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地方電網(wǎng)中性點(diǎn)接地方式的分析與探討 |
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[ 通信界 / 葉文剛 / www.6611o.com / 2006/2/17 21:57:57 ] |
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葉文剛
（浙江省青田縣水利局，浙江青田323900）
摘 要：針對(duì)地方電網(wǎng)中性點(diǎn)不接地供電網(wǎng)系統(tǒng)的不斷擴(kuò)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(diǎn)接地方式、合理選擇電網(wǎng)中性點(diǎn)接地方式，已是關(guān)系到電網(wǎng)運(yùn)行可靠性關(guān)鍵的技術(shù)問題，文章就電網(wǎng)的中性點(diǎn)接地方式進(jìn)行分析和探討。
關(guān)鍵詞：供電系統(tǒng)；中性點(diǎn)接地；可靠性
The analysisofthe grounding－mode ofthe parochialpowersystem
YEWen－gang
（Zhejiang Provincial Qingtian Hydraulic Bureau，Qingtian 323900，China）
Abstract：The paper analyzesthe grounding mode aboutthe neutral pointofthe parochial powersystem．Itis one ofthe keytechnologies，which plays an importantrole in the maintenance of running reliability．Nowadays，respondingto the sustainedexpansion ofthe powersupply systems whose neutral pointisn’tearthed and therapidincrementofthefeedback cables，thesingle－phase capacitive current hasincreased greatly．So itisimportantthatan appropriated grounding mode should be cho－sen．
Key words：the systemof powersupplies；the grounding of neutral point；reliability
1 概 述
地方電網(wǎng)主要以35kV、10kV、6kV三個(gè)中壓網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成，網(wǎng)絡(luò)屬于中性點(diǎn)非有效接地系統(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。我國電氣設(shè)備設(shè)計(jì)規(guī)范中規(guī)定35kV電網(wǎng)如果單相接地電容電流大于10A，6～10kV電網(wǎng)如果接地電容電流大于30A，都需要采用中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地方式，而《城市電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)導(dǎo)則》（施行）第59條中規(guī)定“35kV、10kV城網(wǎng)，當(dāng)電纜線路較長、系統(tǒng)電容電流較大時(shí)，也可以采用電阻方式”。對(duì)中壓電網(wǎng)中性點(diǎn)接地方式，世界各國也有不同的觀點(diǎn)及運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，就我國而言，對(duì)此在理論界、工程界也是討論的熱點(diǎn)問題，在中壓電網(wǎng)改造中，其中性點(diǎn)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(diǎn)不同接地方式與供電可靠性
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(diǎn)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(yùn)行多年，但近幾年有部分區(qū)域采用中性點(diǎn)經(jīng)小電阻接地方式，為此本文對(duì)這兩種接地方式做一分析。
2．1 中性點(diǎn)經(jīng)小電阻接地方式
中性點(diǎn)經(jīng)小電阻接地方式中，一般選擇的電阻值較小。在系統(tǒng)單相接地時(shí)，控制流過接地點(diǎn)的電流在500A左右，也有的控制在100A左右，通過流過接地點(diǎn)的電流來啟動(dòng)零序保護(hù)動(dòng)作，切除故障線路。其特點(diǎn)是：
（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選擇。
（2）接地時(shí)，由于流過故障線路的電流較大，零序過流保護(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)，無論是永久性的還是非永久性的，均作用于跳閘，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
采用中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地方式，在系統(tǒng)發(fā)生單相接地時(shí)，流過接地點(diǎn)的電流較小，其特點(diǎn)是線路發(fā)生單相接地時(shí)，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(yùn)行2h。從實(shí)際運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)和資料表明，當(dāng)接地電流小于10A時(shí)，因消弧線圈的電感電流可抵消接地點(diǎn)流過的電容電流，電弧能自滅。對(duì)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(shì)，但因接地電流得到補(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，大大高于中性點(diǎn)經(jīng)小電阻接地方式，但中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地方式也存在著以下兩個(gè)問題。
