中压配电网中性点接地方式的选择

中压配电网中性点接地方式的选择.txt33学会宽容，意味着成长，秀木出木可吸纳更多的日月风华，舒展茁壮而更具成熟的力量。耐力，是一种不显山石露水的执着；是一种不惧风不畏雨的坚忍；是一种不图名不图利的忠诚。1国外中压配电网中性点接地方式的发展世界各国城市配电网中性点接地方式，各个国家和一个国家中的不同城市都不尽相同，主要是根据自己的运行经验和传统来确定的。原苏联规定在下列情况下采用中性点不接地方式：6kV电网单相接地电流小于30A；10kV电网单相接地电流小于20A；15～20kV电网单相接地电流小于15A；35kV电网单相接地电流小于10A。如果单相接地电流超过上述各值，则需采用中性点经消弧线圈接地方式。德国在世界上首先使用了消弧线圈，自1916年投运以来积累了丰富的经验。在柏林市的30kV电网中，共有电缆1400km，其电容电流高达4kA，也采用于消弧线圈接地方式。但在50-60年代前西德却不再全部选用经消弧线圈接地方式。美国自20年代中期至40年代中期，22～77kV电网中采用快速切除故障的中性点直接接地方式约占71％。1947年以后，采用消弧线圈的接地方式才有了发展；经电阻或小电抗接地约各占6.5％；不接地约占10.6％；经消弧线圈接地约占5.4％。英国66kV电网中性点采用经电阻接地方式，而对33kV及以下由架空线路组成的配电网改为经消弧线圈接地；由电缆组成的配电网，仍采用中性点经低电阻接地方式。法国从1962年开始将城市配电网电压定为20kV,其中性点采用电阻或经电抗接地方式。巴黎20kV配电网，电缆共4886km，中性点采用低电阻接地方式，单相接地电流1kA。比利时布鲁塞尔10kV系统中性点采用低电阻接地方式，单相接地电流原为2kA，为减少对通讯的影响，现改为1kA。2我国中压系统中性点接地方式的发展建国初期至80年代，我国完全参照了前苏联的规定，对3-66kV电网中性点主要采用不接地或经消弧线圈接地2种方式。80年代中期，我国城市10kV配电网中电缆线路逐渐增多，电容电流相继增大，而且运行方式经常变化，消弧线圈调整存在困难，当发生单相接地时间一长，往往发展成为两相短路。对此，国内开始重新考虑合适的接地方式，从1987年开始，广州部分变电站为了满足10kV电缆较低的绝缘水平，采用了低电阻接地方式；随后，深圳根据其10kV配电网电缆不断增加的实际，从1995年开始实施10kV配电网中性点采用低电阻接地方式的工程；天津电缆网比较多，过去以消弧线圈接地为主，现在对35kV电缆网试行低电阻接地方式，运行情况正常；苏州工业园区，其配电网采用20kV供电，全部为电缆线路，中性点也采用低电阻接地的运行方式，自1996年正式投运至今，运行正常。上海在90年代对35kV配电网全面采用低电阻接地的运行方式。针对上述情况，原国家电力部对原SDJ7-79《电力设备过电压保护设计技术规程》进行了修订，在颁布的新规程即国家电力行业标准DL／T620-1997《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》中，对有关配电网中性点接地方式做了重大修改：(1)将原规定3-10kV配电网中单相接地电容电流大于30A时才要求安装消弧线圈，修改为单相接地电容电流大于10A时即要求安装消弧线圈。(2)根据国内已有的中性点经低电阻接地的运行经验，对6-35kV主要由电缆线路构成的系统，其单相接地故障电容电流较大时，可采用低电阻接地的运行方式。(3)对于6-10kV系统以及发电厂厂用系统，其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，可采用高电阻接地的运行方式。