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【摘 要】随着现代电力工程技术的发展,我国在电力系统方面的研究取得很大的进步。目前,我国的低压配电网系统绝大多数为小电流故障系统,因此对电力系统中性点接地方式分析研究是一项重要技术。本文通过对小电流接地系统的中性点接地方式、单相接地故障情况及其保护方法以及国内配电网接地方式的现状等进行简要的分析,进一步加深配电网中性点接地方式选择的理解。
【关键词】小电流;系统;接地
一、电力系统中性点接地方式
为了保证电力网或者电力设备的正常运行以及工作人员的人身安全,人为地使电力网及其某个设备的某一特定地点通过导体与大地做良好的连接,称之为接地。这一类的接地有很多种方式,其中工作接地是极为重要的接地方式之一。工作接地的目的是为了保证电气设备在正常或故障状态下都能够可靠工作而采取的措施。由于工作接地一般是通过电气设备的中性点来实现的,所以又称之为电力系统中性点接地。而电力网的中性点接地方式,是一个涉及面很广的问题。它对于电力系统的供电可靠性、设备的绝缘水平、断路器等高压电器的选择、继电保护、通信干扰以及系统稳定性等诸多方面产生不同程度的影响。通常对于10kv配电网的中性点接地方式有:中性点不接地方式(小电流接地);中性点经消弧线圈接地方式;中性点小电阻接地方式(大电流接地)。
二、中性点不接地方式
中性点不接地方式是指中性点没有人为与大地相连接。而实质上这种接地方式的电力系统是通过对地电容接地的。当其正常运行时,各相对地电压是对称的。当中性点不接地系统发生单相接地故障时,故障点的电流主要为电容电流,另外除了非故障相对地电压升高之外,相电压和线电压均维持不变,故其三相之间的线电压仍然是对称的,且承受线电压的电气设备并未遭到破坏,仍可以继续运行一段时间,从而提高了供电可靠性。但由于此时非故障相的对地电压升高到接近线电压,绝缘薄弱点很可能被击穿(即发生闪络),造成相间接地短路,故此种状态下系统不宜长期运行。
随着现代电网的发展,该种接地方式逐步成为一种过渡形式。因为在该接地系统中,当其发生单相接地故障时,虽然在接地电容电流较小时,接地点的电弧可以瞬间熄灭,但当接地电容电流值(一般为10A)较大时,在接地处引起的电弧很难自行熄灭,甚至产生稳定电弧或间歇性电弧(周期性地熄灭与重燃的电弧),这将及大地危害整个电网的安全稳定运行。
三、中性点经消弧线圈接地方式
中性点经消弧线圈接地方式是指小电流接地系统中一个或多个中性点经消弧线圈与大地连接,消弧线圈的稳态工频感性电流,对电网稳态工频容性电流进行调谐,故也称之为谐振接地。当发生单相接地故障时,接地故障相与消弧线圈构成回路,接地故障相接地电流中增加的感性电流与消弧線圈中的容性电流方向相反,互相补偿,减少了接地故障点的故障电流,使电弧易于自行熄灭,从而避免了由此而引发的各种危害,提高了供电的可靠性。电力系统中性点经消弧线圈接地时,一般有三种补偿方式,即全补偿方式、欠补偿方式和过补偿方式。
四、中性点经电阻接地方式
中性点经电阻接地方式是指电力系统中性点与大地之间接入一定电阻值的电阻。中性点经电阻接地,按照限制接地电流大小的要求不同,分为高、中、低值电阻接地方式三种情况。接地电阻与系统对地电容构成并联回路,在防止谐振过电压和间歇性电弧接地过电压方面有一定的优越性。
由于可以抑制电弧接地时所产生的过电压,且人为的增加了有功电流,使得选择性接地保护更易实现。而且现在城市配电网系统逐步改造成为“手拉手”、环网供电网络,且电源的供给逐步改造成为两路或多路,因此逐步形成依靠加强电网结构、调度控制和配网自动化来保证其供电可靠性。
五、我国配电网中性点接地现状
