消弧线圈并联电阻接地在城市配网中的应用.doc

消弧线圈并联电阻接地在城市配网中的应用2005年5月江苏电机工程JiangsuElectricalEngineering第24卷第3期31消弧线圈并联电阻接地在城市配网中的应用王东(南京供电公司,江苏南京210008)摘要:通过对城市配网中性点经消弧线圈接地以及中性点经电阻接地两种方式的分析,结合现场工作经验,提出了消弧线圈并联电阻的接地方式,并阐述了该接地方式的原理与实现方法.消弧线圈并联电阻的接地方式充分发挥了2种接地方式的长处,适应城市电网发展要求,为今后城市电网中性点接地方式的发展提供了有益的参考.关键词:配网;中性点;消弧线圈;电阻接地中图分类号:TM727.2文献标识码:B文章编号:10090665(2005)03003卜03电网中性点的接地方式是一系统工程,必须综合考虑供电安全可靠性连续性,配电网与线路结构,继电保护的构成和跳闸方式,设备人身安全等诸多因素.电力行业标准规定当单相接地电容电流小于或等于10A时,宜采用中性点不接地方式:大于10A时,必须采取限制措施.目前南京城区变电站配电网大多采用中性点经消弧线圈的接地方式,而中性点经电阻接地已在上海,广州,深圳等地的城区配电网中开始应用,国内对电力系统中性点的接地方式一直处于不断的探索研究之中.1概念及特点中性点经消弧线圈接地是利用消弧线圈补偿系统对地电容电流,使通过故障点的电流减小到能自行熄弧的范围,接地故障发生后可继续运行12h,供电可靠性高.该接地方式在永久性单相接地后需立即查找并排除故障,但由于接地点短路电流很小,接地支路难以判别,影响供电可靠性.虽有设备厂家已研制出微机型小电流接地选线装置,但错选的概率很大.中性点经电阻接地的特点是继电保护选择性好,选线正确率可达到100%.但这种接地方式无法区分瞬时性接地与永久性接地,供电可靠性差.此外该接地方式易发生人身触电事故.据美国加州公共事业委员会报告,因配电线路故障居民每年死40多人,伤150人,而在我国采用消弧线圈接地则很少有人员伤亡事故.可见,中性点经消弧线圈接地供电可靠性高,但是单相接地故障选线困难:中性点经电阻接地,继电保护选择性好,但不能区分瞬时性接地和永久性接地,供电可靠性差,而且易发生触电事故.为了既能发挥消弧线圈供电可靠性高的优点,又能准确识别故障线路,南京供电公司南湖变电站根据自身实收稿日期:200412-20际情况,10kV侧改用消弧线圈并联电阻的接地方式,取得良好的效果2装置工作原理南湖变是一座l10kV变电站,10kV出线27回,采用电缆及架空线出线.变电站原先采用中性点经消弧线圈接地方式,近年来电缆出线增加很快,正常运行母线电容电流达78A.消弧线圈已经接近满容量运行.考虑投资总额与实际效果,决定在中性点增加并联接地电阻,改造后系统一次接线见图1.图1中R.为本期接入的并联接地电阻,ZT.为真空开关,为原有自动调节消弧线圈.正常情况下消弧线圈采取预调谐方式,装置对中性点电流进行快速采样.接地图1系统一次接线图测定系统对地电容的变化.为防止系统发生谐振,消弧线圈串联阻尼电阻,在发生单相接地故障时自动短接.微机调谐根据电网的脱谐度进行调节.=(IL-,c)/Ic(1)式中,为脱谐度;,L为电感电流;,c为电容电流.消弧线圈采用过补偿方式,补偿范围控制在510%【2.当脱谐度超出此范围,调谐器发出指令,控制电机调整有载开关,使调整后的脱谐度及残流满足要求.系统单相接地后,若为瞬时性故障,残流过零点熄灭,充分发挥消弧线圈灭弧的作用:如果是永久性故障,先依靠消弧线圈灭弧,然后投入并联接地电阻,则中性点在原来残流的基础上又叠加一个有功零序电流,该电流流向接地线路,利用加装在各个出线上的零序CT即可识别故障线路.由以上分析可知,正常时消弧线圈电感电流补偿系统对地电容电流;永久性单相接地后先由消弧32江苏电机工程线圈灭弧.然后瞬时投入接地电阻判别故障支路,既能持续可靠供电,减少触电事故,又能发挥电阻接地故障选线选择性好的优势.3并联电阻选线原理(1)单相接地后等值零序电路消弧线圈并联电阻接地系统.在发生单相接地时等值零序电路如图2.ZTo3Ro图2单相接地等值零序电路图2中,C为系统对地集中电容,t)o为接地点的零序电压.单相接地一定时间后,ZT.闭合投入接地电阻尺.,发挥故障的选线功能.故障点电流矢量如图3.,cjI_+j,R,rj.图3接地点零序电流矢量图IR=uo/3尺oIc=JuoCIL=-juo/3wL(2)(3)(4)可见,R.投入后产生一有功零序电流分量,该有功电流流向故障线路,选择合适的接地电阻就可以使该有功电流很容易被线路零序CT识别,达到故障选线的目的.(2)装置选线方法介绍永久性单相接地后,并联接地电阻投入,计算机对所有出线零序电流进行快速采样.利用快速傅立叶变换对采样数据进行处理.由于接地线路和正常线路在并联电阻投入时间内零序电流信号差异相当显着,故障线路很容易区分,选线准确率可达100.发生单相接地后.系统等效电路如图4.篓接地电阻尺.投入以后,计算机迅速扫描所有出线电流并计算系统系数6和线路系数K,=(/AIj)(/)(5)式中,分别为第i,条线路并联电阻投切前后的零序电流变化量.正常情况下各出线的零序电流基本上相同,即.