3中压配电网中性点不同接地方式的比较3．1中性点不接地的配电网中性点不接地配电网中如果三相电压是对称的，则电源中性点的电位为零，但是由于架空线路排列不对称而换位又不完全等原因，造成各相导纳并不相等，中性点产生位移电压，但由于数值较小，并不影响正常运行。在发生单相接地故障时，中性点处电位升高为相电压，非接地相相对地电压升高为线电压，即1．73倍相电压，但线电压仍保持不变。此种接地方式的优点为：设置简单，不需要在中性点接任何装置；由于单相接地时电流小，对邻近通信线路干扰小；单相接地时并不影响向用户供电，因此，对于规模不大的电网，从减少跳闸次数提高供电可靠性方面考虑是合理的。但它也存在致命缺陷，对于中性点不接地配电网，出现间歇电弧的概率很大。在发生间歇电弧时，多数情况下健全相过电压不超过2．7倍，统计概率为2．5％-5％，而最大不会超过3.5倍相电压，且发生概率极小；对于正常设备因有较大的绝缘裕度，能够承受此种过电压，但由于持续时间长，容易发展为相间故障。3．2中性点经消弧线圈接地的中压系统消弧线圈是一个装设于中性点的可调电感线圈，当发生单相接地时，可形成与接地电流大小接近但方向相反的感性电流以补偿容性电流，从而使故障处的残余电流变得很小或接近于零，以促使电弧自动熄灭；当电流过零电弧熄灭后，消弧线圈还可减小故障相电压的恢复速度，从而减小电弧重燃的可能性。这种接地方式也称谐振接地方式。当完全补偿时，消弧线圈中性点位移电压Uo将很高，故规程推荐使用过补偿方式来减小中性点位移电压；采用过补偿运行方式，当电网切除部分线路后脱谐度的绝对值足增大的，完全可以避免发生线性谐振；采用欠补偿运行方式在今后电网发展线路增加后，脱谐度必然增大，不利于发挥消弧作用，必须立即增加补偿容量，而过补偿无上述问题。脱谐度大虽然可以降低中性点位移电压，但脱谐度过大，将使线路接地电流太大，不利于电弧熄灭。因此，应合理选择脱谐度，一般选10左右。中性点经消弧线圈接地配电网发生单相接地时故障电流小，对邻近通信线路干扰小；另外发生单相接地时并不影响向用户供电。由于中性点经消弧线圈接地配电网脱谐度不大，如线路不对称度很大，特别是当发生断路器非全相操作时，或发生单相或两相断线时，若阻尼率小，某些条件可引起串联谐振，需加以防范。由于手动调匝式消弧线圈不能随电网运行方式的变化来进行调整，保持合理的脱谐度，使消弧线圈作用得不到充分发挥，因此，出现了可自动跟踪调谐的消弧线圈。该装置在可调的电感下串有阻尼电阻，以限制在调节过程中可能出现的中性点位移电压升高。当电网发生永久性单相接地时，阻尼电阻被短接以防止发生损坏。自动跟踪调谐的消弧线圈装置按改变电感方法的不同，可分为调匝式、调气隙式、用直流偏磁凋节式等。目前，普遍采用的为调匝式自动跟踪调谐消弧线圈装置。它可以通过实时测量流过消弧线圈电流的幅值和相位变化，计算出电网当前方式下的对地电容电流，根据预先设定的最小残流值或脱谐度，由控制器调节有载调压分接头，调节到所需要补偿到的档位，但不能连续调节。3．3中性点经低电阻接地的配电网建国以来，城市配电网中性点大都采用不接地或经消弧线圈接地的运行方式，虽然对以架空线路为主的配电网提高供电可靠性方面效果显著，但对以电缆线路为主的系统则不大适应，因电缆线路大多数故障为非瞬时性故障，不允许投重合闸，主要靠环网或双电源来保证可靠供电。另外，在中性点绝缘系统中，经常由于电磁式电压互感器的励磁电感和线路对地电容组成非线性谐振回路，在一定条件下引起分频、工频或高频铁磁谐振过电压，常常造成PT熔丝熔断、PT过热烧损、避雷器爆炸甚至母线短路等事故。