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中山电网10kV系统中性点接地方式分析_5151doc

中山电网10kV系统中性点接地方式分析
作者:未知 文章来源:网络 点击数: 更新时间:2009-11-4

  [摘要]10kV系统中性点接地方式的选择是一个涉及线路和设备的绝缘水平、通讯干扰、继电保护构成方式和供电网络的安全可靠等因素的综合性问题。文章结合中山供电局10kV系统的具体情况,对中性点接地方式的有关问题略作探讨。
  [关键词]10kV系统;中性点;消孤线圈接地方式;小电阻接地方式
  [作者简介]方创波,广东电网公司中山供电局,研究方向:电力调度,广东 中山,528400
  [中图分类号]TM64
  [文献标识码]A
  [文章编号]1007-7723(2009)08-0108-0003
  
  一、中性点接地方式
  
  在我国的10kV配电系统中,中性点接地方式主要有:不接地方式(小电流接地)、经消弧线圈接地方式(大电流接地)和小电阻接地方式(大电流接地)。当接地故障电容电流<10A时,采用中性点不接地系统;当接地故障电容电流>10A时,采用经消弧线圈接地或小电阻接地电地系统。不同中性点接地方式的综合评价如表1所示。
  
  二、10kV系统中性点不接地或经消弧线圈接地应注意的问题
  
  1.线路电容电流过大不能自熄时,必须切断电源。电网的单相接地电容电流主要由线路和电力设备两部分的电容电流组成。由于电力设备的电容电流远小于线路的电容电流,往往忽略不计,故10kV电缆线路的单相接地电容电流约为:
  IC=KUNL
  
  (2—1)
  K=(95+1.44S)/(2200+0.23S)
  式中:UN——电缆线额定电压;
  L——电缆长度;
  S——电缆芯线截面面积(mm2)。
  10kV电缆线路的单相接地电容电流每km为1.0~1.5 A,而架空线的电容电流仅为电缆的3%。电缆线路代替架空线,使得电容电流剧增,造成了单相接地故障的电弧电流过大。电缆的接地故障是非自复性故障,如不切除故障点,只能使电缆损坏加大,事故扩大。因此,在中性点不接地系统中,不允许单相接地故障持续2h以上。在小电阻接地系统发生接地故障时,零序保护可以在0.2~2.0S内动作,将电源切除,对防止电缆故障的扩大是很有利的。同时还大大降低了接触故障部位的机会,从而减少了人身触电伤亡的机会。
  
  2.采用中性点经消弧线圈接地的方法较难抑制电容电流。为了抑制电容电流,往往采取中性点安装消弧线圈的方法。其基本原理是利用单相接地产生的零序电压,使消弧线圈出现电感电流,与线路电容电流的相位相反,来抵消电容电流。电容电流是采用消弧线圈来补偿的,使残余电流<10A,但实际很难做到,其原因主要有:
  (1)消弧线圈的过补偿应为10%。若电容电流为150A,则残余电流为150×10%=15A,该电流>10A,不能熄灭电容电流。若脱谐度为3%,则残余电流为150×3%=4.5A,这样电容电流能自动熄灭。但此时脱谐度过小,中性点位移电压超过了安全电压的15%。
  (2)电缆长度在不断变化,很难及时调整消弧线圈的参数,以达到计算要求的配合度。
  (3)无法抑制线路电容中的谐波分量。有些城市电网谐波电流占的比例达5%~15%,仅谐波电流就可能远大于10A。
  
  (4)过电压击穿事故频发,危及供电安全。在10kV中性点不接地系统中,如果发生单相接地故障,会产生弧光重燃过电压,这将造成电气设备的绝缘损坏,或开关柜绝缘子闪络,电缆绝缘击穿。这种现象在10kV电网中会频频发生,危及供电安全。
  
   三、10kV系统中性点小电阻接地可以有效解决不接地或经消弧线圈接地系统的问题
  
  电力系统过电压分为暂态过电压、操作过电压和雷电过电压3类。引起10kV系统过电压的原因有单相接地故障、铁磁谐振、电网开关操作等。其中,单相接地故障的概率最大。
  为了说明问题,分别对10kV系统中性点不接地、经消弧线圈接地、小电阻接地的正常工作及单相接地时的工作状态进行定性分析。
  
  1.10 kV系统中性点不接地系统在正常状态下的电压参量如图1(a)、(b)所示。L3发生接地故障时的电压参量如图1(c)、(d)所示。从图中可得到如下结论:(1)正常工作时,线间的电压Um=10√2kV,每相的对地电压在不考虑泄漏电流及对地电容电流基本平衡时,可认为处于对地悬浮状态。(2)假设某一相发生接地故障时,其他两相的对地电压值亦达到Um。经测定,10kV中性点不接地系统中,单相接地的过电压值可达到4.76~8.13Um;在切除单相接地故障时,产生的过电压数值也很高,超过4.1Um
  
  2.经消弧线圈补偿的接地方式,如图2(a)、(b)、(c)所示。图2中C1、C2是L1、L2相的对地电容,L3通过R发生接地故障。假设消弧线圈自身电抗很大,通过它的电流滞后于加在线圈的电流,相位相差近90°。这样,IN就与IC1、IC2相量的矢量合相抵消。理想的结果是:IN+IC1+IC2=0。那么,在R上将没有C1、C2电容电流通过,IR将会很小。
  
  3.小电阻接地系统在正常状态下的电压参量,如图3(a)、(b)所示。L3发生接地故障时的电压参量如图3(c)、(d)所示。从图3中可得出如下结论:(1)在正常工作状态下,线间的电压值为Um。每相的对地电压值为Um。(2)在单相接地时,其他两相的对地电压不变,均为Um。
  
  4.10kV系统中性点小电阻接地系统具有有效抑制各种过电压、提高系统安全水平和降低人身伤亡事故等优点,比较适用于单相接地故障电容电流IC>30A、瞬时性单相接地故障较少、以电缆线路为主的配电网。
  
  四、结 语
  
  正确选择中性点的接地方式,是优化电力系统运行特性的前提。随着城市配电网中电缆线路的发展和线路保护的日益完善,城市中配电网逐渐推广采用小电阻接地方式。中山供电局变电站10kV系统

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