鄒道明

摘要針對中壓電網(wǎng)中性不接地點供電網(wǎng)系統(tǒng)的不斷擴(kuò)大及電纜饋線回路的增加,單相接地電容電流也在不斷增加,改造電網(wǎng)中性接地方式、合理選擇中性接地方式,已是關(guān)系到電網(wǎng)運(yùn)行可靠性關(guān)鍵的技術(shù)問題,本文就電網(wǎng)的中性點接地方式進(jìn)行了分析和探討。

關(guān)鍵詞供電系統(tǒng)中性點接地可靠性

中圖分類號:TM7文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A

1 概述

中壓電網(wǎng)以35KV、10KV、6KV三個電壓應(yīng)用較為普遍,其均為中性點非接地系統(tǒng),但隨著供電網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展,特別是采用電纜線路的用戶增加,使得系統(tǒng)單相接地電容電流不斷增加,導(dǎo)致電網(wǎng)內(nèi)單相接地故障擴(kuò)展為事故,我國電氣設(shè)備設(shè)計規(guī)范中規(guī)定,35KV電網(wǎng)如果單相接地電容電流大于10A,3KV-10KV電網(wǎng)如果接地電容電流大于30A,都需要采用中性點經(jīng)消弧接地方式,而《城市電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計導(dǎo)則》(施行)第59條中規(guī)定“35KV、10KV城網(wǎng),當(dāng)電纜線路較長,系統(tǒng)電容電流較大時,也可以采取電阻接地方式”。因?qū)χ袎弘娋W(wǎng)中性點接地方式,世界各國也有不同的觀點及運(yùn)行經(jīng)驗,就我國而言,在中壓電網(wǎng)改造中,其中性點的接地方式問題,現(xiàn)已引起多方面的關(guān)注,面臨著發(fā)展方向的決策問題。

2 中性點不同的接地方式與供電可靠性

在我國中壓電網(wǎng)的供電系統(tǒng)中,大部分為小電流接地統(tǒng)(即中性點不接地系統(tǒng)或經(jīng)消弧線圈、電阻接地系統(tǒng))。我國采用經(jīng)消弧線圈接地方式已運(yùn)行多年,但近幾年有部分區(qū)域采用中性點經(jīng)小電阻接地方式,為此對這兩種接地方式作以分析。對于中性點接地系統(tǒng),因其是一種過渡方式,其隨著電網(wǎng)的發(fā)展最終將發(fā)展為上述兩種方式。

2.1 中性點經(jīng)小電阻接地方式

使用此種方式的主要原因是充分考濾弧光接地過電壓的危害性,用以迅速泄放線路上的過剩電荷,來限制此種過電壓。中性點經(jīng)小電阻接地方式中,一般選擇電阻的值較小。在系統(tǒng)單相接地時,控制流過接地點的電流在500A左右,也有的控制在100A左右,通過流過接地點的電流來啟動零序保護(hù)動作,切除故障線路。其優(yōu)缺點是:

(1)系統(tǒng)單相接地時,健全相電壓不升高或升幅較小,對設(shè)備絕緣系統(tǒng)要求較低,其耐壓水平可以按相電壓來選擇。

(2)接地時,由于流過故障線路的電流較大,零序過流保護(hù)有較好的靈敏度,可以比較容易檢除故障線路。

(3)由于接地點的電流較大,當(dāng)零序保護(hù)動作不及時或拒動時,將使接地點及附近的絕緣受到更大的危害,導(dǎo)致相間故障發(fā)生。

(4)當(dāng)發(fā)生單相接地故障時,無論是永久性的還是非永久性的,均作用跳閘,使線路的跳閘次數(shù)大大增加,嚴(yán)重影響了客戶的正常供電,使其供電的可靠性下降。

2.2 中性點經(jīng)消弧線圈接地方式

采用中性點經(jīng)消弧接地方式,在系統(tǒng)發(fā)生單相接地時,流過接地點的電流較小,其特點是線路發(fā)生單相接地時,可不立即跳閘,按規(guī)程規(guī)定電網(wǎng)可帶單相接地故障運(yùn)行2小時,從實際運(yùn)行經(jīng)驗和資料表明,當(dāng)接地電流小于10A時,電弧能自滅,對于中壓電網(wǎng)中日益增加的電纜饋電回路,雖接地故障的概率有上升的趨勢,但因接地電流得到補(bǔ)償,單相接地故障并不發(fā)展為相間故障,因此中性點經(jīng)消弧線圈接地方式的供電可靠性大大的高于中性點經(jīng)小電阻接地方式,但中性經(jīng)消弧線圈接地方式也存在以下問題:

(1)當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生接地時,由于接地殘留很小,且根據(jù)規(guī)程要求消弧線圈必需處于過補(bǔ)償狀態(tài),接地線路和非接地線路流過的零序電流方向相同,故零序過流、零序方向保護(hù)無法檢測出已接地的故障線路。

