中性點(diǎn)接地方式對(duì)配電網(wǎng)運(yùn)行可靠性影響分析

齊振東

國(guó)網(wǎng)湖北省電力有限公司丹江口市供電公司 湖北 十堰 442700

引言：當(dāng)前我國(guó)中壓電網(wǎng)的供電系統(tǒng)中,大部分為小電流接地系統(tǒng)(即中性點(diǎn)不接地或經(jīng)消弧線圈或電阻接地系統(tǒng))。中壓電網(wǎng)以35 KV、10KV、6 KV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),但是隨著供電網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展,特別是采用電纜線路的用戶日益增加,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。其中性點(diǎn)的接地方式問(wèn)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(wèn)題。

1 中性點(diǎn)接地方式

1.1 中性點(diǎn)有效接地 我國(guó)110k V 及以上電網(wǎng)一般采用大電流接地方式,即中性點(diǎn)有效接地方式,這樣中性點(diǎn)電位固定為地電位,發(fā)生單相接地故障時(shí),非故障相電壓升高不會(huì)超過(guò)1.4倍運(yùn)行相電壓;暫態(tài)過(guò)電壓水平也較低;故障電流很大,繼電保護(hù)能迅速動(dòng)作于跳閘,切除故障,系統(tǒng)設(shè)備承受過(guò)電壓時(shí)間較短。因此,大電流接地系統(tǒng)可使整個(gè)系統(tǒng)設(shè)備絕緣要求水平降低,從而大幅降低造價(jià)。

1.2 中性點(diǎn)非有效接地 6～35k V 配電網(wǎng)一般采用小電流接地方式,即中性點(diǎn)非有效接地方式。近幾年來(lái)兩網(wǎng)改造,使中、小城市6～35k V 配電網(wǎng)電容電流有很大的增加,如不采取有效措施,將危及配電網(wǎng)的安全運(yùn)行。中性點(diǎn)非有效接地方式主要可分為以下三種：不接地、經(jīng)消弧線圈接地及經(jīng)電阻接地。

2 中性點(diǎn)非有效接地方式對(duì)配電網(wǎng)可靠性的影響

2.1 中性點(diǎn)經(jīng)小電阻接地方式

(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)備絕緣等級(jí)要求較低,其耐壓水平可以按相電壓來(lái)選擇。

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

(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(wú)論是永久性的還是非永久性的,均作用與跳閘,使線路的跳閘次數(shù)大大增加,嚴(yán)重影響了用戶的正常供電,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

(1)當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生接地時(shí),由于接地點(diǎn)殘流很小,且根據(jù)規(guī)程要求消弧線圈必須處于過(guò)補(bǔ)償狀態(tài),接地線路和非接地線路流過(guò)的零序電流方向相同,故零序過(guò)流、零序方向保護(hù)無(wú)法檢測(cè)出已接地的故障線路。

(2)因運(yùn)行在中壓電網(wǎng)的消弧線圈大多為手動(dòng)調(diào)匝的結(jié)構(gòu),必須在退出運(yùn)行才能調(diào)整,也沒(méi)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)行中不能根據(jù)電網(wǎng)電容電流的變化及時(shí)進(jìn)行調(diào)節(jié),所以不能很好的起到補(bǔ)償作用,仍出現(xiàn)弧光不能自滅及過(guò)電壓?jiǎn)栴}。

3 中性點(diǎn)接地方式對(duì)配電網(wǎng)故障的影響

3.1 對(duì)短時(shí)和長(zhǎng)時(shí)停電次數(shù)的影響 (1)對(duì)短時(shí)停電次數(shù)的影響。在架空網(wǎng)絡(luò)配電網(wǎng)時(shí),采用中性點(diǎn)小電阻的接地方式,如果出現(xiàn)接地重合不成功的問(wèn)題,將會(huì)造成長(zhǎng)時(shí)間停電的影響;如果接地方式出現(xiàn)了永久性故障的問(wèn)題,故障電路會(huì)先出現(xiàn)短時(shí)停電。

(2)對(duì)長(zhǎng)時(shí)停電次數(shù)的影響。架空網(wǎng)絡(luò)配電網(wǎng)之中會(huì)導(dǎo)致長(zhǎng)時(shí)間停電的結(jié)果,只有中心點(diǎn)接地方式不管是選擇小電流或者小電阻都只有在永久性故障下才會(huì)發(fā)生。而在電纜網(wǎng)絡(luò)配電網(wǎng)中,如果在投入重合閘的情況下,采用小電流的接地方式,抑或應(yīng)用小電阻的接地方式,則只有在永久性故障下才會(huì)造成長(zhǎng)時(shí)間停電;而如果不投入重合閘的情況下,采用小電阻的接地方式,不僅時(shí)永久性故障會(huì)造成長(zhǎng)時(shí)間的停電,瞬時(shí)性故障也可以。

3.2 對(duì)停電時(shí)間的影響 小電流的接地方式與小電阻的接地方式對(duì)停電時(shí)間的影響完全不同。小電流的接地方式,其停電時(shí)間就比較短,因?yàn)橄到y(tǒng)能夠在產(chǎn)生故障后帶故障連續(xù)運(yùn)行兩小時(shí),而且在此期間能夠?qū)收线M(jìn)行在線查找,停電時(shí)間只包括部分查找故障的時(shí)間和修復(fù)故障的時(shí)間,甚至可能只需要故障修復(fù)的時(shí)間。

3.3 對(duì)短時(shí)和長(zhǎng)時(shí)停電用戶數(shù)的影響 (1)對(duì)短時(shí)停電用戶數(shù)的影響。如果采用小電阻的接地方式,并且重合閘投入,那么如果出現(xiàn)瞬時(shí)性故障,那么在故障線路上的所有用戶都將經(jīng)歷一次短時(shí)停電,而如果重合閘不投入,那么就沒(méi)有用戶會(huì)短時(shí)停電。而如果采用的是小電流的接地方式,人工拉路就會(huì)造成所拉線路上的全部用戶經(jīng)歷一次短時(shí)停電。(2)對(duì)長(zhǎng)時(shí)停電用戶數(shù)的影響。在配電網(wǎng)中,如果應(yīng)用了配電自動(dòng)化系統(tǒng),要是這系統(tǒng)能夠在三分鐘實(shí)現(xiàn)健全區(qū)段負(fù)荷的轉(zhuǎn)移,就能夠極大的減少每次長(zhǎng)時(shí)間停電用戶數(shù)。線路的分段情況極大程度上決定具體減少的數(shù)量。

4 中性點(diǎn)非有效接地方式的選擇

4.1 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應(yīng)認(rèn)真地按《交流電氣裝置的過(guò)電壓保護(hù)和絕緣配合》(DL/T620-1997)標(biāo)準(zhǔn)的要求執(zhí)行,對(duì)架空線路電容電流在10 A以下可以采用不接地方式,而大于10 A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。

4.2 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400～1000 A,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。

4.3 配電網(wǎng)采用自動(dòng)跟蹤補(bǔ)償裝置 隨著城市配電網(wǎng)的迅速發(fā)展,電纜大量增多,電容電流達(dá)到300 A以上,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。