80年代中后期,为适应城区电网的迅速发展,特别是电缆大量使用以后,出现了大量10kv配电网经低电阻接地方式,电容电流相继增大,低电阻接地方式有所发展。该方式虽然比经消弧线圈接地方式的过电压水平要低,但反应出来的问题也较多,主要是供电可靠性下降,人身伤亡事故增加。1997年在安徽省合肥召开的学术年会上,各界学者达成共识:“配电网中性点接地方式的选择是极具综合性的技术问题,中性点不接地、谐振接地、电阻接地各有其优缺点,应综合电网具体条件,通过及时经济比较确定”。
针对这些研究讨论,原国家电力工业部做出如下规定:
3kv到10kv不直接连接发电机的系统和35kv、66kv系统,当单相接地故障电容电流不超过下列数值时,应采用不接地方式;当超过以下数值又需在接地故障条件下运行时,应采用消弧线圈接地方式:(1)3kv到10kv钢筋混泥土或金属塔架的架空线路构成的系统和所有35kv、66kv系统,10A;(2)3kv到10kv非钢筋混泥土或非金属塔架的架空线路构成的系统,当电压为:a)3kv和6kv时,30A;b)10kv时,20A;c)3kv至10kv电缆线路构成的系统,30A;6kV~35kV主要由电缆线路构成的送、配电系统,单相接地故障电容电流较大时,可采用低电阻接地方式,但应考虑供电可靠性要求、故障时瞬态电压、瞬态电流对电气设备的影响、对通信的影响和继电保护技术要求以及本地的运行经验等;
6kV和10kV配电系统以及发电厂厂用电系统,单相接地故障电容电流较小时,为防止谐振、间歇性电弧接地过电压等对设备的损害,可采用高电阻接地方式。
六、结语
综合以上分析,本着理论联系实际的原则,在理论研究的基础上,通过对实际运行经验的总结,我国在中性点接地方式上的选择应该实事求是,从实际出发,各中性点接地方式各有利弊,在实际运行情况中应因地制宜,针对不同的供电区域、供电需求、接线形式、供电可靠性等方面的不同合理选择接地方式的类型,确保电力系统安全稳定运行。
参考文献:
[1]要焕年,电压互感器铁磁谐振过电压
[2]董振亚,城市配电网中性点接地方式的发展与改进
[3]张丽华, 高等教育出版社. 《电力工程基础》第二版
[4]熊新银;张步涵,华中科技大学出版社. 《电气工程基础》第二版
国家电力行业标准DL/T620—1997《交流电气装置的过电压保护和绝缘保护》
【关键词】小电流;系统;接地
一、电力系统中性点接地方式
为了保证电力网或者电力设备的正常运行以及工作人员的人身安全,人为地使电力网及其某个设备的某一特定地点通过导体与大地做良好的连接,称之为接地。这一类的接地有很多种方式,其中工作接地是极为重要的接地方式之一。工作接地的目的是为了保证电气设备在正常或故障状态下都能够可靠工作而采取的措施。由于工作接地一般是通过电气设备的中性点来实现的,所以又称之为电力系统中性点接地。而电力网的中性点接地方式,是一个涉及面很广的问题。它对于电力系统的供电可靠性、设备的绝缘水平、断路器等高压电器的选择、继电保护、通信干扰以及系统稳定性等诸多方面产生不同程度的影响。通常对于10kv配电网的中性点接地方式有:中性点不接地方式(小电流接地);中性点经消弧线圈接地方式;中性点小电阻接地方式(大电流接地)。
二、中性点不接地方式
中性点不接地方式是指中性点没有人为与大地相连接。而实质上这种接地方式的电力系统是通过对地电容接地的。当其正常运行时,各相对地电压是对称的。当中性点不接地系统发生单相接地故障时,故障点的电流主要为电容电流,另外除了非故障相对地电压升高之外,相电压和线电压均维持不变,故其三相之间的线电压仍然是对称的,且承受线电压的电气设备并未遭到破坏,仍可以继续运行一段时间,从而提高了供电可靠性。但由于此时非故障相的对地电压升高到接近线电压,绝缘薄弱点很可能被击穿(即发生闪络),造成相间接地短路,故此种状态下系统不宜长期运行。
