中压电网中性点接地方式分析与探讨

2009-07-03 03:02邹道明
科教导刊 2009年30期
关键词:零序中性点弧线

邹道明

摘要针对中压电网中性不接地点供电网系统的不断扩大及电缆馈线回路的增加,单相接地电容电流也在不断增加,改造电网中性接地方式、合理选择中性接地方式,已是关系到电网运行可靠性关键的技术问题,本文就电网的中性点接地方式进行了分析和探讨。

关键词供电系统中性点接地可靠性

中图分类号:TM7文献标识码:A

1 概述

中压电网以35KV、10KV、6KV三个电压应用较为普遍,其均为中性点非接地系统,但随着供电网络的发展,特别是采用电缆线路的用户增加,使得系统单相接地电容电流不断增加,导致电网内单相接地故障扩展为事故,我国电气设备设计规范中规定,35KV电网如果单相接地电容电流大于10A,3KV-10KV电网如果接地电容电流大于30A,都需要采用中性点经消弧接地方式,而《城市电网规划设计导则》(施行)第59条中规定“35KV、10KV城网,当电缆线路较长,系统电容电流较大时,也可以采取电阻接地方式”。因对中压电网中性点接地方式,世界各国也有不同的观点及运行经验,就我国而言,在中压电网改造中,其中性点的接地方式问题,现已引起多方面的关注,面临着发展方向的决策问题。

2 中性点不同的接地方式与供电可靠性

在我国中压电网的供电系统中,大部分为小电流接地统(即中性点不接地系统或经消弧线圈、电阻接地系统)。我国采用经消弧线圈接地方式已运行多年,但近几年有部分区域采用中性点经小电阻接地方式,为此对这两种接地方式作以分析。对于中性点接地系统,因其是一种过渡方式,其随着电网的发展最终将发展为上述两种方式。

2.1 中性点经小电阻接地方式

使用此种方式的主要原因是充分考滤弧光接地过电压的危害性,用以迅速泄放线路上的过剩电荷,来限制此种过电压。中性点经小电阻接地方式中,一般选择电阻的值较小。在系统单相接地时,控制流过接地点的电流在500A左右,也有的控制在100A左右,通过流过接地点的电流来启动零序保护动作,切除故障线路。其优缺点是:

(1)系统单相接地时,健全相电压不升高或升幅较小,对设备绝缘系统要求较低,其耐压水平可以按相电压来选择。

(2)接地时,由于流过故障线路的电流较大,零序过流保护有较好的灵敏度,可以比较容易检除故障线路。

(3)由于接地点的电流较大,当零序保护动作不及时或拒动时,将使接地点及附近的绝缘受到更大的危害,导致相间故障发生。

(4)当发生单相接地故障时,无论是永久性的还是非永久性的,均作用跳闸,使线路的跳闸次数大大增加,严重影响了客户的正常供电,使其供电的可靠性下降。

2.2 中性点经消弧线圈接地方式

采用中性点经消弧接地方式,在系统发生单相接地时,流过接地点的电流较小,其特点是线路发生单相接地时,可不立即跳闸,按规程规定电网可带单相接地故障运行2小时,从实际运行经验和资料表明,当接地电流小于10A时,电弧能自灭,对于中压电网中日益增加的电缆馈电回路,虽接地故障的概率有上升的趋势,但因接地电流得到补偿,单相接地故障并不发展为相间故障,因此中性点经消弧线圈接地方式的供电可靠性大大的高于中性点经小电阻接地方式,但中性经消弧线圈接地方式也存在以下问题:

(1)当系统发生接地时,由于接地残留很小,且根据规程要求消弧线圈必需处于过补偿状态,接地线路和非接地线路流过的零序电流方向相同,故零序过流、零序方向保护无法检测出已接地的故障线路。

(2)因目前运行在中压电网的消弧线圈大多为手动调压的结构,必须在退出运行才能调整,也没有在线实时检测电网单相接地电容电流的设备,故在运行中不能很好的起到补偿作用,仍然出现弧光不能自灭的问题。

中性点经消弧线圈接地方式存在的两大缺点,也是两大技术难题,多年来电力学者致力于解决这一技术难题,随着微电子技术、检测技术的发展和应用,我国已研制生产出自动跟踪消弧线圈及单相接地选线装置,并已投于实际运行取得良好效果。

3 单相接地电容电流

因中性点不接地方式在中压电网中,仅是一种短期的过渡方式,最终是要度到经消弧线圈或小电阻接地方式,而在改造前要对电网中的电容电流进行计算和测量,以给改造提供技术依据。中压电网单相接地电容电流由以下几部分组成:

(1)系统中所有电气连接的全部线路(电缆线路、架空线路)的电容电流。(2)系统中相与地之间跨接的电容器产生的电容电流。(3)因变配电设备造成的电网电容电流的增值系统中的电容电流可按下式计算:%LIC=(%LiC1+%LiC2)(1+k%)式中:%LIC电网上单相接地电容电流之和%LiC1线路和电缆单相接地电容电流之和%LiC2系统中相与地之间跨接的电容器产生的电容电流之和k%变配电设备造成的电网电容电流的增值。10KV取16%,35KV取13%。

在对电网上单相电容电流计算的基础上,为了准确选择和合理配置消弧线圈的容量,对系统运行中单相电容电流进行实测是十分必要的。微机在线实时检测装置为实测网上单相电容电流提供了快速准确的手段,其原理(下转第147页)(上接第145页)是检测系统的不平衡电压E0,并以一定的采样周期检测线电压UAB,中性点位移电压U0及中性点位移电流I0,根据下式计算出单相接地电容电流。E0=U0+I0*Xc式中:Xc为系统对地容抗,因Xc=(E0-U0)/I0,则Ic=U相/Xc=U相*I0/(E0-U0),式中:Ic为单相接地电容电流。单相接地电容电流的检测也可以采用偏置电容法和中性点外加电容法,在测试中,可以选择几中不同容差的Cf(所加的偏置电容)测出几组数据,利用移动平均值获得单项接地电容电流,以减少测试中的误差。

4 微机控制消弧装置

人工调谐的消弧线圈,因不能随着电网的运行实时调整补偿量,这样就不能保证电网始终处于过补偿状态,甚至导致系统谐振,并难以将故障发生时入地电流限制到最小。随着微机自动跟踪装置不断完善,并配接地自动选线装置,有效的解决了中性点经消弧线圈接地方式的电网长期难以解决的技术问题。

微机控制消弧装置在运行中计算机周期采样,以获得电网运行的适时参数,计算机对系统电容电流、残流进行计算,根据设定值与计算值的偏差,自动调整电抗器的电感量,从而实现消弧线圈运行在设定值上。同时,选线装置通过计算机对线路零序电流的采样,根据采样电流的幅值和方向判断接地线路,可达到准确及时核出有接地故障的线路。

5结语

中压电网的中性点接地方式在国内也有不同的观点,并已成为电网改造中的热点问题,根据我国多年的运行经验及科技的进步,解决了中压电网中性点经消弧线圈接地系统长期难以解决的技术难题。自动跟踪消弧线圈及接地选线装置的不断完善和推广应用,为中压电网中性点经消弧线圈接地提供了技术保障。为此,在我国采用中性点经消弧线圈接地方式是我国电网的方向。

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