中性点接地方式对配电网运行可靠性影响分析

齐振东

国网湖北省电力有限公司丹江口市供电公司 湖北 十堰 442700

引言：当前我国中压电网的供电系统中,大部分为小电流接地系统(即中性点不接地或经消弧线圈或电阻接地系统)。中压电网以35 KV、10KV、6 KV三个电压应用较为普遍,其均为中性点非接地系统,但是随着供电网络的发展,特别是采用电缆线路的用户日益增加,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。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。

1 中性点接地方式

1.1 中性点有效接地 我国110k V 及以上电网一般采用大电流接地方式,即中性点有效接地方式,这样中性点电位固定为地电位,发生单相接地故障时,非故障相电压升高不会超过1.4倍运行相电压;暂态过电压水平也较低;故障电流很大,继电保护能迅速动作于跳闸,切除故障,系统设备承受过电压时间较短。因此,大电流接地系统可使整个系统设备绝缘要求水平降低,从而大幅降低造价。

1.2 中性点非有效接地 6～35k V 配电网一般采用小电流接地方式,即中性点非有效接地方式。近几年来两网改造,使中、小城市6～35k V 配电网电容电流有很大的增加,如不采取有效措施,将危及配电网的安全运行。中性点非有效接地方式主要可分为以下三种：不接地、经消弧线圈接地及经电阻接地。

2 中性点非有效接地方式对配电网可靠性的影响

2.1 中性点经小电阻接地方式

(1)系统单相接地时,健全相电压不升高或升幅较小,对设备绝缘等级要求较低,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,可以比较容易检除接地线路。

(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,均作用与跳闸,使线路的跳闸次数大大增加,严重影响了用户的正常供电,使其供电的可靠性下降。

2.2 中性点经消弧线圈接地方式

(1)当系统发生接地时,由于接地点残流很小,且根据规程要求消弧线圈必须处于过补偿状态,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)因运行在中压电网的消弧线圈大多为手动调匝的结构,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,故在运行中不能根据电网电容电流的变化及时进行调节,所以不能很好的起到补偿作用,仍出现弧光不能自灭及过电压问题。

3 中性点接地方式对配电网故障的影响

3.1 对短时和长时停电次数的影响 (1)对短时停电次数的影响。在架空网络配电网时,采用中性点小电阻的接地方式,如果出现接地重合不成功的问题,将会造成长时间停电的影响;如果接地方式出现了永久性故障的问题,故障电路会先出现短时停电。

(2)对长时停电次数的影响。架空网络配电网之中会导致长时间停电的结果,只有中心点接地方式不管是选择小电流或者小电阻都只有在永久性故障下才会发生。而在电缆网络配电网中,如果在投入重合闸的情况下,采用小电流的接地方式,抑或应用小电阻的接地方式,则只有在永久性故障下才会造成长时间停电;而如果不投入重合闸的情况下,采用小电阻的接地方式,不仅时永久性故障会造成长时间的停电,瞬时性故障也可以。

3.2 对停电时间的影响 小电流的接地方式与小电阻的接地方式对停电时间的影响完全不同。小电流的接地方式,其停电时间就比较短,因为系统能够在产生故障后带故障连续运行两小时,而且在此期间能够对故障进行在线查找,停电时间只包括部分查找故障的时间和修复故障的时间,甚至可能只需要故障修复的时间。

3.3 对短时和长时停电用户数的影响 (1)对短时停电用户数的影响。如果采用小电阻的接地方式,并且重合闸投入,那么如果出现瞬时性故障,那么在故障线路上的所有用户都将经历一次短时停电,而如果重合闸不投入,那么就没有用户会短时停电。而如果采用的是小电流的接地方式,人工拉路就会造成所拉线路上的全部用户经历一次短时停电。(2)对长时停电用户数的影响。在配电网中,如果应用了配电自动化系统,要是这系统能够在三分钟实现健全区段负荷的转移,就能够极大的减少每次长时间停电用户数。线路的分段情况极大程度上决定具体减少的数量。

4 中性点非有效接地方式的选择

4.1 配电网中性点采用传统的小电流接地方式 配电网采用小电流接地方式应认真地按《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》(DL/T620-1997)标准的要求执行,对架空线路电容电流在10 A以下可以采用不接地方式,而大于10 A时,应采用消弧线圈接地方式。采用消弧线圈时应按要求调整好,使中性点位移电压不超过相电压的15%,残余电流不宜超过10A。消弧线圈宜保持过补偿运行。

4.2 配电网中性点经低电阻接地 对电缆为主的系统可以选择较低的绝缘水平,以利节约投资,但是对以架空线为主的配电网因单相接地而引起的跳闸次数则会大大增加。对以电缆为主的配电网,其电容电流达到150A以上,故障电流水平为400～1000 A,可以采用这种接地方式。采用低电阻方式时,对中性点接地电阻的动热稳定应给予充分的重视,以保证运行的安全可靠。

4.3 配电网采用自动跟踪补偿装置 随着城市配电网的迅速发展,电缆大量增多,电容电流达到300 A以上,而且由于运行方式经常变化,特别是电容电流变化的范围比较大,用手动的消弧线圈已很难适应要求,采用自动快速跟踪补偿的消弧线圈,并配合可靠的自动选线跳闸装置,可以将电容电流补偿到残流很小,使瞬时性接地故障自动消除而不影响供电。