随着现代电网的发展,该种接地方式逐步成为一种过渡形式。因为在该接地系统中,当其发生单相接地故障时,虽然在接地电容电流较小时,接地点的电弧可以瞬间熄灭,但当接地电容电流值(一般为10A)较大时,在接地处引起的电弧很难自行熄灭,甚至产生稳定电弧或间歇性电弧(周期性地熄灭与重燃的电弧),这将及大地危害整个电网的安全稳定运行。
三、中性点经消弧线圈接地方式
中性点经消弧线圈接地方式是指小电流接地系统中一个或多个中性点经消弧线圈与大地连接,消弧线圈的稳态工频感性电流,对电网稳态工频容性电流进行调谐,故也称之为谐振接地。当发生单相接地故障时,接地故障相与消弧线圈构成回路,接地故障相接地电流中增加的感性电流与消弧線圈中的容性电流方向相反,互相补偿,减少了接地故障点的故障电流,使电弧易于自行熄灭,从而避免了由此而引发的各种危害,提高了供电的可靠性。电力系统中性点经消弧线圈接地时,一般有三种补偿方式,即全补偿方式、欠补偿方式和过补偿方式。
四、中性点经电阻接地方式
中性点经电阻接地方式是指电力系统中性点与大地之间接入一定电阻值的电阻。中性点经电阻接地,按照限制接地电流大小的要求不同,分为高、中、低值电阻接地方式三种情况。接地电阻与系统对地电容构成并联回路,在防止谐振过电压和间歇性电弧接地过电压方面有一定的优越性。
由于可以抑制电弧接地时所产生的过电压,且人为的增加了有功电流,使得选择性接地保护更易实现。而且现在城市配电网系统逐步改造成为“手拉手”、环网供电网络,且电源的供给逐步改造成为两路或多路,因此逐步形成依靠加强电网结构、调度控制和配网自动化来保证其供电可靠性。
五、我国配电网中性点接地现状
80年代中后期,为适应城区电网的迅速发展,特别是电缆大量使用以后,出现了大量10kv配电网经低电阻接地方式,电容电流相继增大,低电阻接地方式有所发展。该方式虽然比经消弧线圈接地方式的过电压水平要低,但反应出来的问题也较多,主要是供电可靠性下降,人身伤亡事故增加。1997年在安徽省合肥召开的学术年会上,各界学者达成共识:“配电网中性点接地方式的选择是极具综合性的技术问题,中性点不接地、谐振接地、电阻接地各有其优缺点,应综合电网具体条件,通过及时经济比较确定”。
针对这些研究讨论,原国家电力工业部做出如下规定:
3kv到10kv不直接连接发电机的系统和35kv、66kv系统,当单相接地故障电容电流不超过下列数值时,应采用不接地方式;当超过以下数值又需在接地故障条件下运行时,应采用消弧线圈接地方式:(1)3kv到10kv钢筋混泥土或金属塔架的架空线路构成的系统和所有35kv、66kv系统,10A;(2)3kv到10kv非钢筋混泥土或非金属塔架的架空线路构成的系统,当电压为:a)3kv和6kv时,30A;b)10kv时,20A;c)3kv至10kv电缆线路构成的系统,30A;6kV~35kV主要由电缆线路构成的送、配电系统,单相接地故障电容电流较大时,可采用低电阻接地方式,但应考虑供电可靠性要求、故障时瞬态电压、瞬态电流对电气设备的影响、对通信的影响和继电保护技术要求以及本地的运行经验等;
6kV和10kV配电系统以及发电厂厂用电系统,单相接地故障电容电流较小时,为防止谐振、间歇性电弧接地过电压等对设备的损害,可采用高电阻接地方式。
六、结语
综合以上分析,本着理论联系实际的原则,在理论研究的基础上,通过对实际运行经验的总结,我国在中性点接地方式上的选择应该实事求是,从实际出发,各中性点接地方式各有利弊,在实际运行情况中应因地制宜,针对不同的供电区域、供电需求、接线形式、供电可靠性等方面的不同合理选择接地方式的类型,确保电力系统安全稳定运行。
参考文献:
[1]要焕年,电压互感器铁磁谐振过电压
[2]董振亚,城市配电网中性点接地方式的发展与改进
[3]张丽华, 高等教育出版社. 《电力工程基础》第二版
[4]熊新银;张步涵,华中科技大学出版社. 《电气工程基础》第二版
国家电力行业标准DL/T620—1997《交流电气装置的过电压保护和绝缘保护》