中性点的选取及接入方式对电网运行产生的影响

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中国科技博览
2018年09月15日 08:37

赵林果

[摘 要]不同的中性点接地方式将对电网绝缘水平、过电压保护元件选择、继电保护方式等产生不同的影响。因此选择合适的中性点接地方式对电网连续安全运行的意义重大。本文通过对不同中性点接地方式类型以其各自对电网的影响进行了分析,并提出中性点接地方式的基本选择原则,以资参考。

[关键词]中性点;接入方式;电网运行

中图分类号:TM862 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2016)14-0033-01

随着电力改革的进一步推进和地区电网调度管理逐步规范管理,建立有效的地区电网调度管理系统作为技术平台,已是地区电网调度管理的必然要求。地区电网调度管理系统是以负荷预测、电量统计、检修计划、调度日志、电网设备参数资料等相关数据建立统计平台,实时、准确地完成统计上报,完成电网间的技术交流,信息反馈,有效的开展优质服务,建立渠道让调度与相关部门可以随时双向沟通,更好地实现地区电网调度专业的垂直管理,从而优化调度管理,保证电网安全稳定运行,获得较好社会经济效。现阶段各地区电网调度管理系统对中性点接地方式的管理属于薄弱环节。完善中性点接地方式的管理是地区电网调度管理系统发展的首要任务。

1 电网中性点接地方式

1.1 中性点不接地

中性点不接地系统如果发生了单相接地故障,在故障发生后的三十分钟至两个小时以内系统还可以继续运行,能够使线电压三角形保持不变而继续供电。单相接地的电流较小,对通信的干扰也比较小,但是对地电压会在非故障相上有很大程度的升高,弧光接地的过电压也会在单相接地时产生,设备的绝缘性会被过电压造成的危害破坏。系统如果选用了这种方式,那么设备的绝缘水平就需要提高,保护过电压的装置也要相应的提高其性能,所花费的费用也相应较大。有选择的接地保护很难实现,另外中性点还存在不稳定,容易激发中性点过电压、使电压互感器的铁芯磁饱和,经常会导致电压互感器的烧毁事故或者高压熔丝的熔断事故。

1.2 中性点经小电阻接地

由于现代城市电网的供电能力不断提高、断路器的持续工作能力得以加强,经过小额电阻接地的中性点接地方式才开始被采用。如果系统发生了单相接地,故障电流一般会在 100A 至 200A 之间。根据检测到的故障电流,电网中的接地线路可以被保护装置以最短的时间切除。经小电阻的中性点接地保护装置可以实时在线对线路的运行情况进行监测,一旦发生故障就将故障线路立即切除。经小电阻的中性点接地方式主要有如下优点:能够抑制弧光接地的过电压,降低单相接地的工频电压,消除大部分的断线谐振过电压和电压互感器谐振过电压。能够使故障被快速切除,大大缩短了过电压持续的时间,控制事故的发生范围。

2 中性点的选取及接入方式对电网运行的影响

2.1 中性点不接地时的影响

只有系统的非故障相电压在单相接地故障发生时升高为了线电压,而不会影响到运行中的三相设备,因为线电压本身没有发生变化。中性点不接地这种方式的最大优点就是避免了对三相设备的影响。系统的电容电流如果在发生接地故障时不大(如小于 5A),电网中各个元件设备的绝缘能够承受其所产生的热效应,能够在一定程度上提高供电的持续性。中性点不接地时,过电压可能会发生异常状况。过电压的值在铁磁谐振发生时有可能超过四倍于相电压的值;过电压的值有可能在歇性弧光接地发生时达到相电压的三倍多。产生的过电压持续的时间相对较长,在整个电网范围内存在,电网中设备的绝缘时间也会受到很严重的影响。用电容量的设备这几年来在用户中不断增加的数量使得电容电流在电网中不断增大,日益加长的配电线路更是加剧了这一现象,在中低压电缆供电网中尤其明显。由于较大的电容电流,单相接地的故障如果发生在这种情况下,熄灭电弧就无法自行完成。间隙电弧也有形成过电压的可能性,两相和三相的短路故障也会因为设备的绝缘性被过高的温度破坏而发生,破坏设备绝缘的高温正是由电缆在故障点产生的。

