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潘永志:配电网中性点接地方式分析及选择

中国煤炭新闻网 2019/11/14 11:21:32    论文专区
   
       电力系统中性点接地方式是一个涉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。
       1、中性点不同接地方式的比较
  (1)中性点不接地的配电网。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。该接地方式在运行中,若发生单相接地故障,流过故障点的电流仅为电网对地的电容电流,其值很小,需装设绝缘监察装置,以便及时发现单相接地故障,迅速处理,避免故障发展为两相短路,而造成停电事故。
  中性点不接地系统发生单相接地故障时,其接地电流很小,若是瞬时故障,一般能自动消弧,非故障相电压升高不大,不会破坏系统的对称性,可带故障连续供电2h,从而获得排除故障时间,相对地提高了供电的可靠性。
  (2)中性点经传统消弧线圈接地。采用中性点经消弧线圈接地方式,即在中性点和大地之间接入一个电感消弧线圈,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2h。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。
  (3)中性点经电阻接地。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,有一定优越性。在中性点经电阻接地方式中,一般选择电阻的阻值较小,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。
       2、自动跟踪补偿消弧线圈
  自动跟踪补偿消弧线圈按改变电感方法的不同,大致可分为调匝式、调气隙式、调容式、调直流偏磁式、可控硅调节式等。
  (1)调匝式自动跟踪补偿消弧线圈。调匝式消弧线圈是将绕组按不同的匝数抽出分接头,用有载分接开关进行切换,改变接入的匝数,从而改变电感量。调匝式因调节速度慢,只能工作在预调谐方式,为保证较小的残流,必须在谐振点附近运行。
  (2)调气隙式自动跟踪补偿消弧线圈。调气隙式电感是将铁心分成上下两部分,下部分铁心同线圈固定在框架上,上部分铁心用电动机,通过调节气隙的大小达到改变电抗值的目的。它能够自动跟踪无级连续可调,安全可靠。其缺点是振动和噪声比较大,在结构设计中应采取措施控制噪声。这类装置也可以将接地变压器和可调电感共箱,使结构更为紧凑。
  (3)调容式消弧补偿装置。通过调节消弧线圈二次侧电容量大小来调节消弧线圈的电感电流,二次绕组连接电容调节柜,当二次电容全部断开时,主绕组感抗最小,电感电流最大。二次绕组有电容接入后,根据阻抗折算原理,相当于主绕组两端并接了相同功率、阻抗为K2倍的电容,使主绕组感抗增大,电感电流减小,因此通过调节二次电容的容量即可控制主绕组的感抗及电感电流的大小。电容器的内部或外部装有限流线圈,以限制合闸涌流。电容器内部还装有放电电阻。
  (4)调直流偏磁式自动跟踪补偿消弧线圈。在交流工作线圈内布置一个铁心磁化段,通过改变铁心磁化段磁路上的直流励磁磁通大小来调节交流等值磁导,实现电感连续可调。
  直流励磁绕组采取反串连接方式,使整个绕组上感应的工频电压相互抵消。通过对三相全控整流电路输出电流的闭环调节,实现消弧线圈励磁电流的控制,利用微机的数据处理能力,对这类消弧线圈伏安特性上固有的不大的非线性实施动态校正。
  (5)可控硅调节式自动跟踪补偿消弧线圈。该消弧系统主要由高短路阻抗变压器式消弧线圈和控制器组成,同时采用小电流接地选线装置为配套设备,变压器的一次绕  组作为工作绕组接入配电网中性点,二次绕组作为控制绕组由2个反向连接的可控硅短路,可控硅的导通角由触发控制器控制,调节可控硅的导通角由0~180°之间变化,使可控硅的等效阻抗在无穷大至零之间变化,输出的补偿电流就可在零至额定值之间得到连续无极调节。可控硅工作在与电感串联的无电容电路中,其工况既无反峰电压的威胁,又无电流突变的冲击,因此可靠性得到保障。
       3、中性点接地方式的选择
  (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10A以下可以采用不接地方式,而大于10A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。
  (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400~1000A,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。
  (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300A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。而对于系统中永久性的接地故障,一方面通过消弧系统的补偿来降低接地点电流,防止发生多相短路;另一方面,通过选线装置正确选出接地线路并在设定的时间内跳闸,避免了系统设备长时间承受工频过压。因此,该接地方式综合了传统消弧线圈接地方式跳闸率低、接地故障电流小的优点和小电阻接地方式对系统绝缘水平要求低、容易选出接地故障线路的优点,是比较合理和很有发展前景的中性点接地方式。
       4、结束语
  各地区应该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。

作者:陕钢集团龙钢公司 潘永志      编 辑:一鸣
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