中性点接地方式及其影响

    1 中性点直接接地 
  中性点直接接地方式,即是将中性点直接接入大地。该系统运行中若发生一相接地时,就形成单相短路,其接地电流很大,使断路器跳闸切除故障。这种大电流接地系统,不装设绝缘监察装置。 蚊子网
  中性点直接接地系统产生的内过电压最低,而过电压是电网绝缘配合的基础,电网选用的绝缘水平高低,反映的是风险率不同,绝缘配合归根到底是个经济问题。 
  中性点直接接地系统产生的接地电流大,故对通讯系统的干扰影响也大。当电力线路与通讯线路平行走向时,由于耦合产生感应电压,对通讯造成干扰。dna探针 
  中性点直接接地系统在运行中若发生单相接地故障时,其接地点还会产生较大的跨步电压与接触电压。此时,若工作人员误登杆或误碰带电导体,容易 发生触电伤害事故。对此只有加强安全教育和正确配置继电保护及严格的安全措施,事故也是可以避免的。其办法是:①尽量使电杆接地电阻降至最小;②对电杆的 拉线或附装在电杆上的接地引下线的裸露部分加护套;③倒闸操作人员应严格执行电业安全工作规程。 
    2 中性点不接地 
  中性点不接地方式,即是中性点对地绝缘,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架空线路为主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,其流过故障点电流仅为电网对地的电容电流,其值很小称为小电流接地系统,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,以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,一般能自动熄弧,非故障相电压升高不大,不会破坏系统的对称性,故可带故障连续供电可视对讲机尺寸2h,从而获得排除故障时间,相对地提高了供电的可靠性。 
  中性点不接地方式因其中性点是绝缘的,电网对地电容中储存的能量没有释放通路。在发生弧光接地时,电弧的反复熄灭与重燃,也是向电容反复充电 过程。由于对地电容中的能量不能释放,造成电压升高,从而产生弧光接地过电压或谐振过电压,其值可达很高的倍数,对设备绝缘造成威胁。 
  此外,由于电网存在电容和电感元件,在一定条件下,因倒闸操作或故障,容易引发线性谐振或铁磁谐振,这时馈线较短的电网会激发高频谐振,产 生较高谐振过电压,导致电压互感器击穿。对馈线较长的电网却易激发起分频铁磁谐振,在分频谐振时,电压互感器呈
较小阻抗,其通过电流将成倍增加,引起熔丝 熔断或电压互感器过热而损坏。 
    3 中性点经消弧线圈接地 
  中性点经消弧线圈接地方式,即是在中性点和大地之间接入一个电感消弧线圈。当电网发生单相接地故障时,其接地电流大于30A,产生的电弧往往 不能自熄,造成弧光接地过电压概率增大,不利于电网安全运行。为此,利用消弧线圈的电感电流对接地电容电流进行补偿,使通过故障点的电流减小到能自行熄弧气门座镗床 范围。通过对消弧线圈无载分接开关的操作,使之能在一定范围内达到过补偿运行,从而达到减小接地电流。这可使电网持续运行一段时间,相对地提高了供电可靠 性。 
  该接地方式因电网发生单相接地的故障是随机的,造成单相接地保护装置动作情况复杂,寻发现故障点比较难。消弧线圈采用无载分接开关,靠人 工凭经验操作比较难实现过补偿。消弧线圈本身是感性元件,与对地电容构成谐振回路,在一定条件下能发生谐振过电压。消弧线圈能使单相接地电流得到补偿而变 小,这对实现继电保护比较困难。 
    4 中性点经电阻接地 
  中性点经电阻接地方式,即是中性点与大地之间接入一定电阻值的电阻。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。中性点经电阻接地的方式有高电阻接地、中电阻接地、低电阻接地等三种方 式。这三种电阻接地方式各有优缺点,要根据具体情况选定。 
    5 结束语 
  随着社会经济的发展和科学技术现代化对电力依赖和消费程度越来越高,对用户供电的可靠性,也不再是靠带单相接地故障运行2h来保证,而是靠电网结构和电力调度控制来保证。  电梯维保系统
  随着电网规模扩大,单相接地电流也随之增大,而威胁到设备的安全。为此,10kV单电源辐射形或树状形供电,必须向环网双电源供电改造。 