(2)因目前運(yùn)行在中壓電網(wǎng)的消弧線圈大多為手動調(diào)壓的結(jié)構(gòu),必須在退出運(yùn)行才能調(diào)整,也沒有在線實時檢測電網(wǎng)單相接地電容電流的設(shè)備,故在運(yùn)行中不能很好的起到補(bǔ)償作用,仍然出現(xiàn)弧光不能自滅的問題。

中性點經(jīng)消弧線圈接地方式存在的兩大缺點,也是兩大技術(shù)難題,多年來電力學(xué)者致力于解決這一技術(shù)難題,隨著微電子技術(shù)、檢測技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用,我國已研制生產(chǎn)出自動跟蹤消弧線圈及單相接地選線裝置,并已投于實際運(yùn)行取得良好效果。

3 單相接地電容電流

因中性點不接地方式在中壓電網(wǎng)中,僅是一種短期的過渡方式,最終是要度到經(jīng)消弧線圈或小電阻接地方式,而在改造前要對電網(wǎng)中的電容電流進(jìn)行計算和測量,以給改造提供技術(shù)依據(jù)。中壓電網(wǎng)單相接地電容電流由以下幾部分組成:

(1)系統(tǒng)中所有電氣連接的全部線路(電纜線路、架空線路)的電容電流。(2)系統(tǒng)中相與地之間跨接的電容器產(chǎn)生的電容電流。(3)因變配電設(shè)備造成的電網(wǎng)電容電流的增值系統(tǒng)中的電容電流可按下式計算:%LIC=(%LiC1+%LiC2)(1+k%)式中:%LIC電網(wǎng)上單相接地電容電流之和%LiC1線路和電纜單相接地電容電流之和%LiC2系統(tǒng)中相與地之間跨接的電容器產(chǎn)生的電容電流之和k%變配電設(shè)備造成的電網(wǎng)電容電流的增值。10KV取16%,35KV取13%。

在對電網(wǎng)上單相電容電流計算的基礎(chǔ)上,為了準(zhǔn)確選擇和合理配置消弧線圈的容量,對系統(tǒng)運(yùn)行中單相電容電流進(jìn)行實測是十分必要的。微機(jī)在線實時檢測裝置為實測網(wǎng)上單相電容電流提供了快速準(zhǔn)確的手段,其原理(下轉(zhuǎn)第147頁)(上接第145頁)是檢測系統(tǒng)的不平衡電壓E0,并以一定的采樣周期檢測線電壓UAB,中性點位移電壓U0及中性點位移電流I0,根據(jù)下式計算出單相接地電容電流。E0=U0+I0*Xc式中:Xc為系統(tǒng)對地容抗,因Xc=(E0-U0)/I0,則Ic=U相/Xc=U相*I0/(E0-U0),式中:Ic為單相接地電容電流。單相接地電容電流的檢測也可以采用偏置電容法和中性點外加電容法,在測試中,可以選擇幾中不同容差的Cf(所加的偏置電容)測出幾組數(shù)據(jù),利用移動平均值獲得單項接地電容電流,以減少測試中的誤差。

4 微機(jī)控制消弧裝置

人工調(diào)諧的消弧線圈,因不能隨著電網(wǎng)的運(yùn)行實時調(diào)整補(bǔ)償量,這樣就不能保證電網(wǎng)始終處于過補(bǔ)償狀態(tài),甚至導(dǎo)致系統(tǒng)諧振,并難以將故障發(fā)生時入地電流限制到最小。隨著微機(jī)自動跟蹤裝置不斷完善,并配接地自動選線裝置,有效的解決了中性點經(jīng)消弧線圈接地方式的電網(wǎng)長期難以解決的技術(shù)問題。

微機(jī)控制消弧裝置在運(yùn)行中計算機(jī)周期采樣,以獲得電網(wǎng)運(yùn)行的適時參數(shù),計算機(jī)對系統(tǒng)電容電流、殘流進(jìn)行計算,根據(jù)設(shè)定值與計算值的偏差,自動調(diào)整電抗器的電感量,從而實現(xiàn)消弧線圈運(yùn)行在設(shè)定值上。同時,選線裝置通過計算機(jī)對線路零序電流的采樣,根據(jù)采樣電流的幅值和方向判斷接地線路,可達(dá)到準(zhǔn)確及時核出有接地故障的線路。

5結(jié)語

中壓電網(wǎng)的中性點接地方式在國內(nèi)也有不同的觀點,并已成為電網(wǎng)改造中的熱點問題,根據(jù)我國多年的運(yùn)行經(jīng)驗及科技的進(jìn)步,解決了中壓電網(wǎng)中性點經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)長期難以解決的技術(shù)難題。自動跟蹤消弧線圈及接地選線裝置的不斷完善和推廣應(yīng)用,為中壓電網(wǎng)中性點經(jīng)消弧線圈接地提供了技術(shù)保障。為此,在我國采用中性點經(jīng)消弧線圈接地方式是我國電網(wǎng)的方向。