３５ＫＶ中性點靈活接地方案研究

鄧傳妍　安耀軍

摘要:本文通過比較傳統(tǒng)配電網(wǎng)中性接地方式的優(yōu)缺點,根據(jù)10KV中性點靈活接地方式提出了一種新型的35KV中性點靈活接地方案。

關(guān)鍵詞:35KV 中性點 靈活接地

0 引言

電力系統(tǒng)的中性點接地方式大致可分為兩類:中性點有效接地和中性點非有效接地。中性點有效接地方式包括中性點直接接地和經(jīng)低電阻、低電抗接地;中性點非有效接地方式包括中性點不接地、經(jīng)消弧線圈接地和經(jīng)高電阻接地。中性點接地方式的選擇是一個綜合性的技術(shù)問題,直接關(guān)系到電力設(shè)備的絕緣水平、過電壓水平、電網(wǎng)供電可靠性、通信干擾、接地保護方式、人身及設(shè)備安全等很多方面,是電力系統(tǒng)實現(xiàn)安全與經(jīng)濟運行的技術(shù)基礎(chǔ)。

1 35KV系統(tǒng)中性點靈活接地分析

我國6～35kV配電網(wǎng)具有數(shù)量龐大、分布面廣的特點,因此中性點接地方式的選擇對電網(wǎng)供電可靠性和安全運行的影響至關(guān)重要。目前,我國配電網(wǎng)中性點接地方式主要包括:中性點不接地、經(jīng)消弧線圈接地和電阻接地方式等。這三種接地方式優(yōu)缺點分析比較如下:

1.1 中性點不接地方式 優(yōu)點:發(fā)生單相接地故障時,故障電流較小,線電壓維持平衡,對用戶供電無大的影響,不必立即跳閘;有利于瞬時性故障自動熄弧,供電可靠性高;故障點耗散功率小,對人身及設(shè)備安全的威脅小;對通訊線路及信號系統(tǒng)干擾小。缺點:由于中性點沒有電荷釋放通路,長時間帶故障運行,容易引發(fā)間歇性弧光過電壓,非故障相電壓升高會引發(fā)PT諧振、斷線諧振等暫態(tài)過電壓,造成污閃、PT燒毀、多點接地故障等。

1.2 經(jīng)消弧線圈接地方式 優(yōu)點:在電網(wǎng)發(fā)生單相接地時產(chǎn)生感性電流以補償電容電流,使故障點殘流變小,達到自然熄弧、消除故障的目的。消弧線圈的使用,對抑制間歇性弧光過電壓,消除電磁式電壓互感器鐵芯飽和引起的諧振過電壓,降低線路故障跳閘率,避免單相接地擴大為相間短路,以及減少人身觸電和設(shè)備的損壞都有明顯的效果。缺點:消弧線圈接地只能降低間歇性弧光接地過電壓發(fā)生的概率而不能完全消除,調(diào)諧不當有可能發(fā)生工頻諧振。永久性單相接地故障時,電流小、故障特征不明顯,難以滿足繼電保護裝置靈敏度要求,不能真正實現(xiàn)故障線路和故障點的快速定位和隔離。

1.3 經(jīng)電阻接地方式 優(yōu)點:中性點電阻的阻尼作用使單相接地時電容充電的暫態(tài)電流受到抑制,基本消除了間歇性電弧過電壓的可能性,也可將其他類型的過電壓限制到較低的水平,使發(fā)生異地兩相接地的可能性減小。同時接地特征明顯,能滿足繼電保護靈敏度的要求。缺點:經(jīng)低電阻接地時,故障電流增加到數(shù)百安培,會引起地電位升高、通信干擾等問題。經(jīng)高阻接地電容電流不宜過大,一般不宜大于4～5安培,所以高阻接地的局限性較大。每次接地斷路器均立即跳開線路,降低供電可靠性(特別對架空線網(wǎng)絡(luò)),頻繁的分、合閘使斷路器及其他相關(guān)設(shè)備負擔重。

