中性點(diǎn)接地的選擇及經(jīng)消弧線圈接地的特點(diǎn)

李鶴峰

摘要：不同的接地方式各有優(yōu)缺點(diǎn)，各地區(qū)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(diǎn)、電容電流水平，變壓器連接組別、電纜比例負(fù)荷重要程度等實(shí)際情況進(jìn)行綜合經(jīng)濟(jì)技術(shù)比較后決定

關(guān)鍵詞：電力系統(tǒng)；中性點(diǎn)；接地方式

前言

電力系統(tǒng)配電網(wǎng)是由不同類型的發(fā)電機(jī)、變電所、輸變電線路、配電裝置及電能用戶組成的對(duì)電能進(jìn)行不間斷生產(chǎn)、傳輸、分配和使用的聯(lián)合系統(tǒng)。在這個(gè)系統(tǒng)的組成中，中性點(diǎn)接地方式是一個(gè)涉及電力系統(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、投資的經(jīng)濟(jì)性、過(guò)電壓絕緣水平的選擇，而且對(duì)通訊干擾、人身安全有重要影響。隨著電纜在電網(wǎng)中的使用率越來(lái)越高，大量應(yīng)用，在提高配電網(wǎng)供電可靠性的同時(shí)也帶來(lái)了新問(wèn)題，即電力系統(tǒng)電容電流的不斷增長(zhǎng)，增大的電容電流已經(jīng)嚴(yán)重危及配電設(shè)備的安全運(yùn)行。

1 中性點(diǎn)不直接接地方式的比較

1.1 不接地的配電網(wǎng)。中性點(diǎn)不接地方式，即中性點(diǎn)對(duì)地絕緣，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，運(yùn)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(zhǎng)的輻射形或樹狀形的供電網(wǎng)絡(luò)。該接地方式在運(yùn)行中，若發(fā)生單相接地故障，流過(guò)故障點(diǎn)的電流僅為電網(wǎng)對(duì)地的電容電流，其值很小，需裝設(shè)絕緣監(jiān)察裝置，以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)單相接地故障，迅速處理，避免故障發(fā)展為兩相短路而造成停電事故。中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)發(fā)生單相接地時(shí)，其接地電流很小，若是瞬時(shí)故障，一般能自動(dòng)消弧，非故障相電壓升高不大，不會(huì)破壞系統(tǒng)的對(duì)稱性，可帶故障連續(xù)運(yùn)行2小時(shí)，從而獲得排除故障時(shí)間，相對(duì)地提高了供電的可靠性。

1.2 中性點(diǎn)經(jīng)傳統(tǒng)消弧線圈接地。采用中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地方式，即在中性點(diǎn)和大地之間接入一個(gè)電感消弧線圈，在系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時(shí)，利用消弧線圈的電感電流對(duì)接地電容電流進(jìn)行補(bǔ)償，使流過(guò)接地點(diǎn)的電流減小到能自行熄弧范圍，其特點(diǎn)是線路發(fā)生單相接地時(shí)，按規(guī)程規(guī)定電網(wǎng)可帶單相接地故障運(yùn)行2h。對(duì)于中壓電網(wǎng)，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。

1.3 中性點(diǎn)經(jīng)電阻接地。中性點(diǎn)經(jīng)電阻接地方式，即中性點(diǎn)與大地之間接入一定阻值的電阻。該電阻與系統(tǒng)對(duì)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(duì)防止諧振過(guò)電壓和間歇性電弧接地過(guò)電壓，有一定優(yōu)越性。在中性點(diǎn)經(jīng)電阻接地方式中，一般選擇電阻的阻值較小，在系統(tǒng)單相接地時(shí)，控制流過(guò)接地點(diǎn)的電流在500A左右，也有的控制在100A左右，通過(guò)流過(guò)接地點(diǎn)的電流來(lái)啟動(dòng)零序保護(hù)動(dòng)作，切除故障線路。

2 中性點(diǎn)直接接地特點(diǎn)

隨著電力系統(tǒng)電壓等級(jí)的增高和系統(tǒng)容量的擴(kuò)大，設(shè)備絕緣費(fèi)用所占的比重越來(lái)越大，中性點(diǎn)不接地方式的優(yōu)點(diǎn)居于次要地位，主要考慮降低絕緣投資。所以，110KV及以上系統(tǒng)均采用中性點(diǎn)直接接地方式。對(duì)于380V及以下的低壓系統(tǒng)，由于中性點(diǎn)接地可以使相電壓固定不變，并可方便地取出相電壓以供照明和單相設(shè)備用電。所以除了特定的場(chǎng)合之外多采用中性點(diǎn)直接接地方式。

