中壓電網(wǎng)中性點接地方式分析與探討

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　[摘要]針對中壓電網(wǎng)中性點不接地供電網(wǎng)系統(tǒng)的不斷擴大及電纜饋線回路的增加，單相接地電容電流也在不斷的增加，改造電網(wǎng)中性點接地方式、合理選擇電網(wǎng)中性點接地方式，已是關(guān)系到電網(wǎng)運行可靠性關(guān)鍵的技術(shù)問題，文中就電網(wǎng)的中性點接地方式進行分析和探討。

　　[關(guān)鍵詞]供電系統(tǒng)中性點接地可靠性

　　1、概述

　　中壓電網(wǎng)以35KV、10KV、6KV三個電壓電壓應用較為普遍，其均為中性點非接地系統(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，導致電網(wǎng)內(nèi)單相接地故障擴展為事故。我國電氣設(shè)備設(shè)計規(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，都需要采用中性點經(jīng)消弧線圈接地方式，而《城市電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計導則》（施行）第59條中規(guī)定“35KV、10KV城網(wǎng)，當電纜線路較長、系統(tǒng)電容電流較大時，也可以采用電阻方式”。因?qū)χ袎弘娋W(wǎng)中性點接地方式，世界各國也有不同的觀點及運行經(jīng)驗，就我國而言，對此在理論界、工程界也是討論的熱點問題，在中壓電網(wǎng)改造中，其中性點的接地方式問題，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、中性點不同的接地方式與供電的可靠性

　　在我國中壓電網(wǎng)的供電系統(tǒng)中，大部分為小電流接地系統(tǒng)（即中性點不接地或經(jīng)消弧線圈或電阻接地系統(tǒng)）。我國采用經(jīng)消弧線圈接地方式已運行多年，但近幾年有部分區(qū)域采用中性點經(jīng)小電阻接地方式，為此對這兩種接地方式作以分析，對于中性點不接地系統(tǒng)，因其是一種過度形式，其隨著電網(wǎng)的發(fā)展最終將發(fā)展到上述兩種方式。

　　2.1）中性點經(jīng)小電阻接地方式世界上以美國為主的部分國家采用中性點經(jīng)小電阻接地方式，原因是美國在歷史上過高的估計了弧光接地過電壓的危害性，而采用此種方式，用以泄放線路上的過剩電荷，來限制此種過電壓。中性點經(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，控制流過接地點的電流在500A左右，也有的控制在100A左右，通過流過接地點的電流來啟動零序保護動作，切除故障線路。其優(yōu)缺點是：

　　2.1.1.系統(tǒng)單相接地時，健全相電壓不升高或升幅較小，對設(shè)備絕緣等級要求較低，其耐壓水平可以按相電壓來選擇。

　　2.1.2.接地時，由于流過故障線路的電流較大，零序過流保護有較好的靈敏度，可以比較容易檢除接地線路。

　　2.1.3.由于接地點的電流較大，當零序保護動作不及時或拒動時，將使接地點及附近的絕緣受到更大的危害，導致相間故障發(fā)生。

　　2.1.4.當發(fā)生單相接地故障時，無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中性點經(jīng)消弧線圈接地方式

　　1916年發(fā)明了消弧線圈，并于1917年首臺在德國Pleidelshein電廠投運至今，已有84年的歷史，運行經(jīng)驗表明，其廣泛適用于中壓電網(wǎng)，在世界范圍有德國、中國、前蘇聯(lián)和瑞典等國的中壓電網(wǎng)均長期采用此種方式，顯著提高了中壓電網(wǎng)的安全經(jīng)濟運行水平。

　　采用中性點經(jīng)消弧線圈接地方式，在系統(tǒng)發(fā)生單相接地時，流過接地點的電流較小，其特點是線路發(fā)生單相接地時，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行2小時。從實際運行經(jīng)驗和資料表明，當接地電流小于10A時，電弧能自滅，因消弧線圈的電感的電流可抵消接地點流過的電容電流，若調(diào)節(jié)得很好時，電弧能自滅。對于中壓電網(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，但因接地電流得到補償，單相接地故障并不發(fā)展為相間故障。因此中性點經(jīng)消弧線圈接地方式的供電可靠性，大大的高于中性點經(jīng)小電阻接地方式，但中性點經(jīng)消弧線圈接地方式也存在著以下問題：

　　2.2.1.當系統(tǒng)發(fā)生接地時，由于接地點殘流很小，且根據(jù)規(guī)程要求消弧線圈必須處于過補償狀態(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、零序方向保護無法檢測出已接地的故障線路。

　　2.2.2.因目前運行在中壓電網(wǎng)的消弧線圈大多為手動調(diào)匝的結(jié)構(gòu)，必須在退出運行才能調(diào)整，也沒有在線實時檢測電網(wǎng)單相接地電容電流的設(shè)備，故在運行中不能根據(jù)電網(wǎng)電容電流的變化及時進行調(diào)節(jié)，所以不能很好的起到補償作用，仍出現(xiàn)弧光不能自滅及過電壓問題。