從上述比較可以看出,以自動調(diào)諧消弧線圈接地方式為代表的小電流接地方式,在供電可靠性、人身設(shè)備安全、電磁兼容性、故障點熄弧能力等方面都占有優(yōu)勢,但存在過電壓水平較高、故障選線困難等不足。中性點經(jīng)小電阻接地有利于限制過電壓水平、接地故障容易檢測,但小電阻接地方式下故障電流大,對人身設(shè)備安全和電磁兼容性的影響應予以重視。為了充分發(fā)揮經(jīng)消弧線圈和電阻接地方式的優(yōu)勢并克服其缺點,一種適用于10kV配電網(wǎng)可靈活調(diào)節(jié)的接地方式(即10kV配電網(wǎng)中性點靈活接地方式)被提出,后又經(jīng)過了改進,如圖1所示。改進后這種接地方式的工作原理為:電網(wǎng)正常運行時,消弧線圈和1200Ω接地電阻(由2個600Ω電阻串聯(lián)組成)并聯(lián),消弧線圈預調(diào)至最佳補償狀態(tài);當發(fā)生瞬時性單相接地故障時,消弧線圈直接補償,使故障電流小于一定值,并聯(lián)的1200Ω接地電阻可以抑制瞬時故障引起的過電壓,從而使系統(tǒng)繼續(xù)正常運行而不停止供電的同時降低線路設(shè)備受過電壓的沖擊;當發(fā)生永久性單相接地故障時,將接地電阻1200Ω改為600Ω,抑制間歇性弧光接地過電壓,并為故障選線提供特征明顯的零序有功電流,從而對過渡電阻小于3000Ω的單相接地故障進行選線。另外,接地電阻的接入,可有效區(qū)分虛幻接地與高過渡電阻接地。瞬時性單相接地故障時,消弧線圈直接補償,使故障電流小于一定值,并聯(lián)的1200Ω接地電阻可以抑制瞬時故障引起的過電壓,從而使系統(tǒng)繼續(xù)正常運行而不停止供電的同時降低線路設(shè)備受過電壓的沖擊;當發(fā)生永久性單相接地故障時,將接地電阻1200Ω改為600Ω,抑制間歇性弧光接地過電壓,并為故障選線提供特征明顯的零序有功電流,從而對過渡電阻小于3000Ω的單相接地故障進行選線。另外,接地電阻的接入,可有效區(qū)分虛幻接地與高過渡電阻接地。

目前的中性點靈活接地方式盡管可以一定程度上減弱故障暫態(tài)過電壓對設(shè)備的沖擊,并且選線精度也比諧振接地方式有所提高,但是諧振接地系統(tǒng)存在的諸如過電壓、殘流過大等一些不足也繼承了下來,需要對其進一步研究,提出新的靈活接地方案。

35kV新型靈活接地系統(tǒng)的中性點構(gòu)造方式如圖2所示。其中故障選線電阻Rxx的阻值為350Ω;并聯(lián)電阻Rdb的阻值為60Ω;L為消弧線圈;Rxx、L與系統(tǒng)中性點相連的開關(guān)為常開開關(guān),Rdb與系統(tǒng)中性點相連的開關(guān)為常閉開關(guān)。

整個新型靈活接地方式的工作原理為:電網(wǎng)正常狀態(tài)時,可采用預調(diào)節(jié)方式,對電網(wǎng)進行跟蹤測量,長期并接Rdb電阻以限制中性點位移電壓,并隨時為抑制故障時暫態(tài)過電壓做準備;當發(fā)生瞬時性接地故障時,消弧線圈經(jīng)過一定延時并在Rdb電阻退出前投入進行補償,隨后Rdb電阻立即退出,以實現(xiàn)抑制暫態(tài)過電壓與暫態(tài)殘流的目的,并使接地點電流大大減小,接地電弧很大程度上自行熄滅,而且恢復電壓上升速度大大減緩,電弧難以重燃;發(fā)生永久性接地故障時,短時并接選線電阻Rxx進行故障選線,配合接地保護及時排除故障。

2 結(jié)論

綜上所述,35kV配電網(wǎng)中性點靈活接地方式兼容了補償電容電流、抑制配電網(wǎng)內(nèi)部過電壓、實現(xiàn)故障選線三方面的優(yōu)點,是一種可綜合治理35kV配電網(wǎng)單相接地故障危害的新型接地方式。但目前的靈活接地方式在限制單相接地故障暫態(tài)過電壓與抑制故障暫態(tài)殘流方面還存在一些需要改進的地方,在接地方式上還沒有真正實現(xiàn)“靈活”,研究新型靈活接地方式還是十分必要的。

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