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地方电网中性点接地方式的分析与探讨 |
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[ 通信界 / 叶文刚 / www.cntxj.net / 2006/2/17 21:57:57 ] |
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叶文刚
（浙江省青田县水利局，浙江青田323900）
摘 要：针对地方电网中性点不接地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的增加，改造电网中性点接地方式、合理选择电网中性点接地方式，已是关系到电网运行可靠性关键的技术问题，文章就电网的中性点接地方式进行分析和探讨。
关键词：供电系统；中性点接地；可靠性
The analysisofthe grounding－mode ofthe parochialpowersystem
YEWen－gang
（Zhejiang Provincial Qingtian Hydraulic Bureau，Qingtian 323900，China）
Abstract：The paper analyzesthe grounding mode aboutthe neutral pointofthe parochial powersystem．Itis one ofthe keytechnologies，which plays an importantrole in the maintenance of running reliability．Nowadays，respondingto the sustainedexpansion ofthe powersupply systems whose neutral pointisn’tearthed and therapidincrementofthefeedback cables，thesingle－phase capacitive current hasincreased greatly．So itisimportantthatan appropriated grounding mode should be cho－sen．
Key words：the systemof powersupplies；the grounding of neutral point；reliability
1 概 述
地方电网主要以35kV、10kV、6kV三个中压网络构成，网络属于中性点非有效接地系统。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。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，6～10kV电网如果接地电容电流大于30A，都需要采用中性点经消弧线圈接地方式，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，也可以采用电阻方式”。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，对此在理论界、工程界也是讨论的热点问题，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系统（即中性点不接地或经消弧线圈或电阻接地系统）。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，为此本文对这两种接地方式做一分析。
2．1 中性点经小电阻接地方式
中性点经小电阻接地方式中，一般选择的电阻值较小。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。其特点是：
（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，均作用于跳闸，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
采用中性点经消弧线圈接地方式，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2h。从实际运行经验和资料表明，当接地电流小于10A时，因消弧线圈的电感电流可抵消接地点流过的电容电流，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，大大高于中性点经小电阻接地方式，但中性点经消弧线圈接地方式也存在着以下两个问题。
（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）因目前运行在中压电网的消弧线圈大多为手动调匝的结构，必须退出运行才能调整，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，所以不能很好地起到补偿作用，仍出现弧光不能自灭及过电压问题。
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方面技术难题，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，并已投入实际运行取得良好效果，现在正处在推广应用阶段。
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，最终是要过渡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，以便为改造提供技术数据。中压电网单相接地电容电流有以下几部分：
（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：
式中： 为电网上单相接地电容电流之和，A； 为线路和电缆单相接地电容电流之和，A； 为系统中相与地间跨接的电容器产生的电容电流之和，A；k％配电设备造成的电网电容电流的增值，10 kV取16％、35 kV取13％。
在对电网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。
式中Ic为单相接地电容电流，A。
单相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，可以选用几种不同容量的Cf（所加的偏置电容）测出几组数据，利用移动平均值获得单相接地电容电流，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。
我国研制微机自动跟踪消弧装置始于20世 纪80年代，现已不断完善形成系列产品，并配套接地自动选线环节，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。该装置的Z型结构接地变压器，具有零序阻抗小，损耗低，并可带二次负荷，其可调电抗器为无级连续可调铁芯全气隙结构，具有调节特性好、线性度高、噪声低等特点，装置采用消弧线圈串电阻接地方式，以抑制消弧线圈导致谐振的问题，其微机控制单元是实现自动跟踪检测、调节、选线的核心，系统的响应时间小于20 s，有过补、欠补、最小残流三种运行方式。
计算机对运行中的装置进行周期采样，以获得电网运行的适时参数，并对系统电容电流、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。选线装置是通过计算机过对线路零序电流的采样，计算机根据采样电流的幅值和方向判断接地线路，可达到准确及时的检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一个热点问题，根据我国多年的运行经验及科学技术的进步，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。因此，在我国采用中性点经消弧线圈接地方式可以说是我国中压电网的发展方向。
参考文献
［1］朴在林．变电所电器部分［M］．北京：中国水利水电出版社，2002．
［2］柳春生．实用供配电技术［M］．北京：机械工业出版社，2000．
［3］方大干．电工计算手册［M］．济南：山东科学技术出版社，1993． |
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