3 中性點(diǎn)接地方式的選擇

3．1 配電網(wǎng)中性點(diǎn)采用傳統(tǒng)的小電流接地方式。配電網(wǎng)采用小電流接地方式認(rèn)真地按要求執(zhí)行，對(duì)架空線路電容電流在10A以下可以采用不接地方式，而大于10A時(shí)，應(yīng)采用消弧線圈接地方式。采用消弧線圈時(shí)應(yīng)按要求調(diào)整好，使中性點(diǎn)位移電壓不超過(guò)相電壓的15%，殘余電流不宜超過(guò)10A。消弧線圈宜保持過(guò)補(bǔ)償運(yùn)行。

3．2 配電網(wǎng)中性點(diǎn)經(jīng)低電阻接地。對(duì)電纜為主的系統(tǒng)可以選擇較低的絕緣水平，以利節(jié)約投資，但是對(duì)以架空線為主的配電網(wǎng)因單相接地而引起的跳閘次數(shù)則會(huì)大大增加。對(duì)以電纜為主的配電網(wǎng)，其電容電流達(dá)到150A以上，故障電流水平為400--1000A，可以采用這種接地方式。采用低電阻方式時(shí)，對(duì)中性點(diǎn)接地電阻的動(dòng)熱穩(wěn)定應(yīng)給予充分的重視，以保證運(yùn)行的安全可靠。

3．3 配電網(wǎng)采用自動(dòng)跟蹤補(bǔ)償裝置。順應(yīng)電網(wǎng)的迅速發(fā)展，電纜大量增多的趨勢(shì)，而且由于運(yùn)行方式經(jīng)常變化，特別是電容電流變化的范圍比較大，用手動(dòng)的消弧線圈已很難適應(yīng)要求，采用自動(dòng)快速跟蹤補(bǔ)償?shù)南【€圈并配合可靠邊的自動(dòng)選線跳閘裝置，可以將電容電流補(bǔ)償?shù)綒埩骱苄?，使瞬時(shí)性接地故障自動(dòng)消除而不影響供電。而對(duì)于系統(tǒng)中永久性的接地故障，一方面通過(guò)消弧系統(tǒng)的補(bǔ)償來(lái)隆低接地點(diǎn)電流，防止發(fā)生多相短路；另一方面，通過(guò)選線裝置正確選出接地線路并在設(shè)定的時(shí)間內(nèi)跳閘，避免了系統(tǒng)設(shè)備長(zhǎng)時(shí)間承受工頻過(guò)壓。因此，該接地方式綜合了傳統(tǒng)消弧線圈接地方式跳閘率低、接地故障電流小的優(yōu)點(diǎn)和小電阻接地方式對(duì)系統(tǒng)絕緣水平要求低、容易選出接地故障線路的優(yōu)點(diǎn)，是比較合理和很有發(fā)展前景的中性點(diǎn)接地方式。

4 自動(dòng)跟蹤補(bǔ)償消弧線圈

自動(dòng)跟蹤補(bǔ)償消弧線圈按改變電感方法的不同，大致可分為調(diào)匝式、調(diào)氣式、調(diào)容式、調(diào)直流偏磁式、可控硅調(diào)節(jié)式等。

4．1 調(diào)匝式自動(dòng)跟蹤補(bǔ)償消弧線圈。調(diào)匝式消弧線圈是將線組按不同的匝數(shù)抽出分接頭，用有載分接開關(guān)進(jìn)行切換，改變接入的匝數(shù)，從而改變電感量。調(diào)匝式因調(diào)節(jié)速度慢，只能工作在預(yù)調(diào)諧方式，為保證較小的殘流，必須在諧振點(diǎn)附近運(yùn)行。