　　中性點經(jīng)消弧線圈接地方式存在的兩大缺點，也是兩大技術(shù)難題，多年來電力學者致力于解決這一技術(shù)難題，隨著微電子技術(shù)、檢測技術(shù)的發(fā)展和應用，我國已研制生產(chǎn)出自動跟蹤消弧線圈及單相接地選線裝置，并已投入實際運行取得良好效果，現(xiàn)在正處在推廣應用階段。

　　3、單相接地電容電流

　　因中性點不接地方式在中壓電網(wǎng)中，僅是一種短期的過渡方式，最終是要過度到經(jīng)消弧線圈或小電阻接地方式，而在改造前要對電網(wǎng)中的電容電流進行計算和測量，以給改造提供技術(shù)數(shù)據(jù)。中壓電網(wǎng)單相接地電容電流有以下幾部分構(gòu)成：

　　3.1.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。

　　3.2系統(tǒng)中相與地之間跨接的電容器產(chǎn)生的電容電流。

　　3.3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算：

　　ΣIc=（Σic1＋Σic2）（1＋k％）

　　式中：Σic電網(wǎng)上單相接地電容電流之和

　　ΣIc1線路和電纜單相接地電容電流之和

　　Σic2系統(tǒng)中相與地間跨接的電容器產(chǎn)生的電容電流之和

　　k％配電設(shè)備造成的電網(wǎng)電容電流的增值。10KV取16％、35KV取13％。

　　在對電網(wǎng)上單相電容電流計算的基礎(chǔ)上，為了準確選擇和合理配置消弧線圈的容量，對系統(tǒng)運行中單相電容電流進行實測是十分必要的，微機在線實時檢測裝置為實測網(wǎng)上單相電容電流提供了快速準確的手段，其原理是，檢測系統(tǒng)的不平衡電壓E0，并以一定的采樣周期檢測線電壓UAB，中性點位移電壓U0及中性點位移電流I0，根據(jù)下式計算出單相接地電容電流。

　　E0= U0＋I0×Xc

　　式中：Xc為系統(tǒng)對地容抗；

　　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

　　單相電容電流的檢測也可以采用偏置電容法和中性點外加電容法，在測試中，可以選用幾種不同容量的Cf（所加的偏置電容）測出幾組數(shù)據(jù)，利用移動平均值獲得單相接地電容電流，以減少測試中的誤差。

　　4、微機控制消弧裝置

　　人工調(diào)諧的消弧線圈，因不能隨著電網(wǎng)的運行實時調(diào)整補償量，這樣就不能保證電網(wǎng)始終處于過補償狀態(tài)，甚至導致系統(tǒng)諧振，并難以將故障發(fā)生時入地電流限制到最小。我國研制微機自動跟蹤消弧裝置始于80年代，現(xiàn)已不斷完善形成系列產(chǎn)品，并配套接地自動選線環(huán)節(jié)，有效的解決了中性點經(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。該裝置的Z型結(jié)構(gòu)接地變壓器，具有零序阻抗小，損耗低，并可帶二次負荷，其可調(diào)電抗器為無級連續(xù)可調(diào)鐵芯全氣隙結(jié)構(gòu)，具有調(diào)節(jié)特性好、線性度高、噪聲低等特點，裝置采用消弧線圈串電阻接地方式，以抑制消弧線圈導致諧振的問題，其微機控制單元是實現(xiàn)自動跟蹤檢測、調(diào)節(jié)、選線的核心，系統(tǒng)的響應時間小于20 s，由過補、欠補、最小殘流三種運行方式。

　　裝置在運行中計算機周期采樣，以獲得電網(wǎng)運行的適時參數(shù)，計算機對系統(tǒng)電容電流、殘流進行計算，根據(jù)設(shè)定值與計算值的偏差自動調(diào)整電抗器的電感量，從而實現(xiàn)消弧線圈運行在設(shè)定值上。選線裝置是通過計算機過對線路零序電流的采樣，計算機根據(jù)采樣電流的幅值和方向判斷接地線路，可達到準確及時的檢出有接地故障的線路。

　　結(jié)語

　　中壓電網(wǎng)的中性點接地方式在國內(nèi)也有不同的觀點，并已成為電網(wǎng)改造中的一個熱點問題，根據(jù)我國多年的運行經(jīng)驗及科學技術(shù)的進步，解決了中壓電網(wǎng)中性點經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)長期難以解決的技術(shù)難題。自動跟蹤消弧線圈及接地選線裝置的不斷完善和推廣應用，為中壓電網(wǎng)中性點經(jīng)消弧線圈接地提供了技術(shù)保障。為此，在我國采用中性點經(jīng)消弧線圈接地方式是我國中壓電網(wǎng)的發(fā)展方向。