中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)電容電流分析與研究

王曉康 王亞芳 王 景

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中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)電容電流分析與研究

王曉康 王亞芳 王 景

（國網(wǎng)寧夏電力有限公司吳忠供電公司變電檢修室，寧夏 吳忠 751100）

通過測(cè)量寧夏吳忠10～35kV電網(wǎng)電容電流，得到該電壓等級(jí)電網(wǎng)存在電容電流超標(biāo)現(xiàn)象，分析電容電流超標(biāo)后對(duì)電網(wǎng)存在的安全隱患，并對(duì)電容電流超標(biāo)這一普遍現(xiàn)象進(jìn)行原因分析。同時(shí)，針對(duì)電容電流超標(biāo)提出切實(shí)可行的解決措施，保證電網(wǎng)電氣設(shè)備良好運(yùn)行狀態(tài)，從而確保電網(wǎng)安全可靠運(yùn)行。

電容電流；過電壓；解決措施

由于電纜在輸配電供電系統(tǒng)中，具有傳輸容量大，穩(wěn)定性好，因此在中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)（10～35kV）的普遍采用。但電力電纜輸電線路一般具有較大的電容量，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)值10kV電纜輸電線路，一般每公里電容量為1.5～2.0A。在中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)中，過大（100A以上）的電容電流值對(duì)系統(tǒng)可靠性和穩(wěn)定性都是潛在的威脅[1]。

10kV及35kV電網(wǎng)通常采用中性點(diǎn)不接地的運(yùn)行方式。中性點(diǎn)不接地電網(wǎng)發(fā)生單相接地時(shí)，當(dāng)單相接地電流超過限值時(shí)，極易發(fā)生弧光接地過電壓而引發(fā)設(shè)備事故[2]。因此，如何根據(jù)系統(tǒng)電容電流值得大小，選擇適當(dāng)容量的消弧消協(xié)系統(tǒng)顯得尤為重要。隨著電網(wǎng)的不斷發(fā)展，有些變電所出線發(fā)生較大變化，電容電流也相應(yīng)發(fā)生變化，對(duì)此按照技術(shù)監(jiān)督和運(yùn)維管理要求，對(duì)變電所進(jìn)行電容電流測(cè)試。現(xiàn)有的電容電流測(cè)試方法一般分為一次測(cè)量法和二次測(cè)量法。一次測(cè)量法一般選取電容器間隔進(jìn)行測(cè)試，二次測(cè)量法一般選取電壓互感器檢測(cè)測(cè)試[3]。同時(shí)電容電流測(cè)量過程中需要注意以下方面：

1）如果使用一次法進(jìn)行測(cè)量，就需要在電容器間隔進(jìn)行。同時(shí)電容器間隔的隔離開關(guān)除正常的三相外，還必須包含中性點(diǎn)，一次測(cè)量應(yīng)在中性點(diǎn) 進(jìn)行。

2）為了保證測(cè)試數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，必須退出系統(tǒng)中包括用戶側(cè)的消弧裝置。

3）電壓互感器一次尾端與大地串接有熱敏或者壓敏型消協(xié)器，不管用一次法還是二次法進(jìn)行測(cè)量，試驗(yàn)前都必須對(duì)其短接，測(cè)試完成后，拆除短接線。

4）如果采用二次法進(jìn)行測(cè)量，測(cè)試前就應(yīng)測(cè)量開口三角電壓值，如果小于5V，就直接進(jìn)行后面的測(cè)量；如果大于5V，系統(tǒng)中就可能存在著單相接地或者其他故障，必須等故障消除后方可進(jìn)行[4]。

5）如果電壓互感器為三相五柱式結(jié)構(gòu)，就直接在輔助繞組進(jìn)行二次進(jìn)行測(cè)試。

6）當(dāng)進(jìn)行二次法測(cè)量電容電流時(shí)，防止電壓互感器保護(hù)、計(jì)量二次繞組短接。

二次法測(cè)試接線圖如圖1所示。

1 中性點(diǎn)不接地概述

在10～35kV系統(tǒng)中，鑒于所接負(fù)荷的特殊性，在該系統(tǒng)中發(fā)生單相接地，非故障不會(huì)立即跳閘，還會(huì)穩(wěn)定運(yùn)行一段時(shí)間（一般為2h），這種特有電接線方式，既滿足了系統(tǒng)的穩(wěn)定性，同時(shí)又不會(huì)影響用戶的可靠性。