4．2 調(diào)氣隙式自動(dòng)跟蹤補(bǔ)償消弧線圈。調(diào)氣隙式電感是將鐵心分成上下兩部分，下部分鐵心同線圈固定在框架上，上部分鐵心用電動(dòng)機(jī)，通過(guò)調(diào)節(jié)氣隙的大小達(dá)到改變電抗值的目的。它能夠自動(dòng)跟蹤無(wú)級(jí)連續(xù)可調(diào)，安全可靠。其缺點(diǎn)是振動(dòng)和噪聲比較大，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)采取措施控制噪聲。這類裝置也可以將接地變壓器和可調(diào)電感共箱，使結(jié)構(gòu)更為緊湊。

4．3 調(diào)容式消弧線圈補(bǔ)償裝置。通過(guò)調(diào)節(jié)消弧線圈二次側(cè)電容量大小來(lái)調(diào)節(jié)消弧線圈的電感電流，二次線組連接電容調(diào)節(jié)柜，當(dāng)二次電容全部斷開時(shí)，主繞組感抗最小，電感電流最大。二次繞組有電容接入后，根據(jù)阻抗折算原理，相當(dāng)于主繞組兩端并接了相同功率、阻抗為K2倍的電容，使主繞組感抗增大，電感電流減小，因此通過(guò)調(diào)節(jié)二次電容的容量即可控制主繞組的感抗及電感電流的大小。電容器的內(nèi)部或外部裝有限流線圈，以限制合閘涌流。電容器內(nèi)部還裝有放電電阻。

4．4 調(diào)直流偏磁式自動(dòng)跟蹤補(bǔ)償消弧線圈。在交流工作線圈內(nèi)布置一個(gè)鐵心磁化段，通過(guò)改變鐵心磁化段磁路上的直流勵(lì)磁磁通大小來(lái)調(diào)節(jié)交流等值磁導(dǎo)，實(shí)現(xiàn)電感連續(xù)可調(diào)。直流勵(lì)磁繞組采取反串連接方式，使整個(gè)繞組上感應(yīng)的工頻電壓相互抵消。通過(guò)對(duì)三相全控整流電路輸出電流的閉環(huán)調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)消弧線圈勵(lì)磁電流的控制，利用微機(jī)的數(shù)據(jù)處理能力，對(duì)這類消弧線圈伏安特性上固有的不大的非線性實(shí)施動(dòng)態(tài)較正。

4．5 可控硅調(diào)節(jié)自動(dòng)跟蹤補(bǔ)償消弧線圈。該消弧系統(tǒng)主要由高短路阻抗變壓器式消弧線圈和控制器組成，同時(shí)采用小電流接地選線裝置為配套設(shè)備，變壓器的一次繞組作為工作繞組接入配電網(wǎng)中性點(diǎn)，二次繞組作為控制繞組由2個(gè)反向連接的可控硅短路，可控硅的導(dǎo)通角由觸發(fā)控制器控制，調(diào)節(jié)可控硅的導(dǎo)通角由0-180度之間變化，使可控硅的等效阻抗在無(wú)窮大至零之間變化，輸出的補(bǔ)償電流就可在零至額定值之間得到連續(xù)無(wú)極調(diào)節(jié)?？煽毓韫ぷ髟谂c電感串聯(lián)的無(wú)電容電路中，其工況即無(wú)反峰電壓的威脅，又無(wú)電流突變的沖擊，因此可靠性得到保障。

5 我廠各系統(tǒng)中性點(diǎn)接地方式

我廠共有110KV、35KV、6KV、380V四個(gè)供電系統(tǒng)。其中110KV系統(tǒng)采用的是中性點(diǎn)直接接地；35KV系統(tǒng)采用的是中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地；消弧線圈采用的即是上面介紹的自動(dòng)跟蹤補(bǔ)償消弧線圈。380V系統(tǒng)采用的是中性點(diǎn)直接接地。

6 結(jié)束語(yǔ)

不同的接地方式各有優(yōu)缺點(diǎn)，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(diǎn)、電容電流水平，變壓器連接組別、電纜化比例、負(fù)荷重要程度等實(shí)際情況進(jìn)行綜合經(jīng)濟(jì)技術(shù)比較后才能做出選擇決定。如在一個(gè)電纜化率極高的配電網(wǎng)中應(yīng)優(yōu)先考慮小電阻接地方式，而在實(shí)際電網(wǎng)中大量存在混合系統(tǒng)時(shí)仍應(yīng)該采用消弧線圈接地方式。而在大電壓系統(tǒng)及380V以下的低壓系統(tǒng)又適宜采用真接接地方式。