  此外,由于现代化城镇建设对市容的要求,10kV架空线路应改造为以电缆供电为主,架空线路为辅,这也成必然趋势。所以10kV电网中性点不接地或经消弧线圈接地方式,将随用电负荷逐年递增与电网结构的变化而变化。 
  为满足今后电力发展的需要,必须根据电力负荷、电网结构、电缆回数、过电压保护、跳闸方式,以及继电保护构成和电力系统稳定性等因素,对10kV电网中性点接地方式进行选择确定,从而达到中性点接地方式的优化。 
安庆城区10kV配电网中性点接地方式探讨(一)
       1 引言 
    随着城网改造的深入发展,10kV配电网容量迅速增加,网络结构日趋完善,根据城市建设需要,架空裸导线路正逐渐被电缆和绝缘导线线路替代,与此同时,由 于过电压引发的开关柜和家用电器烧坏等事故也屡见不鲜。因此,如何有效的经济的限制配电网过电压成为当前供用电工作的重点。 
    10kV 配电网中性点通常可分为不接地系统、经电阻接地系统和经消弧线圈接地系统。由于选择接地方式是一个涉及线路和设备的绝缘水平、通讯干扰、继电保护和供电网 络安全可靠等等因素的综合性问题,所以我国配电网和大型工矿企业的供电系统做法各异,以前大都采用中性点不接地和经消弧线圈接地的运行方式。近年来一些城 市电网大力推广电阻接地的运行方式。近年来一些城市电网大力推广电阻接地的运行方式。本文结合安庆城区10kV配电网的具体情况,对中性点接地方式问题进 行探讨。 
natr-241    2 安庆10kV配电网中心点的运行方式 
    2.1 目前现状 
    安庆中心城区供电主要电源来自90年代中期投产的110kV湖滨变、城西变和即将投运的110kV中心变,电压等级都是110kV/10kV,主变容量都是2×40MVA,为屋内布置无人值守
变电站。 中心变是城网改造的重点项目,它的新建使市区按区域分片供电成为可能,完善了配电网架的结构调整,形成了城西变、湖滨变、东郊变、肖坑变、中心变和热电开 闭所的10kV环形网络,初步形成了“手拉手”供电格局。安庆中心变的供电范围是菱湖南路以南,棋盘山路以西、龙山路以东、沿江中路以北的工商、居民密集 的老城区,中心变建在靠近宜城路的安庆供电局后院,主变和进出线全部采用交联聚乙烯高压电缆,对人民路、华中路、沿江路、菱湖南路等4条主要街道实行首尾 双电源自动投切供电,是安庆市第一所全电缆型屋内变电所, 该所10kV系统中性点采用KYN58-12-014(改)型柜式消弧及过电压装置,内装接地真空接触器,三相共体,分相操作,即任一相动作,则该相母线 接地,另两相必须可靠锁定,不允许再闭合。其原理是当系统发生弧光接地时,应能在100ms内准确显示故障相别及接地故障属性,并发出弧光接地转变为金属 性接地的指令,过电压保护是通过4只带有间隙的氧化锌避雷器,采用四星形接线来实现的,母线设备柜内装有微机小电流接地选线装置,从理论上讲也可达到消弧 消压目的。110kV湖滨变的10kV系统采取中性点不接地系统。110kV城西变10kV系统中性点接入ZBXH-10/20--50自动跟踪消弧线圈 和微机检测小电流接地装置。 
    2.2 存在问题 
    (1)电缆一旦击穿即成为永久性故障,不可能自行恢复。若不及时 跳闸则产生的电弧热量可使绝缘迅速烧损,直至发展成相间短路而跳闸,造成事故进一步扩大。安庆中心变的消弧装置是在单相接地故障时将10kV配电网不接地 系统通过保护转变为中性点直接地系统,无疑是陡增了接地点电流,这样有利于促成相间短路的形成,但加速了电缆绝缘老化,应该说这不是我们期望的。 
    (2)这种不接地方式当发生一相接地故障时,产生的过电压倍数比较高,由于弧光和铁磁谐振过电压使健全相的相电压升高4--7倍,这对电缆、开关柜的绝缘 和热稳定都构成较大威胁。例如:1999年春节期间人民路中段10kV、240m/m2电力电缆因短路故障综合损失达10万元左右。 
    (3)电缆线路的单相接地电容电流较大。中心变10kV高压电缆线主干线电缆用3×240m/m2,支线电缆采用3×70m/m2,接入10kVI、II 段母线,根据资料统计共接入67KM电缆,利用公式近似计算,两段母线电容电流总计达70A,待城网改造完善后,电缆线路将会进一步延伸,电容电流还将随 之增加。在接地电流较大的系统,若选用消弧线圈接地方式,必须增加容量,可达300—400kVA,加大了投资成本,而且在自动跟踪调谐上也难以满足各种 频繁调节限位的需要,因此,在技术、经济上都是不可取的。现在中心变
采用的是不接地定时转变为直接接地系统,完全丧失了小电流接地系统不间断供电的优点, 这样只好由配电网结构和自动化补救。 
