中性點接地方式對配電網運行可靠性影響分析

齊振東

國網湖北省電力有限公司丹江口市供電公司 湖北 十堰 442700

引言：當前我國中壓電網的供電系統中,大部分為小電流接地系統(即中性點不接地或經消弧線圈或電阻接地系統)。中壓電網以35 KV、10KV、6 KV三個電壓應用較為普遍,其均為中性點非接地系統,但是隨著供電網絡的發展,特別是采用電纜線路的用戶日益增加,使得系統單相接地電容電流不斷增加,導致電網內單相接地故障擴展為事故。其中性點的接地方式問題,現已引起多方面的關注,面臨著發展方向的決策問題。

1 中性點接地方式

1.1 中性點有效接地 我國110k V 及以上電網一般采用大電流接地方式,即中性點有效接地方式,這樣中性點電位固定為地電位,發生單相接地故障時,非故障相電壓升高不會超過1.4倍運行相電壓;暫態過電壓水平也較低;故障電流很大,繼電保護能迅速動作于跳閘,切除故障,系統設備承受過電壓時間較短。因此,大電流接地系統可使整個系統設備絕緣要求水平降低,從而大幅降低造價。

1.2 中性點非有效接地 6～35k V 配電網一般采用小電流接地方式,即中性點非有效接地方式。近幾年來兩網改造,使中、小城市6～35k V 配電網電容電流有很大的增加,如不采取有效措施,將危及配電網的安全運行。中性點非有效接地方式主要可分為以下三種：不接地、經消弧線圈接地及經電阻接地。

2 中性點非有效接地方式對配電網可靠性的影響

2.1 中性點經小電阻接地方式

(1)系統單相接地時,健全相電壓不升高或升幅較小,對設備絕緣等級要求較低,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,零序過流保護有較好的靈敏度,可以比較容易檢除接地線路。

(3)由于接地點的電流較大,當零序保護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,導致相間故障發生。

(4)當發生單相接地故障時,無論是永久性的還是非永久性的,均作用與跳閘,使線路的跳閘次數大大增加,嚴重影響了用戶的正常供電,使其供電的可靠性下降。

2.2 中性點經消弧線圈接地方式

(1)當系統發生接地時,由于接地點殘流很小,且根據規程要求消弧線圈必須處于過補償狀態,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、零序方向保護無法檢測出已接地的故障線路。

(2)因運行在中壓電網的消弧線圈大多為手動調匝的結構,必須在退出運行才能調整,也沒有在線實時檢測電網單相接地電容電流的設備,故在運行中不能根據電網電容電流的變化及時進行調節,所以不能很好的起到補償作用,仍出現弧光不能自滅及過電壓問題。

3 中性點接地方式對配電網故障的影響

3.1 對短時和長時停電次數的影響 (1)對短時停電次數的影響。在架空網絡配電網時,采用中性點小電阻的接地方式,如果出現接地重合不成功的問題,將會造成長時間停電的影響;如果接地方式出現了永久性故障的問題,故障電路會先出現短時停電。

(2)對長時停電次數的影響。架空網絡配電網之中會導致長時間停電的結果,只有中心點接地方式不管是選擇小電流或者小電阻都只有在永久性故障下才會發生。而在電纜網絡配電網中,如果在投入重合閘的情況下,采用小電流的接地方式,抑或應用小電阻的接地方式,則只有在永久性故障下才會造成長時間停電;而如果不投入重合閘的情況下,采用小電阻的接地方式,不僅時永久性故障會造成長時間的停電,瞬時性故障也可以。

3.2 對停電時間的影響 小電流的接地方式與小電阻的接地方式對停電時間的影響完全不同。小電流的接地方式,其停電時間就比較短,因為系統能夠在產生故障后帶故障連續運行兩小時,而且在此期間能夠對故障進行在線查找,停電時間只包括部分查找故障的時間和修復故障的時間,甚至可能只需要故障修復的時間。

3.3 對短時和長時停電用戶數的影響 (1)對短時停電用戶數的影響。如果采用小電阻的接地方式,并且重合閘投入,那么如果出現瞬時性故障,那么在故障線路上的所有用戶都將經歷一次短時停電,而如果重合閘不投入,那么就沒有用戶會短時停電。而如果采用的是小電流的接地方式,人工拉路就會造成所拉線路上的全部用戶經歷一次短時停電。(2)對長時停電用戶數的影響。在配電網中,如果應用了配電自動化系統,要是這系統能夠在三分鐘實現健全區段負荷的轉移,就能夠極大的減少每次長時間停電用戶數。線路的分段情況極大程度上決定具體減少的數量。

4 中性點非有效接地方式的選擇

4.1 配電網中性點采用傳統的小電流接地方式 配電網采用小電流接地方式應認真地按《交流電氣裝置的過電壓保護和絕緣配合》(DL/T620-1997)標準的要求執行,對架空線路電容電流在10 A以下可以采用不接地方式,而大于10 A時,應采用消弧線圈接地方式。采用消弧線圈時應按要求調整好,使中性點位移電壓不超過相電壓的15%,殘余電流不宜超過10A。消弧線圈宜保持過補償運行。

4.2 配電網中性點經低電阻接地 對電纜為主的系統可以選擇較低的絕緣水平,以利節約投資,但是對以架空線為主的配電網因單相接地而引起的跳閘次數則會大大增加。對以電纜為主的配電網,其電容電流達到150A以上,故障電流水平為400～1000 A,可以采用這種接地方式。采用低電阻方式時,對中性點接地電阻的動熱穩定應給予充分的重視,以保證運行的安全可靠。

4.3 配電網采用自動跟蹤補償裝置 隨著城市配電網的迅速發展,電纜大量增多,電容電流達到300 A以上,而且由于運行方式經常變化,特別是電容電流變化的范圍比較大,用手動的消弧線圈已很難適應要求,采用自動快速跟蹤補償的消弧線圈,并配合可靠的自動選線跳閘裝置,可以將電容電流補償到殘流很小,使瞬時性接地故障自動消除而不影響供電。