虽然国内曾有多种防止方法，如在PT中性点串电阻，串单相PT，PT二次侧开口三角绕组两端接人电阻或消谐器等，运行经验表明，上述措施虽有一定的作用，但同一措施在不同系统中使用的效果差异很大，各种措施有其特定的适用范围，而且需对电网中的每台PT采取措施。而采用中性点经电阻接地方式(或直接接地)是消除PT谐振过电压的最彻底的解决方法。中性点经低电阻接地方式，在以电缆为主的配网中，对供电可靠性的影响并不大。因此，在以电缆为主且电容电流达到150A以上的10-35kV系统中可选用低电阻接地方式，综合考虑过电压与绝缘配合、继电保护动作选择性，以及对通讯线干扰等因素，对10kV系统一般电阻值可选为10-20n。同时，对接地电阻选择也尤为重要，由于国内过去没有该类定型产品，也无国家标准，国内在早期采用的如铸铁电阻、用铜线绕制的电阻、水电阻，由于种种原因效果不佳。北京供电局选用的美国PGR公司生产，规格为10kV／6QOA／10S的不锈钢电阻柜，用特殊不锈钢材料作为电阻，具有高电阻率、高拉应力、高耐腐蚀性和允许高温升、电阻值稳定等特点，能满足各种不同电压等级的需要。上述电阻还在上海、天津、广州、深圳等地先后使用，运行状态良好。中性点经电阻接地，一是相对地稳定了中性点电位，二是在网络对地电容旁并联一个电阻，相当于在串联谐振电路中附加了一个很大的损耗，使电路因阻尼过大而无法产牛谐振，因而只。能有效地消除各种PT谐振过电压。从过电压的角度考虑，可根据不同要求而选用不同阻值Rn。如仅仅考虑消除常见的PT谐振过电压和断线谐振过电压，以及抑制严重的弧光接地过电压，则希望尺。取高值(Rn≥100Ω)；如果要求全面限制各种过电压，尤其是限制与绝缘配合密切相关的工频电压升高，则及。宜取低值。对通讯线路干扰包括静电干扰和电磁千扰两种。一般城市将单相接地故障电流控制在1000A即可满足减小对通讯干扰的要求；当Rn=10Ω时，远小于上述限制值。从继电保护方面考虑，能够实现快速切除故障线路，是中性点经电阻接地方式的大优点，从保证零序电流接地保护灵敏度考虑，单相接地故障电流不宜人小，即尺。不能太大。4中性点不同接地方式的选择根据以上分析比较，提出如下建议：(1)以架空线路为主的辐射型配电网，应继续保持中性点不接地的运行方式；当单相电容电流增大超过10A时，再改为经消弧线圈(可自动调谐)接地的运行方式。(2)以架空线路和电缆线路混合组成的城市配电网，目前仍应选用经消弧线圈(可自动调谐)接地的运行方式；当电容电流过大无法补偿时再改为中性点经低电阻接地方式；或采用将配电网分区运行提高消弧线圈的适应性。由于中性点经低电阻接地方式对电容电流的变化及电网发展的适应范围很大，接地电流水平变化与电网电容电流的变化反应不明显，而经消弧线圈接地系统随着线路的不断增加需增加相应的消弧线圈容量，否则因处于欠补状态易发生谐振。如增加消弧线圈容量则需要增加投资。(3)市中心以电缆为主的配电网，由于电容电流大，运行方式多变，消弧线圈很难调整，发生单相接地故障的时间长，可能发展为两相短路，所以宜选用中性点经低电阻接地的方式。由于目前城市配电网已逐步形成手拉手、环网供电网络，不少市区中心已实现配网自动化，可自动判断找出故障点位置并自动切除故障区；另外，''些重要用户大都采用两路或多路供电，并且城市网架结构已得到加强，城市配电线路电缆化和架空线路绝缘导线化使得线路瞬时接地故障率大大降低。(4)高耗能工业园区的绝大多数用户对供电可靠性要求不高，以电缆为主的配电网，由于普遍线路距离短，反映的电气距离小，而用户设备故障率高，当选用中性点不接地或经消弧线圈接地的运行方式时，不少单相故障最后发展为相间故障，造成给高耗能用户供电的主变压器相当于低压侧出口短路，而对于抗短路冲击能力差的变压器损坏的不在少数。因此，高牦能工业园区以电缆为主的配电网，宜选用中性点经低电阻接地的运行方式。