎng)單相接地電容電流的設(shè)備,故在運(yùn)行中不能很好的起到補(bǔ)償作用,仍然出現(xiàn)弧光不能自滅的問題。

中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地方式存在的兩大缺點(diǎn),也是兩大技術(shù)難題,多年來電力學(xué)者致力于解決這一技術(shù)難題,隨著微電子技術(shù)、檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用,我國已研制生產(chǎn)出自動(dòng)跟蹤消弧線圈及單相接地選線裝置,并已投于實(shí)際運(yùn)行取得良好效果。

3 單相接地電容電流

因中性點(diǎn)不接地方式在中壓電網(wǎng)中,僅是一種短期的過渡方式,最終是要度到經(jīng)消弧線圈或小電阻接地方式,而在改造前要對(duì)電網(wǎng)中的電容電流進(jìn)行計(jì)算和測(cè)量,以給改造提供技術(shù)依據(jù)。中壓電網(wǎng)單相接地電容電流由以下幾部分組成:

(1)系統(tǒng)中所有電氣連接的全部線路(電纜線路、架空線路)的電容電流。(2)系統(tǒng)中相與地之間跨接的電容器產(chǎn)生的電容電流。(3)因變配電設(shè)備造成的電網(wǎng)電容電流的增值系統(tǒng)中的電容電流可按下式計(jì)算:%LIC=(%LiC1+%LiC2)(1+k%)式中:%LIC電網(wǎng)上單相接地電容電流之和%LiC1線路和電纜單相接地電容電流之和%LiC2系統(tǒng)中相與地之間跨接的電容器產(chǎn)生的電容電流之和k%變配電設(shè)備造成的電網(wǎng)電容電流的增值。10KV取16%,35KV取13%。

在對(duì)電網(wǎng)上單相電容電流計(jì)算的基礎(chǔ)上,為了準(zhǔn)確選擇和合理配置消弧線圈的容量,對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行中單相電容電流進(jìn)行實(shí)測(cè)是十分必要的。微機(jī)在線實(shí)時(shí)檢測(cè)裝置為實(shí)測(cè)網(wǎng)上單相電容電流提供了快速準(zhǔn)確的手段,其原理(下轉(zhuǎn)第147頁)(上接第145頁)是檢測(cè)系統(tǒng)的不平衡電壓E0,并以一定的采樣周期檢測(cè)線電壓UAB,中性點(diǎn)位移電壓U0及中性點(diǎn)位移電流I0,根據(jù)下式計(jì)算出單相接地電容電流。E0=U0+I0*Xc式中:Xc為系統(tǒng)對(duì)地容抗,因Xc=(E0-U0)/I0,則Ic=U相/Xc=U相*I0/(E0-U0),式中:Ic為單相接地電容電流。單相接地電容電流的檢測(cè)也可以采用偏置電容法和中性點(diǎn)外加電容法,在測(cè)試中,可以選擇幾中不同容差的Cf(所加的偏置電容)測(cè)出幾組數(shù)據(jù),利用移動(dòng)平均值獲得單項(xiàng)接地電容電流,以減少測(cè)試中的誤差。

4 微機(jī)控制消弧裝置

人工調(diào)諧的消弧線圈,因不能隨著電網(wǎng)的運(yùn)行實(shí)時(shí)調(diào)整補(bǔ)償量,這樣就不能保證電網(wǎng)始終處于過補(bǔ)償狀態(tài),甚至導(dǎo)致系統(tǒng)諧振,并難以將故障發(fā)生時(shí)入地電流限制到最小。隨著微機(jī)自動(dòng)跟蹤裝置不斷完善,并配接地自動(dòng)選線裝置,有效的解決了中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地方式的電網(wǎng)長期難以解決的技術(shù)問題。

微機(jī)控制消弧裝置在運(yùn)行中計(jì)算機(jī)周期采樣,以獲得電網(wǎng)運(yùn)行的適時(shí)參數(shù),計(jì)算機(jī)對(duì)系統(tǒng)電容電流、殘流進(jìn)行計(jì)算,根據(jù)設(shè)定值與計(jì)算值的偏差,自動(dòng)調(diào)整電抗器的電感量,從而實(shí)現(xiàn)消弧線圈運(yùn)行在設(shè)定值上。同時(shí),選線裝置通過計(jì)算機(jī)對(duì)線路零序電流的采樣,根據(jù)采樣電流的幅值和方向判斷接地線路,可達(dá)到準(zhǔn)確及時(shí)核出有接地故障的線路。

5結(jié)語

中壓電網(wǎng)的中性點(diǎn)接地方式在國內(nèi)也有不同的觀點(diǎn),并已成為電網(wǎng)改造中的熱點(diǎn)問題,根據(jù)我國多年的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)及科技的進(jìn)步,解決了中壓電網(wǎng)中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)長期難以解決的技術(shù)難題。自動(dòng)跟蹤消弧線圈及接地選線裝置的不斷完善和推廣應(yīng)用,為中壓電網(wǎng)中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地提供了技術(shù)保障。為此,在我國采用中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地方式是我國電網(wǎng)的方向。