电力系统中性点运行方式的探讨

张　辉

摘要:电力系统中性点接地方式是一个步及电力系统许多方面的综合性技术课题,它不仅涉及到电网本身的安全可靠性,过电压绝缘水平的选择,而且对通讯干扰、人身安全有重要影响。

关键词:电力系统;中性点

1 电力系统中性点接地方式的分类

电力系统中性点接地方式有两大类,一类是中性点直接接地或经过低阻抗接地,称为大接地电流系统,另一类是

中性点不接地,经过消弧线圈或高阻抗接地,称为小接地电流系统。其中采用电广泛的是中性点接地,中性点经过消弧线圈接地和中性点直接接地等三种方式。

1.1中性点不接地系统

中性点不接地方式,即中性点对地绝缘,结构简单,运行方便,不需任何附加设备,投资省、适用于农村10KV架空线路长的辐射形或树状形的供电网络。当中性点不接地的系统中发生一相接地时,接在相间电压上的受电器的供电并未遭到破坏,它们可以继续运行,但是这种电网长期在一相接地的状态下运行,也是不能允许的,因为这时非故障电压升高,绝缘薄弱点很可能被击穿,而引起两相接地短路,将严重地损坏电气设备。所以,在中性点不接电网中,必须设专门的监察装置,以便使运行人员及时地发现一相接地故障,从而切除电网中的故障部分。在中性点不接地系统中,当接地的电容电流较大时,在接地处引起的电弧就很难自行熄灭,在接地处还可能出现所谓间隙电弧,即周期地熄灭火与重燃的电弧。由于电网是一个具有电感和电容的振荡回路,间歇电弧将引起相对地的过电压,其数值可达(2.5-3)UX,这种过压会传输到接地点有直接电连接的整个电网上,更容易引起另一相对地击穿,而形成两相接地短路。

在电压为3-10KV的电力网中,一相接地时的电容电流不允许大于30A,否则,电弧不能自行熄灭,在20-60KV电压级的电力网中,间歇电弧所引起的过电压,数值更大,对于没设备绝缘更为危险,而且由于电压较高,电弧更难自行熄灭,因此,在这些电网中,规定一相接地电流不得大于10A。

1.2中性点经消弧线圈接地系统

当一相接地电容电流超过了上述的允许值时,可以用中性点经消弧线圈接地的方法来解决,该系统即称为中性点经消弧线圈接地系统。

采用中性点消弧线圈接地方式,即在中性点和大地之间接入一个电感消弧线圈,消弧线圈主要带有气隙的铁芯和套在铁芯上的绕阻组成,它们被放在充满变压器油的油箱内,绕组的电阻很小,电抗很大。消弧线圈的电感,可用改变接入绕组的匝数加以调节,显然,在正常的运行状态下,由于系统中性点的电压三相不对称电压,数值很小,所以通过消弧线圈的电流也很小,采用过补偿方式,即使系统的电容电流突然的减少(如某回线路切除)也不会引起谐振,而是离谐振点更远。

在系统发生单相接地故障时,利用消弧线圈的电感电流对接地电容电流进行补偿,使流过接地点的电流减小到能自行熄弧范围,其特点是线路发生单相接地时,按规程规定电网可带单相接地故障运行2小时,对于中压电网,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。在中性点经消弧线圈接地的系统中,一相接地和中性点不接地系统一样,故障相对地电压为零,非故障相对地电压升高至倍,三相线电压仍然保持对称和大小不变,所以也允许暂时运行,但不得超过两小时,消弧线圈的作用对瞬时性接地系统故障尤为重要,因为它使接地处的电流大大减小,电弧可能自动熄灭。接地电流小,还可减轻对附近弱点线路的影响。在中性点消弧线圈接地的系统中,各相对绝缘和中性点不接地系统一样,也必须按线电压设计。

1.3中性点直接接地系统

中性点经电阻接地方式,即中性点与大地之间接入一定阻值的电阻,该电阻与系统对地电容构成并联回路,由于电阻是耗能元件,也是电容电荷释放元件和谐振的阻压元件,对防止谐振过电压和间歇性电弧接地过电压,有一定的优越性。

中性点的电位在电网的任何工作状态下均保持为零,在这种系统中,当生一相接地时,这一相直接经过接地点和接地的中性点短路,一相接地短路电流的数值最大,因而应立即使继电保护动作,将故障部分切除。

中性点直接接地或经过电抗器接地系统,在发生一相接地故障时,故障的送电线被切断,因而使用户的供电中断,运行经验表明,在1000V以上的电网中,大多数的一相接地故障,尤其是架空送电线路的一相接地故障,大都具有瞬时的性质,在故障部分切除后,接地处的绝缘可能迅速恢复,而送电线可以立即恢复工作。目前在中性点直接接地的电网内,为了提高供电可靠性,均装设自动重合闸装置,在系统一相接地线路切除后,立即自动重合,再试送一次,如为瞬时故障,送电即可恢复。

中性点直接接地的主要优点是它在发生一相接地故障时,非故障相对电压不会增高,因而各相对地绝缘即可按相对地电压考虑,电网的电压愈高,经济效果愈大,而且在中性点不接地或经消弧线圈接地的系统中,单相接地电流往往比正常负荷电流小得多,因而要实现有选择性的接地保护就比较困难,但在中性点直接接地系统中,实现就比较困难,但在中性点直接接地系统中,实现就比较容易,由于接地电流较大,继电保护一般都能迅速而准确地切除故障线路,且保护装置简单,工作可靠。

2目前我国电力系统中性点的运行方式

目前我国电力系统中性点的运行方式,大体是:

2.1对于6-10KV系统,由于设备绝缘水平按线电压考虑对于设备造价影响不大,为了提高供电可靠性,一般均采用中性点不接地或经消弧线圈接地的方式。

2.2对于110KV及以上的系统,主要考虑降低设备绝缘水平,简化继电保护装置,一般均采用中性点直接接地的方式,并采用送电线路全线架设避雷线和装机自动重合闸装置等措施,以提高供电可靠性。

2.320-60KV的系统,是一种中间情况,一般一相接地时的电容电流不很大,网络不很复杂,设备绝缘水平的提高或降低对于造价影响不很显著,所以一般均采用中性点经消弧线圈接地方式。

2.41KV以下的电网的中性点采用不接地方式运行,但电压为380/220V的系统,采用三相五线制,零线是为了取得机电压,地线是为了安全。

结束语。各地应根据当地配电网的发展水平,电网结构特点,从长远的发展观点,因地制宜地确定配电网中性点接地方式。