如是母线接地,则各条线路零序电流增加的比率相同,6/l;如6与l差别很大,则认为是线路接地,然后计算出线的线路系数.线路系数K=K,IKz(6)Kl=g0(go+gd)+一2gdxoC一(3+g0)(go+gd)wcc(7)K2=c2X2+(3+g0)(go+gd)+x2t(8)式中,g.为并联电阻导纳;gd为接地导纳;为对地总电容导纳一消弧线圈导纳K的实际意义为故障线路和正常线路零序电流之比,并联接地电阻投入后,有功零序电流将流向接地线路.故障线路比正常线路零序电流有明显增大.因此故障线路的线路系数将比正常线路大许多.4接地电阻的选择并联接地电阻按照阻值的大小分为高阻接地,中电阻接地和低电阻接地3种方式3.南湖变电站采用中电阻接地方式.接地电阻的选择应能够使单相接地故障电流满足零序电流互感器灵敏度要求及过载能力,并尽量减少对一次设备的冲击.并且线路过电流保护不误动.研究表明.谐振系统单相接地的异常过电压抑制在2.8倍相电压以下.南湖变10kV出线过电流保护最小整定值为150A,接地电阻选择为44Q,单相接地最大零序电流为128A,不会引起过电流保护动作;正常运行时中性点电压为148V,根据运行经验,单相接地后中性点电压将大幅增加(10倍以上),该有功零序电流可以被线路零序CT有效识别.5继电保护实现方法(1)继电保护定值的确定南湖变出线零序电流互感器变比为200/5.接地继电器的动作定值按照躲过最大出线不平衡漏电流即可,同时为了保证足够的灵敏度,并不引起过电流保护动作,最终整定值为(8/0.2)A.(2)接地电阻投入时间的确定单相接地后短接阻尼电阻并计时T1.若60S以内故障消失.则判定为瞬时性接地.消弧线圈状态恢复;否则闭合真空开关ZT.投入并联接地电阻作故障选线并计时T2,经过700ms后ZTo自动断开.此嘶叫辅翱待剁舔轴佴王东:消弧线圈并联电阻接地在城市配网中的应用33时故障线路已经被计算机检测出来(计算机在几个周波内对支路电流进行扫描并进行判别.700ms足够识别出故障线路).(3)可靠性方面考虑流过并联接地电阻的电流不能大.过大的有功电流将使接地电阻投人后2S内温度达到180.这对于并联电阻以及消弧线圈等一次设备都是危险的.因此需在并联接地电阻支路加装一个过流电流继电器,电流超过1.5A则真空开关ZT.立刻跳闸,以免接地电阻起火;并联接地电阻投人700ms后,ZT0会自动分闸,如果3S后ZT.还没有分闸成功,则所用变压器开关将作为后备保护跳闸(同时另一段所用变投人运行).以免接地电阻温度过热而发生火灾事故;并联中电阻2次投人间隔时间5min.以免电阻过热发生意外事故.6结论南湖变电站10kV中性点采用消弧线圈并联中值电阻的接地方式.为南京供电公司探索配电网中性点接地方式作了一次有意义的尝试.该方法充分发挥了2种接地方式的特点.瞬时性单相接地时依靠消弧线圈灭弧.实现连续可靠供电;永久性单相接地先由消弧线圈灭弧.然后投人并联电阻选择故障线路,大大提高供电可靠性.现场运行表明.该方法对小电流接地系统的永久性接地故障选线具有快速,准确的优点,避免了传统的拉路法对正常供电线路造成的中断.中性点采用消弧线圈并联电阻的接地方式特别适用于老站改造.经济效益显着.参考文献:1DIJT6201997,交流电气装置的过电压保护和绝缘配合Es.北京:中国电力出版社.1998.2张玲,刘如星.消弧线圈在各种补偿条件下的中性点位移分析J.电力.1999.3雷绍兰,王官洁,周林.中性点经中电阻接地方式的研究J.电力情报.2000.4李润先.中压电网系统接地实用技术M.北京:中国电力出版社.2000.作者简介:王东(1976一),男,江苏徐州人,硕士研究生,工程师,从事电力系统技术改造工作.ApplicationofArcingSuppressionCoilwithParallelResistanceinUrbanDistributionNetworksEarthingWANGDong(NanjingPowerSupplyCompany,Nanjing210008,China)Abstract:Thearcingcoilgroundingmodeandtheresistancegroundingmodeofneutralpointinurbandistributionnetworkareanalyzed,andthemodeofarcingcoilwithparallelresistancegroundingthroughworkingexperienceisprovided.Itstheoryandimplementingmethodarealsointroduced.Thisnewgroundingmodecombinestheadvantagesofarcingcoilgroundingandresistancegrounding,anditwouldbeabletoprovideusefulreferencestothegroundingmodeofneutralpoint.Keywords:distributionnetworks;neutralpoint;arcingcoil;resistancegrounding南京供电公司大唐南京下关发电厂南京中德保护控制系统有限公司南京