電力系統中性點運行方式的探討

張洪志

摘要:電力系統中性點接地方式是一個步及電力系統許多方面的綜合性技術課題,它不僅涉及到電網本身的安全可靠性,過電壓絕緣水平的選擇,而且對通訊干擾、人身安全有重要影響。

關鍵詞:電力系統;中性點;接地

1 電力系統中性點接地方式的分類

電力系統中性點接地方式有兩大類,一類是中性點直接接地或經過低阻抗接地,稱為大接地電流系統,另一類是中性點不接地,經過消弧線圈或高阻抗接地,稱為小接地電流系統。其中采用電廣泛的是中性點接地,中性點經過消弧線圈接地和中性點直接接地等三種方式。

1.1 中性點不接地系統

中性點不接地方式,即中性點對地絕緣,結構簡單,運行方便,不需任何附加設備,投資省、適用于農村10KV架空線路長的輻射形或樹狀形的供電網絡。當中性點不接地的系統中發生一相接地時,接在相間電壓上的受電器的供電并未遭到破壞,它們可以繼續運行,但是這種電網長期在一相接地的狀態下運行,也是不能允許的,因為這時非故障電壓升高,絕緣薄弱點很可能被擊穿,而引起兩相接地短路,將嚴重地損壞電氣設備。

所以,在中性點不接電網中,必須設專門的監察裝置,以便使運行人員及時地發現一相接地故障,從而切除電網中的故障部分。

在中性點不接地系統中,當接地的電容電流較大時,在接地處引起的電弧就很難自行熄滅,在接地處還可能出現所謂間隙電弧,即周期地熄滅火與重燃的電弧。

由于電網是一個具有電感和電容的振蕩回路,間歇電弧將引起相對地的過電壓,其數值可達(2.5-3)UX,這種過壓會傳輸到接地點有直接電連接的整個電網上,更容易引起另一相對地擊穿,而形成兩相接地短路。

在電壓為3-10KV的電力網中,一相接地時的電容電流不允許大于30A,否則,電弧不能自行熄滅,在20-60KV電壓級的電力網中,間歇電弧所引起的過電壓,數值更大,對于沒設備絕緣更為危險,而且由于電壓較高,電弧更難自行熄滅,因此,在這些電網中,規定一相接地電流不得大于10A。

1.2 中性點經消弧線圈接地系統

當一相接地電容電流超過了上述的允許值時,可以用中性點經消弧線圈接地的方法來解決,該系統即稱為中性點經消弧線圈接地系統。

采用中性點消弧線圈接地方式,即在中性點和大地之間接入一個電感消弧線圈,消弧線圈主要帶有氣隙的鐵芯和套在鐵芯上的繞阻組成,它們被放在充滿變壓器油的油箱內,繞組的電阻很小,電抗很大。消弧線圈的電感,可用改變接入繞組的匝數加以調節,顯然,在正常的運行狀態下,由于系統中性點的電壓三相不對稱電壓,數值很小,所以通過消弧線圈的電流也很小,采用過補償方式,即使系統的電容電流突然的減少(如某回線路切除)也不會引起諧振,而是離諧振點更遠。

在系統發生單相接地故障時,利用消弧線圈的電感電流對接地電容電流進行補償,使流過接地點的電流減小到能自行熄弧范圍,其特點是線路發生單相接地時,按規程規定電網可帶單相接地故障運行2小時,對于中壓電網,因接地電流得到補償,單相接地故障并不發展為相間故障,因此中性點經消弧線圈接地方式的供電可靠性,大大的高于中性點經小電阻接地方式。

在中性點經消弧線圈接地的系統中,一相接地和中性點不接地系統一樣,故障相對地電壓為零,非故障相對地電壓升高至倍,三相線電壓仍然保持對稱和大小不變,所以也允許暫時運行,但不得超過兩小時,消弧線圈的作用對瞬時性接地系統故障尤為重要,因為它使接地處的電流大大減小,電弧可能自動熄滅。接地電流小,還可減輕對附近弱點線路的影響。

在中性點消弧線圈接地的系統中,各相對絕緣和中性點不接地系統一樣,也必須按線電壓設計。

1.3 中性點直接接地系統

中性點經電阻接地方式,即中性點與大地之間接入一定阻值的電阻,該電阻與系統對地電容構成并聯回路,由于電阻是耗能元件,也是電容電荷釋放元件和諧振的阻壓元件,對防止諧振過電壓和間歇性電弧接地過電壓,有一定的優越性。

中性點的電位在電網的任何工作狀態下均保持為零,在這種系統中,當生一相接地時,這一相直接經過接地點和接地的中性點短路,一相接地短路電流的數值最大,因而應立即使繼電保護動作,將故障部分切除。

中性點直接接地或經過電抗器接地系統,在發生一相接地故障時,故障的送電線被切斷,因而使用戶的供電中斷,運行經驗表明,在1000V以上的電網中,大多數的一相接地故障,尤其是架空送電線路的一相接地故障,大都具有瞬時的性質,在故障部分切除后,接地處的絕緣可能迅速恢復,而送電線可以立即恢復工作。目前在中性點直接接地的電網內,為了提高供電可靠性,均裝設自動重合閘裝置,在系統一相接地線路切除后,立即自動重合,再試送一次,如為瞬時故障,送電即可恢復。

中性點直接接地的主要優點是它在發生一相接地故障時,非故障相對電壓不會增高,因而各相對地絕緣即可按相對地電壓考慮,電網的電壓愈高,經濟效果愈大,而且在中性點不接地或經消弧線圈接地的系統中,單相接地電流往往比正常負荷電流小得多,因而要實現有選擇性的接地保護就比較困難,但在中性點直接接地系統中,實現就比較困難,但在中性點直接接地系統中,實現就比較容易,由于接地電流較大,繼電保護一般都能迅速而準確地切除故障線路,且保護裝置簡單,工作可靠。

2 目前我國電力系統中性點的運行方式

目前我國電力系統中性點的運行方式,大體是:

2.1 對于6-10KV系統,由于設備絕緣水平按線電壓考慮對于設備造價影響不大,為了提高供電可靠性,一般均采用中性點不接地或經消弧線圈接地的方式。

2.2 對于110KV及以上的系統,主要考慮降低設備絕緣水平,簡化繼電保護裝置,一般均采用中性點直接接地的方式,并采用送電線路全線架設避雷線和裝機自動重合閘裝置等措施,以提高供電可靠性。

2.3 20-60KV的系統,是一種中間情況,一般一相接地時的電容電流不很大,網絡不很復雜,設備絕緣水平的提高或降低對于造價影響不很顯著,所以一般均采用中性點經消弧線圈接地方式。

2.4 1KV以下的電網的中性點采用不接地方式運行,但電壓為380/220V的系統,采用三相五線制,零線是為了取得機電壓,地線是為了安全。

3 結束語

各地應根據當地配電網的發展水平,電網結構特點,從長遠的發展觀點,因地制宜地確定配電網中性點接地方式。