2.2 中性点经电阻接地时的影响

这种接地方式能够有效地防止间歇性的接地过电压以及铁磁谐振等对设备产生的危害,这种经电阻的中性点接地方式经常被在以下两种系统中使用:电压较低的配电网;单相接地时拥有比较小的故障电流的用电系统,这种用电系统一般在电厂中较多。跟其他几种接地方式相比,这种方式下的继电保护有更简单的方案因此也更容易实现;但同时也应该看到这种方式下的综合投资额也因为较高的对地电位而较大;这种接地方式也会严重干扰到通讯设备和一些电子元件,同时也会危害到设备和人身的安全。

2.3 中性点经消弧线圈接地时的影响

这种方式有一个显著的优点,那就是能够使瞬间故障发生时产生的电弧熄灭自动完成,电网如果采用这种接地方式,其供电的可靠性必然会大大提高,补偿接地时的电容电流也能够有效地完成。单相接地的异常过电压控制在相电压的2.8倍以下,且故障点的对地电位较低。以前人们总是担心在这种接地方式下串联谐振会产生过电压,但是实际的运行经验表明这种该情况并没有发生。消弧线圈能够使系统的跟踪补偿自动进行,在各种状态下都能够保持运行正常,包括过补状态、全补状态和欠补状态。以前非自动状态下存在于调谐装置中的各种问题,比如不易调节、不稳定等也都因为简化了的运行管理而不再存在。现有的选线装置在现场运行的过程中并没有表现出具有较高准确性的选线灵敏度,这正是接地选线保护在传统系统中的困难所在,而造成这一困难的原因正是被补偿的零序电流。

3 中性点接地方式的选择原则

3.1 经济因素

经济因素是选择中性点接地方式的重要因素。随着电压等级的提高,输变电设备的绝缘费用在总投资中的比重愈来愈大,如果中性点采用有效接地方式,绝缘水平可以降低,减少设备造价,经济效益十分显著。所以超高压和高压系统采用有效接地方式。对于配电电缆网,同样电压等级有不同的绝缘水平,价格也不同,选用绝缘水平低的电缆应需采用低电阻接地方式,但发生单相接地故障时要跳闸。在我国各城市中配网的结构比较薄弱,一发生单相故障就要跳闸,影响了供电可靠性,为提高供电可靠性需采取改进措施,同样也会增加投资,这是一个需综合考虑的因素。对于架空配电网,绝缘费用不显著,采用中性点小电流接地系统的优点显现出来了。

3.2 安全供电质量因素

故障电压与故障电流直接有关。较高的跨步电压与接触电压可能存在于故障点附近,因而会对故障点处的人造成伤害。如果出现显著的接地耦合或内联,必须强制其电压不得超过相邻设备的绝缘水。中性点位移电压的影响。无论一个故障何时出现,中性点位移电压都以通常方式施加到整个网络上。由于这个原因,该网络必须额外地满足相对地的绝缘要求。这就意味着绝缘水平的提高和费用增加。安全因素是选择配电网络接地方式时重要考虑的因素。因为它涉及到人身安全、设备安全和企业安全等问题。

3.3 过电压因素

这也是选择系统接地方式时的重要因素。研究发现,谐振接地系统的弧光接地过电压、配电变压器高压绕组接地过电压、铁磁谐振过电压等,可以在电网的中性点接上消弧线圈,尤其是近几年广泛使用的自动跟踪补偿消弧线圈,上述的三种过电压都可以被抑制,甚至被完全消除。而断线谐振过电压与消弧线圈的运行状态有关,在过补偿和全补偿状态下,其值不会产生对设备的损坏。

4 结束语

电网的各种中性点接地方式各有其优缺点,采用何种接地方式,关键要与所在电网的实际情况相结合,寻找最合适的接地方式,再根据电网发展的趋势,适时做出调整,满足运行的需要。各地区应该根据当地配电网的发展水平、电网结构特点、电容电流水平、变压器连接组别、电缆化比例以及负荷重要程度等实际情况进行综合地经济技术比较与分析后决定。

参考文献

[1] 赵先华.配电网中性点运行方式对电力系统安全性的影响[J].科技创业家, 2013,20期(20):4-6.

[2] 恭秀芬.中压配电网中性点接地方式研究与决策[D].重庆大学, 2014.

[3] 丁敏.浅析配电网中性点的接地方式[J].华东科技:学术版, 2014:183-184.

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