不接地系統(tǒng)接地選線分析

賴 超，徐 婷

(長沙有色冶金設(shè)計(jì)研究院有限公司 湖南 長沙 410019）

1 中低壓配電系統(tǒng)的接地方式及特點(diǎn)

1.1 中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)

對(duì)經(jīng)容抗接地系統(tǒng)，實(shí)際上是中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)。此容抗性系統(tǒng)是由電網(wǎng)中的電纜線路、電動(dòng)機(jī)、變壓器以及架空線路對(duì)耦合電容所的組成。如果單相接地發(fā)生故障時(shí)，發(fā)生故障的故障點(diǎn)電流通過為單相接地電容電流。在發(fā)生單相接地故障時(shí)，非故障相抵地電壓升高，而相間電壓未能遭到破壞，所以不會(huì)影響三相電設(shè)備的供電。在電網(wǎng)接地發(fā)生故障時(shí)，因單相接地電容電流不大，所引起的熱效應(yīng)為電網(wǎng)各元件的絕緣所能承受，在故障狀態(tài)仍然可以運(yùn)行1～2小時(shí)。

目前，我國中壓電網(wǎng)普遍采用中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)，并積累了相當(dāng)多的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，但要求：電纜線路的組成系統(tǒng)，接地電容電流且不大于30A。

1.2 中性點(diǎn)經(jīng)電阻接地系統(tǒng)

根據(jù)經(jīng)中性點(diǎn)接地電阻限制后的接地電流大小，可分為經(jīng)高阻接地和經(jīng)低阻接地二種方式。①中性點(diǎn)經(jīng)高阻接地方式。當(dāng)供配電系統(tǒng)采用中性點(diǎn)經(jīng)高阻接地后，其特點(diǎn)是使流過接地點(diǎn)的電阻性電流不小于電容性電流，系統(tǒng)可以帶接地故障運(yùn)行。與中性點(diǎn)不接地方式相比，高阻接地可以簡化接地故障的檢測手段，降低過電壓水平。②中性點(diǎn)經(jīng)低阻接地方式?！痘鹆Πl(fā)電廠廠用電設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)定》中明確，高壓廠用電系統(tǒng)的接地電容電流大于7A時(shí)，中性點(diǎn)宜采用低阻接地方式。

1.3 中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)

二次側(cè)電阻以及消弧線圈，補(bǔ)償電容電流，接地點(diǎn)的綜合電流保持在10A以下，并達(dá)到自動(dòng)熄弧、持續(xù)保持供電的目的。這一方式的保護(hù)和運(yùn)行比較復(fù)雜，接地裝置投資較高。

1.4 中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)

中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)屬大接地短路電流系統(tǒng)，220kV及以上系統(tǒng)采用中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)[1]。

2 中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)的保護(hù)方式

中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)配置簡單，發(fā)生單相接地時(shí)故障時(shí)，故障點(diǎn)的電流很小，三相之間的線電壓仍保持對(duì)稱，允許帶故障運(yùn)行2小時(shí)，供電連續(xù)性好，因此，在中壓配電系統(tǒng)中廣泛采用。

（1）中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)在單相接地故障時(shí)的特點(diǎn)。如下圖1示，當(dāng)C相接地時(shí)，C相對(duì)地電壓為零，非故障A、B相電壓增大為額定電壓的倍。三相中的負(fù)荷和線電壓是對(duì)稱的。

圖1不接地系統(tǒng)單相接地故障示意圖

各相電壓為：

由非故障相流向故障點(diǎn)的電容電流為：

故障點(diǎn)電容電流為A、B兩相電容電流矢量和：

上述關(guān)系可由如下向量圖表示：

圖2 C相接地時(shí)向量圖

對(duì)于一個(gè)具體中壓供配電系統(tǒng)，有電源和多條饋線，其示例接線圖如下：

圖3 不接地系統(tǒng)單相接地故障電容電流分布圖

從圖中看出，每一條饋線和電源均有電容存在，忽略線路阻抗，當(dāng)饋線ⅢC相接地時(shí)，電壓為與全系統(tǒng)C相對(duì)地，全系統(tǒng)非故障相電容電流均流經(jīng)系統(tǒng)接地點(diǎn)。

對(duì)非故障饋線，如饋線Ⅰ，C相電容電流為零，A、B相流過本饋線的電容電流，在線路始端反映的零序電流為：

同樣，其它非故障線路上也存在相同的零序電流，其方向由母線指向線路。

在故障線路上，非故障A、B相流過本饋線的電容電流，該線路始端反映的零序電容電流為：

即故障線路零序電流為全系統(tǒng)非故障線路的非故障相對(duì)地電容電流的總和，其方向由線路指向母線。

由以上分析，可以得出以下結(jié)論：①在發(fā)生單相接地時(shí)，全系統(tǒng)都將出現(xiàn)零序電壓；②非故障線路上出現(xiàn)的零序電流，其值等于本線路各相對(duì)地電容電流的和，電流方向由母線指向線路；③故障線路上，零序電流等于系統(tǒng)中非故障線路各相對(duì)地電容電流的和，電流方向由線路指向母線[2]。

2.2 中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)單相接地的保護(hù)

根據(jù)單相系統(tǒng)接地特點(diǎn)進(jìn)行分析，采用如下的保護(hù)方式：①零序電壓保護(hù)。在母線上裝設(shè)絕緣監(jiān)測裝置，利用接地故障時(shí)出現(xiàn)的零序電壓，來判斷是否發(fā)生單相接地。②零序電流保護(hù)。利用故障線路的零序電流為最大的特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)有選擇性的保護(hù)。在實(shí)際應(yīng)用中，可能受系統(tǒng)規(guī)模、被保護(hù)的線路長度、零序電流的精度等因素的影響，會(huì)出現(xiàn)誤判斷情況。③零序功率方向保護(hù)。故障線路與非故障線路的零序方向不同的原理，實(shí)現(xiàn)有選擇性的保護(hù)。

[1]中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)《交流電氣裝置的過電壓保護(hù)和絕緣配合設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB/T50064-2014）；

[2]水利電力部西北電力設(shè)計(jì)院編《電力工程電氣設(shè)計(jì)手冊(cè)（電氣一次部分）》，水利電力出版社。