20kV配电网中性点接地方式的探讨.pdf

2 O k V 配电网中性点接地方式的探讨 郑志杰，王艳，李磊 ( 山东 电力工程咨询院有限公司，山东济南2 5 0 0 1 3 ) 摘要：2 0 k V电压等级在配电网中具有广阔的应用前景，其中性点的接地方式的选择是一个涉及供电可靠性、 绝缘配合、继电保护、人身安全、通讯干扰、电磁兼容的综合性问题。2 0 k V fi , 网接地方式的选择应全面考 虑其技术经济指标，不宜采用一刀切方式进行推广。 关键词：2 0 k V；配电网；中性点：接地方式；消弧线 圈接地 ；小电阻接地。 中图分类号：T M7 4 文献标志 i -q B 文章编号：1 6 7 1 9 9 1 3 ( 2 0 1 0 ) 0 1 0 0 6 2 0 3 Dis cu s s io n o n Gr o u n d in g M e t h o d s o f 2 O k V Dis t r ib u t io n Ne t wo r k z HB N GZ h i- j ie ， WA N GY a n g ， L I L e i ( S h a n d o n g E l e ct r ic P o w e r E n g i n e e r in g C o n s u l t i n g C o ， L t d ， J in a n 2 5 0 0 1 3 ， C h i n a ) Ab s t r a ct ： T h e a p p l ica t io n o f 2 0 k V d i s t r i b u t io n v o l t a g e h a s wi d e a p p l ica t i o n p r o s p e ct i n p o w e r s y s t e m T h e ch o ice o f n e u t r a l g r o u n d i n g mo d e s is a mu l t i d is ci p l in a r y is s u e o f r e l ia b il it y ,in s u l a t i o n co o r d in a t io n ， r e l a y pr o t e ct io n ， p e r s o n S s a f e t y , co mmu n i ca t io n d is t u r b a n ce ， a n d e l e ctr o ma g n e t i c co mp a t ib i l i ty T h is a r t icl e g i v e s a b r ie f in tr o d u ct io n t o t h e cl a s s ifi ca t io n o f n e u t r a l g r o u n d i n g mo d e s ， in t r o d u c e s ch a r a ct e r is t ics o f a r c s u p p r e s s io n co il e a h e d s y s t e m a n d l o w i mpe n d e n ce e a r t h e d s y s t e m Aimi n g a t v a r io u s a p p l ica t io n s ， t he ch o ice o f n e u t r a l g r o u nd i n g mo d e s i n 2 0 k V d i s t r i b u t io n n e t wo r k is d is cu s s e d I t wa s p o i n t e d t h a t t h e ch o ice s ho u l d t a k e f ul l a cco u n t o f t e ch n ica l a n d e co no mica l f a ct o r s ， s h o u l d n t t a k e a u n i fi e d mo d e K e y wor d s ： 2 0 k V ； Dis t r i b u t i o n n e t wo r k ； Ne u t r a l p o i n t ； G r o u n d i n g mo d e ； a r c- s u p p r e s s i o n co i l - e a h e d s y s t e m； l o w- i mp e n d e n ce e a r t he d s y s t e m 目前 ，我 国大多采用 1 0 k V中压配 电网来 联系和沟通 高低 压配 电 网。