1）在年度電網(wǎng)運(yùn)行方式核算中，如果個(gè)別變電站的不接地系統(tǒng)單相接地短路電流相比較其他變電站超過50%，就可以考慮在母線電壓互感器的一次尾端加裝小電阻。

2）單相故障接地電流大于等于30A以上的變電站，根據(jù)《交流電氣裝置的過電壓保護(hù)和絕緣配合》DL/T 620—1997中規(guī)定，加裝消弧和接地變壓器，以此來抵消、抑制電容電流的大小。

中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)主要運(yùn)用在10～35kV電力系統(tǒng)中，這種特有的接線方式具有很強(qiáng)的穩(wěn)定性，因?yàn)樵谙到y(tǒng)發(fā)生單相接地時(shí)，依然能夠穩(wěn)定運(yùn)行一段時(shí)間，這對(duì)于有點(diǎn)負(fù)荷用戶來說至關(guān)重要。同時(shí)中性點(diǎn)不接地方式還具有以下特點(diǎn)[6]：

1）中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)普遍被應(yīng)用在低壓配電網(wǎng)中，這種低電壓等級(jí)電網(wǎng)極容易發(fā)生單相接地故障，以及產(chǎn)生斷線后產(chǎn)生的弧光過電壓。中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)中，單相接地后，非故障相電壓會(huì)升高，但不會(huì)出現(xiàn)線路跳閘，同時(shí)如果系統(tǒng)電容電流數(shù)值小于10A，弧光就會(huì)自動(dòng)熄滅。

2）系統(tǒng)的穩(wěn)定性相比于其他接線方式更具有自身的優(yōu)點(diǎn)，不容易受到破壞，能夠在故障狀態(tài)下穩(wěn)定運(yùn)行，給故障查找和故障搶修爭取了時(shí)間。

3）故障后對(duì)周圍環(huán)境破壞、干擾小。

4）前期建設(shè)費(fèi)用低、經(jīng)濟(jì)實(shí)惠。

另外，中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)也有它自身的缺點(diǎn)和不足：

1）系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障后，故障相電壓降低為零，非故障相的電壓從原理的相電壓升高為線電壓，數(shù)值增大1.7倍之多，如果此時(shí)其他設(shè)備絕緣存在缺陷隱患，容易將故障范圍擴(kuò)大。

2）中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)電容電流超過10A以后，線路出現(xiàn)單相接地后，極易產(chǎn)生長間隙弧光，并且這種弧光產(chǎn)生的過電壓是正常運(yùn)行電壓的4～5倍，不容易自動(dòng)熄滅。弧光過電壓持續(xù)時(shí)間越長，對(duì)系統(tǒng)設(shè)備的傷害就越大。嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成系統(tǒng)內(nèi)其他絕緣相對(duì)薄弱的地方出現(xiàn)多點(diǎn)接地或者由單相故障發(fā)展成為相間故障。最終對(duì)這個(gè)系統(tǒng)造成不可逆轉(zhuǎn)的損壞[7]。

3）為避免電壓互感器間隔的熔斷器出現(xiàn)單相或者多相燒毀，可在電壓互感器高壓尾端加裝諧振電阻，但諧振電阻在過電壓運(yùn)行時(shí)，極易損壞，最后造成電壓互感器的鐵心飽和而導(dǎo)致燒損。

2 測(cè)試結(jié)果

為確保吳忠電網(wǎng)一次電氣設(shè)備安全穩(wěn)定運(yùn)行，按照通過對(duì)吳忠電網(wǎng)所管轄的變電站進(jìn)行電容電流普測(cè)，對(duì)測(cè)試結(jié)果參照標(biāo)準(zhǔn)《中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)電容電流測(cè)試規(guī)程》進(jìn)行比對(duì)，發(fā)現(xiàn)有以下變電站存在電容電流超標(biāo)，見表1。