    鉴于上述原因,根据兄弟省市配电网经电阻接地运行的成功经验,我们认为安庆城区10kV配网可采用经中性点电阻接地方式比较适宜。 
    3 10kV中性点经电阻接地方式 
    3.1 中性点阻接地系统单相接地故障简单分析 
    当系统A相发生非金属性接地时,设故障点的过渡电阻为Rg,中性点接地电阻Rn,系统对地电容为Co,实际中的正序阻抗Z1、负序阻抗Z2都远远小于零序阻抗Z0,因此可以忽略不计。Z0近似认为3Rn和Xc并联之值,其等值电路见图1。 
                              图1 A相单相接地等值电路图
 当发生单相接地时,中性点经电阻接地系统的零序电压为:

    流过系统单相接地点故障电流为: 
    Ιn=β×(IR+jIc)= β×Ιg 
    式中 Ιn:流经中性点电阻有功电流 
    Ic:流经中性点电阻无功电流 
    β:“接地系数”,其概念是:当系统发生有过渡电阻的单相接地时,产生零序电压和接地故障电流是金属性接地时的β倍,反映了过渡电阻Rg大小对接地电流、电压的影响。β值为: 
    3.2设备配置 
    综合考虑过电压绝缘配合、继电保护和通讯干扰的要求,借鉴于其它城市10kV配电网中性点经电阻接地运行的经验,认为安庆110kV中心变电所10kV配电系统采用中性点经电阻接地方式,阻值为100Ω,单相接地时,保护立即跳闸。由于主变压器为Y/△-11接线组别,在△侧无中性点,故利用Z型接地变压器形成一个人为中性点,加装接地电阻。 
    110kV安庆中心变为2×40MVA主变向两段10kV母线送电,受电用户为双电源供电,10kV电缆出线间隔为18回,应送出10回,8回备用。10kV配电系统中性点经电阻接地接线
图见图2(图2因故未画)。 
    (1)接地变压器 
    所用变压器为80kVA,考虑到单相接地的零序电流,选用DKSC8-200/10.5型干式接地变,容量为200/80kVA,10s,能承受120A的单相电流,中性点持续电流不小于24A。 
    (2)电阻器 
    选用象山制造的不锈钢电阻,阻值100Ω,额定电压10kV,额定电流24A,允许短时(10s)电流110A。 
    (3)继电保护 
    线路零序保护选用南自院生产的ISA351D型零序功率方向保护,整定电流范围在80mA—10A。 
    小电流接地系统发生单接地故障时,故障线路和非故障线路零序电流方向相差180°,零序功率方向设计依据零序电压和电流的相位、大小来动作,设定当系统单相接地故障时故障线路零序电流超前于零序电压,而此时正常线路中的零序电流滞后于零序电压。 
    线路零序CT选择1A的速饱和CT,二次电流为200mA,所有出线单相接地保护由线路零序CT启动,按时间0.5s电流0.1A跳闸或投信号整定。 
    接地电阻回路选择变比是100/5CT的零序电流保护作为10kV馈线的后备保护、母线保护和电阻器的保护。 
    4 结束语 
    采用10kV配电网经电阻接地方式的变电所 当发生单相金属性接地后,健全相电压上升至系统电压,接地跳开后,三相电压迅速恢复到正常值,接地点电流值由系统电容电流的大小和中性点电阻值共同决定。 当发生非金属性接地时,受接地点电阻的影响,流过接地点和中性点的电流比金属性接地时有显著降低,同时,健全相电压上升也显著降低,零序电压值约为单相金 属性接地的一半。由此可见,采用中性点经电阻接地有在上接地故障时产生限流降压作用。有试验表明,由于中性点电阻能吸附大量的谐振能量,在有电阻器的接地 方式中,从根本上抑制了系统谐振过电压。因此我们认为在10kV城网接地方式中,中性点经电阻器接地应是优选方案。 
    城网采用中性点 电阻接地运行方式,国外早已成功运行,如日本采用高阻抗接地方式,美国主要采用中性点经电阻接地方式,法国以低电阻接地方式居多,俄国最新版本1999 《过电压保护导则》对6—35kV电网中性点接地方式认为经电阻器接地和最小时延切除“接地故障点”是最合适的。我国九十年代初已开始因地制宜在10kV 城网中推广中性点经电阻
器接地方式,如今在上海、南京、广州、深圳等一批城市得到广泛应用和发展。因此,在安庆城区10kV配电网采用中性点经电阻器接地 方式是切实可行的。

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