（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補(bǔ)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(hù)無法檢測出已接地的故障線路。
（2）因目前運(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)，必須退出運(yùn)行才能調(diào)整，也沒有在線實(shí)時(shí)檢測電網(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)，所以不能很好地起到補(bǔ)償作用，仍出現(xiàn)弧光不能自滅及過電壓問題。
中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地方式存在的兩大缺點(diǎn)，也是兩大技術(shù)難題，多年來電力學(xué)者致力于解決這方面技術(shù)難題，隨著微電子技術(shù)、檢測技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，我國已研制生產(chǎn)出自動(dòng)跟蹤消弧線圈及單相接地選線裝置，并已投入實(shí)際運(yùn)行取得良好效果，現(xiàn)在正處在推廣應(yīng)用階段。
3 單相接地電容電流
因中性點(diǎn)不接地方式在中壓電網(wǎng)中，僅是一種短期的過渡方式，最終是要過渡到經(jīng)消弧線圈或小電阻接地方式，而在改造前要對(duì)電網(wǎng)中的電容電流進(jìn)行計(jì)算和測量，以便為改造提供技術(shù)數(shù)據(jù)。中壓電網(wǎng)單相接地電容電流有以下幾部分：
（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；
（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）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(jì)算：
式中： 為電網(wǎng)上單相接地電容電流之和，A； 為線路和電纜單相接地電容電流之和，A； 為系統(tǒng)中相與地間跨接的電容器產(chǎn)生的電容電流之和，A；k％配電設(shè)備造成的電網(wǎng)電容電流的增值，10 kV取16％、35 kV取13％。
在對(duì)電網(wǎng)單相電容電流計(jì)算的基礎(chǔ)上，為了準(zhǔn)確選擇和合理配置消弧線圈的容量，對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行中單相電容電流進(jìn)行實(shí)測是十分必要的，微機(jī)在線實(shí)時(shí)檢測裝置為實(shí)測網(wǎng)上單相電容電流提供了快速準(zhǔn)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(diǎn)位移電壓U0及中性點(diǎn)位移電流I0，根據(jù)下式計(jì)算出單相接地電容電流。
式中Ic為單相接地電容電流，A。
單相電容電流的檢測也可以采用偏置電容法和中性點(diǎn)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(dòng)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(jī)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(yùn)行實(shí)時(shí)調(diào)整補(bǔ)償量，這樣就不能保證電網(wǎng)始終處于過補(bǔ)償狀態(tài)，甚至導(dǎo)致系統(tǒng)諧振，并難以將故障發(fā)生時(shí)入地電流限制到最小。
我國研制微機(jī)自動(dòng)跟蹤消弧裝置始于20世 紀(jì)80年代，現(xiàn)已不斷完善形成系列產(chǎn)品，并配套接地自動(dòng)選線環(huán)節(jié)，有效的解決了中性點(diǎn)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(fù)荷，其可調(diào)電抗器為無級(jí)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(diǎn)，裝置采用消弧線圈串電阻接地方式，以抑制消弧線圈導(dǎo)致諧振的問題，其微機(jī)控制單元是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)跟蹤檢測、調(diào)節(jié)、選線的核心，系統(tǒng)的響應(yīng)時(shí)間小于20 s，有過補(bǔ)、欠補(bǔ)、最小殘流三種運(yùn)行方式。
計(jì)算機(jī)對(duì)運(yùn)行中的裝置進(jìn)行周期采樣，以獲得電網(wǎng)運(yùn)行的適時(shí)參數(shù)，并對(duì)系統(tǒng)電容電流、殘流進(jìn)行計(jì)算，根據(jù)設(shè)定值與計(jì)算值的偏差自動(dòng)調(diào)整電抗器的電感量，從而實(shí)現(xiàn)消弧線圈運(yùn)行在設(shè)定值上。選線裝置是通過計(jì)算機(jī)過對(duì)線路零序電流的采樣，計(jì)算機(jī)根據(jù)采樣電流的幅值和方向判斷接地線路，可達(dá)到準(zhǔn)確及時(shí)的檢出有接地故障的線路。
5 結(jié) 語
中壓電網(wǎng)的中性點(diǎn)接地方式在國內(nèi)也有不同的觀點(diǎn)，并已成為電網(wǎng)改造中的一個(gè)熱點(diǎn)問題，根據(jù)我國多年的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)及科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，解決了中壓電網(wǎng)中性點(diǎn)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(dòng)跟蹤消弧線圈及接地選線裝置的不斷完善和推廣應(yīng)用，為中壓電網(wǎng)中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地提供了技術(shù)保障。因此，在我國采用中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地方式可以說是我國中壓電網(wǎng)的發(fā)展方向。
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