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潘永志:配電網中性點接地方式分析及選擇

中國煤炭新聞網 2019/11/14 11:21:32    論文專區
   
       電力系統中性點接地方式是一個涉及電力系統許多方面的綜合性技術課題,它不僅涉及到電網本身的安全可靠性、過電壓絕緣水平的選擇,而且對通訊干擾、人身安全有重要影響。
       1、中性點不同接地方式的比較
  (1)中性點不接地的配電網。中性點不接地方式,即中性點對地絕緣,結構簡單,運行方便,不需任何附加設備,投資省,適用于農村10kV架空線路長的輻射形或樹狀形的供電網絡。該接地方式在運行中,若發生單相接地故障,流過故障點的電流僅為電網對地的電容電流,其值很小,需裝設絕緣監察裝置,以便及時發現單相接地故障,迅速處理,避免故障發展為兩相短路,而造成停電事故。
  中性點不接地系統發生單相接地故障時,其接地電流很小,若是瞬時故障,一般能自動消弧,非故障相電壓升高不大,不會破壞系統的對稱性,可帶故障連續供電2h,從而獲得排除故障時間,相對地提高了供電的可靠性。
  (2)中性點經傳統消弧線圈接地。采用中性點經消弧線圈接地方式,即在中性點和大地之間接入一個電感消弧線圈,在系統發生單相接地故障時,利用消弧線圈的電感電流對接地電容電流進行補償,使流過接地點的電流減小到能自行熄弧范圍,其特點是線路發生單相接地時,按規程規定電網可帶單相接地故障運行2h。對于中壓電網,因接地電流得到補償,單相接地故障并不發展為相間故障,因此中性點經消弧線圈接地方式的供電可靠性,大大的高于中性點經小電阻接地方式。
  (3)中性點經電阻接地。中性點經電阻接地方式,即中性點與大地之間接入一定阻值的電阻。該電阻與系統對地電容構成并聯回路,由于電阻是耗能元件,也是電容電荷釋放元件和諧振的阻壓元件,對防止諧振過電壓和間歇性電弧接地過電壓,有一定優越性。在中性點經電阻接地方式中,一般選擇電阻的阻值較小,在系統單相接地時,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。
       2、自動跟蹤補償消弧線圈
  自動跟蹤補償消弧線圈按改變電感方法的不同,大致可分為調匝式、調氣隙式、調容式、調直流偏磁式、可控硅調節式等。
  (1)調匝式自動跟蹤補償消弧線圈。調匝式消弧線圈是將繞組按不同的匝數抽出分接頭,用有載分接開關進行切換,改變接入的匝數,從而改變電感量。調匝式因調節速度慢,只能工作在預調諧方式,為保證較小的殘流,必須在諧振點附近運行。
  (2)調氣隙式自動跟蹤補償消弧線圈。調氣隙式電感是將鐵心分成上下兩部分,下部分鐵心同線圈固定在框架上,上部分鐵心用電動機,通過調節氣隙的大小達到改變電抗值的目的。它能夠自動跟蹤無級連續可調,安全可靠。其缺點是振動和噪聲比較大,在結構設計中應采取措施控制噪聲。這類裝置也可以將接地變壓器和可調電感共箱,使結構更為緊湊。
  (3)調容式消弧補償裝置。通過調節消弧線圈二次側電容量大小來調節消弧線圈的電感電流,二次繞組連接電容調節柜,當二次電容全部斷開時,主繞組感抗最小,電感電流最大。二次繞組有電容接入后,根據阻抗折算原理,相當于主繞組兩端并接了相同功率、阻抗為K2倍的電容,使主繞組感抗增大,電感電流減小,因此通過調節二次電容的容量即可控制主繞組的感抗及電感電流的大小。電容器的內部或外部裝有限流線圈,以限制合閘涌流。電容器內部還裝有放電電阻。
  (4)調直流偏磁式自動跟蹤補償消弧線圈。在交流工作線圈內布置一個鐵心磁化段,通過改變鐵心磁化段磁路上的直流勵磁磁通大小來調節交流等值磁導,實現電感連續可調。
  直流勵磁繞組采取反串連接方式,使整個繞組上感應的工頻電壓相互抵消。通過對三相全控整流電路輸出電流的閉環調節,實現消弧線圈勵磁電流的控制,利用微機的數據處理能力,對這類消弧線圈伏安特性上固有的不大的非線性實施動態校正。
  (5)可控硅調節式自動跟蹤補償消弧線圈。該消弧系統主要由高短路阻抗變壓器式消弧線圈和控制器組成,同時采用小電流接地選線裝置為配套設備,變壓器的一次繞  組作為工作繞組接入配電網中性點,二次繞組作為控制繞組由2個反向連接的可控硅短路,可控硅的導通角由觸發控制器控制,調節可控硅的導通角由0~180°之間變化,使可控硅的等效阻抗在無窮大至零之間變化,輸出的補償電流就可在零至額定值之間得到連續無極調節。可控硅工作在與電感串聯的無電容電路中,其工況既無反峰電壓的威脅,又無電流突變的沖擊,因此可靠性得到保障。
       3、中性點接地方式的選擇
  (1)配電網中性點采用傳統的小電流接地方式。配電網采用小電流接地方式應認真地按《交流電氣裝置的過電壓保護和絕緣配合》(DL/T620-1997)標準的要求執行,對架空線路電容電流在10A以下可以采用不接地方式,而大于10A時,應采用消弧線圈接地方式。采用消弧線圈時應按要求調整好,使中性點位移電壓不超過相電壓的15%,殘余電流不宜超過10A。消弧線圈宜保持過補償運行。
  (2)配電網中性點經低電阻接地。對電纜為主的系統可以選擇較低的絕緣水平,以利節約投資,但是對以架空線為主的配電網因單相接地而引起的跳閘次數則會大大增加。
  對以電纜為主的配電網,其電容電流達到150A以上,故障電流水平為400~1000A,可以采用這種接地方式。采用低電阻方式時,對中性點接地電阻的動熱穩定應給予充分的重視,以保證運行的安全可靠。
  (3)配電網采用自動跟蹤補償裝置。隨著城市配電網的迅速發展,電纜大量增多,電容電流達到300A以上,而且由于運行方式經常變化,特別是電容電流變化的范圍比較大,用手動的消弧線圈已很難適應要求,采用自動快速跟蹤補償的消弧線圈,并配合可靠的自動選線跳閘裝置,可以將電容電流補償到殘流很小,使瞬時性接地故障自動消除而不影響供電。而對于系統中永久性的接地故障,一方面通過消弧系統的補償來降低接地點電流,防止發生多相短路;另一方面,通過選線裝置正確選出接地線路并在設定的時間內跳閘,避免了系統設備長時間承受工頻過壓。因此,該接地方式綜合了傳統消弧線圈接地方式跳閘率低、接地故障電流小的優點和小電阻接地方式對系統絕緣水平要求低、容易選出接地故障線路的優點,是比較合理和很有發展前景的中性點接地方式。
       4、結束語
  各地區應該根據當地配電網的發展水平、電網結構特點,從長遠的發展觀點,因地制宜地確定配電網中性點接地方式。

作者:陜鋼集團龍鋼公司 潘永志      編 輯:一鳴
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