随着城 市经济 的 高速发展 ，社会 用 电负荷 急剧增长 ，城市 配 电 网采用1 0 k v供 电的局 限性越来越突 出，主 要体现在 ：1 1 0 1 0 k V变 电站分布 过密 ；出线 回路多 ，线路走 廊受 限 ；难 以满足大 负荷用 户 的用 电需 求 ；线 路 负载重 、损 耗高 ， 电压 质量难 以保证。 农村电网的1 0 k V供配 电设施，由于建设初 期投资有限 ，建设标准不高 ，送 电距离过长 ， 线径过细 ，配电线路电压低 ，线损率高。如将 现有 1 0 k V农 电线路升压改造为2 0 k V线路，可增 加供 电距离，扩展电网覆盖范围。如用2 0 k V一 级配电电压代替现有3 5 k V 和 1 0 k V两级电压，既 可减少一次性投资 ，又可降低线损 。目前 ，国 家为扩大 内需 ，计划投 巨资改造 中西部欠发达 地区的电网，在合适的地 区采用2 0 k V作为中压 配 电电压 ，可节约建设资金，扩大受益范围。 目前 ，国内采用2 0 k V作为中压配 电电压的 典型区域有苏州工业 园和辽 宁本溪供 电公司的 南芬二次变 电所 。前者是负荷集中、密度高的 发达 工业区 ，采用全 电缆线路 ；后者是负荷分 散、密度低、供 电半径大 的农村地 区，采用全 架空线路。 收稿日期：2 0 0 9 1 0 2 7 作者简介 ：郑志杰( 1 9 8 1) ，男 ，硕士 ，研究方 向为 电力系统规划 与设计 。 6 2 2 0 1 0 2 g第 1 期 电 网 设 计 2 o k v 配 电 网 中 性 点 接 地 方 式 的 探 讨 圃 啷 嘲 踟 嘲 皿 曼 要 哩 理论研究和运行实践都表 明，2 0 k V作为中 压配电电压等级具有 明显的优势 ，其发展前景 更为广阔 。虽然2 0 k V要完全取代 1 O k V作为中 压配电网的主流 电压还需经历一段漫长 的过渡 期，但2 0 k V可以首先在新建地区或需大规模改 造地区进行试点，以积累经验、培养人员。 2 0 k V在大规模推广之前需要解决现有运行 的1 0 k V线路是否可直接升压为2 0 k V线路、2 0 k V 配 电网组 网的接 线原 则和接 线方案 的选择 、 2 0 k V配变容量的选择等一系列 问题 。本文仅就 2 0 k V配电网的中性点接地方式进行分析。 新兴的城市工业区域 ，负荷密度较高 ，大多采 用 电缆作为配 电线路 ；一是亟需改造的农村地 区，负荷密度较低 ，大多采用架空线路作为配 电线路。 目前，业界对于2 0 k V配 电系统中性点接地 方式 的选择主要有两种不 同的技术路线：中性 点经小电阻接地和消弧线圈接地 。 确定中性点的接地方式是一项系统工程 ， 是一个涉及到供 电可靠性、绝缘配合、继 电保 护 、人身安全 、通讯干扰、电磁兼容等多方面 的综合性技术 问题 ，对 电网运行的安全性、可 靠性和经济性都有着重大影响。 1中性点接地方式简介 2 1供电可靠性 电力系统 的 中性 点接 地方式 主要 分两大 类 ：凡是需要断路器遮断单相接地故障者 ，属 大 电流接地方式；凡是单相接地 电弧能够瞬 间 自行熄灭者，属小电流接地方式。 大电流接地方式中，主要有 ：中性点有效 接地方式、中性点全接地方式、中性 点经低 电 抗、中电阻和低电阻等接地方式。 在小 电流接地方式中，主要有 ：中性点经 消弧线圈接地方式、中性点不接地方式、中性 点经高电阻等接地方式 。 对 于1 1 O k V及 以上 的高压、超 高压和特 高 压 电力系统来说，主要应 限制工频 电压 的升高 和降低绝缘水平 ，由此带来 的经济效益显著。 业界对1 1 0 k V 及 以上 电力系统的中性点接地方式 的选择基本保持一致 ，即采用有效接地方式 ， 即系统在各种条件下应该使零序与正序 电抗 比 为正值并且不大于3 ，而其零序 电阻与正序电抗 之比为正值且不大于1 。 对于1 1 O k V以下的中压 电力系统来说，中 性点接地方式可 以说多种多样 ，有不接地 、经 消弧线圈接地、经小电阻接地等方式。对此类 电力系统来 说 ，降低绝 缘水平 产生 的经济 效 益相对较小，工频 电压升高 的不 良影 响明显降 低，首要 问题是 限制单相接地故障电流及系 列的危害。 2 2 0 k V 配电网中性点接地方式的选择 未 来2 0 k V将首先应用 于两类地 区：一是 单相接地故障可分为永久性故障和瞬时性 故障 。对于永久性接地故障，应停 电排 除故障 后恢复供 电。 在 中性点经消弧线圈接地时可短时f 不超过 2 M带故障运行 ，瞬时性故障可以自动消除，永 久性故障可在拉停线路前通过转移负荷 以减少 用户停 电，因此供 电可靠性较 高。中性点经小 电阻接地则无论何种故障 ，均立 即跳闸切 除故 障线路，因此连续供 电能力较差 。 对于采用2 0 k V 供 电的城市工业区域，一般 系统备用容量大 ，设备性能较好， 自动装置和 管理水平较高，而且多以手拉手、环 网方式供 电，此时采用 中性点经小电阻接地不会对供 电 可靠性造成太大影响。 对 于 农 网地 区 ，一般供 电网络较 薄弱 ， 且多为架空线路，易受雷击和外力破坏 ，因此 以瞬时性故障居 多，如采用消弧线圈接地方式 可以提高供 电的连续可靠性 ；如采用小 电阻接 地，供 电可靠性则无法保障。 但是 小 电流 选线 技术 目前还 没有完 全成 熟 ，某些情况下只能通过试拉线路确定故障线 路，这会造成很多用户短时停电。 2 2绝缘配合 中性点经消弧线 圈的缺点是发生接地故障 时，非对地相 的对地 电压升至线 电压 ，对 电网 的绝缘形成威胁 。中性点经小电阻接地 可降低 单相接地工频过电压 ，而且 能迅速 切除故障线 2 o 1 0 年 2 月第1 期 -6 3 甘m 锄 l ： 八 _ L ， 日 1 l 、 t 砌蕊嬲嘲岫 鲫唧 - 嘲哪 电 伐 计 2 0 k V 电网申眭点接地方式的探讨 路 ，工频 电压升高持续时间很短 ，有利于保护 有累积效应的电缆绝缘 。 对 于城 市工业 区域 ，如采用 小 电阻接地 方 式可采用 绝缘 等级较低 的电缆 ，节 约建设 资金 ；如采 用经 消弧线 圈接地方 式 ， 由于 电 缆线 路众 多，永久 性故 障居多 ，对 电缆 绝缘 要求高。 采用 中性点接地还有一大优点：即有利于 将原先的1 0 k V线路升压至2 0 k V运行 ，减少建设 时间，避免浪费资源 。 2 3继电保护 中性 点经 消弧线 圈接地系 统故 障点残 流 较小 ，实现继 电保护 的准确动作 比较 困难 ，在 很多情况下还需要通过试拉线路来确定故障线 路 。虽然 目前 已出现 了突变量法、能量法、谐 波 比幅 比相法、稳态小波法和首半波法等多种 小电流选线技术，但 目前为止还没有公认的成 熟技术。 中性 点经小 电阻接地 系统 故障 点电流较 大，零序过 电流保护实现较简便，选线工作较 易实现。 2 4人身安全 接地故障电流对人身安全 的威胁主要表现 在接触 电压和跨步电压两方面。 当小电阻接地的2 0 k V配电压发生单相接地 故障时，接地 电流很大 ，故障点和中性点附近 形成 了危险的接触 电压和跨步电压 ，即使断路 器瞬 间跳开，也有可能发生人身事故，因此应 采取一些必要的技术措施，以减小威胁。 消弧线圈接地系统，由于消弧线圈的补偿 作用 ，接地 点接地电流很小，其跨步电压和接 触电压较小，对人身安全危险较小。 2 5对通信线的干扰 电力网络因为存在 电磁耦合 、静电感应 、 地 中电流传导、高频 电磁辐射等情况都会对通 信 网络产生干扰作用 。前三种情况与 中性点接 地方式有密切关系 。限制单相接地 电流是防止 通信干扰 的有效措施，中性点经消弧线圈接地 在减小通信干扰方面具有 明显优势 。如果供 电 区域 内有对通信要求和 电磁兼容要求特别高的 情况，应慎重选择小电阻接地方式 。 3结语 2 0 k V电压等级在配电网中具有广阔的应用 前景 ，其 中性点接地方式的选择是一个涉及 供 电可靠性、绝缘配合 、继 电保护、人身安全 、 通讯干扰 、电磁兼容 的综合性 问题，应全面考 虑其技术经济指标 ，因时因地而宜，不宜采用 刀切方式进行推广。 参考文献： 1 魏庆海，等 配电网采用2 0 k V供电的前景分析 J 电网技术， 2 0 0 8 ， 3 2 ( 2 3 ) 2 】 马苏龙 2 0 k V电压等级在配电网中的应用 J 电网 技术， 2 0 0 8 ， 3 2 ( 1 9 ) 3 】姜祥生 城网配电电压等级研究 J 电网技术，1 9 9 9 ， 2 3 ( 2 ) 【 4 姜祥生 苏州工业园2 0 k V电工程 J 电网技术， 1 9 9 7 ， 2 1 ( 2 ) 【 5 王世阁，等