【《电力系统中性点接地方式分析》6100字】

PAGE15电力系统中性点接地方式研究目录摘要 11引言 32中性点不同接地方式的特点 32.1中性点直接接地方式 32.2经消弧线圈接地方式 32.3中性点不接地方式 43对几种接地方式选择的分析 53.1中性点不接地方式 53.2中性点经消弧线圈接地方式 53.3中性点经小电阻接地方式 64总结 7注释 8参考文献 9PAGE46摘要在城市供电中，配电网是最关键的一个部分，它的工作内容是从变电站获得电能，通过线路进行输送、通过变压器交换、通过一些设备保护用电的安全等，将电能安全地传给了客户。电力系统中性点的接地模式直接关系到电网的安全、可靠。针对目前集中电网中性点接地的现状，对其特点和工作原理进行了细致的比较，找出最适合的接地方式，以减小短路电流、降低电网过电压、减小通讯干扰。关键词：电力系统；中性点；接地方式1引言中性点接地方法是一种将中性点接地的方法。按其特定方式，可将其划分为有功和无功两类；将有源接地方式划分为低阻接地方式和直接接地方式两种；因其具有很大的短路电流，因此一般称之为大电流接地。在电力系统中，电力系统的接地方式主要有三种：小电流接地、小电流接地和不接地。按接地形式可划分为直接接地，中性点不接地，消弧线圈接地，经电阻接地。从技术，安全，经济等方面，对一个特定的电力系统进行优选[1]。21世纪以来，配电网中性点接地运行方式成为国家有关部门关注的热点，配电系统与电网结构、继电保护、绝缘配合、电压等级、电磁兼容等有着很大联系。随着社会经济的发展，人们越来越依赖电，人们的日常生活和生产都离不开电。所以，加强对电网的安全性和稳定性的研究，对于我国的电力企业来说，是一项非常有意义的任务。在城市供电中，配电网是最关键的一个步骤，它的工作是从变电站获得电能，通过线路进行输送，通过变压器交换，通过一些设备保护用电的安全等，将电能安全地传递给用户。配电网按其所处的电网，可分为低压、中压、高压三类。上个世纪60～70年代，大多数地方都已实现10kV配电系统的升级。在中国，将大致的配电网划分成三等，其中，高压配电网的电压是：110kV、35kV(23kV)；中低压配电系统的供电压力为：10KV(6.6KV)；高压配电系统的工作压力为：380伏/220伏.10kV中压配网是一种广泛使用的配电网络，在整个供网中占有十分关键的位置，其中电力的安全和电力的输送品质尤为关键。据数据显示，在配网中，出现事故的比率很高。因此，对10kV配网的接地模式进行深入的分析，对于电力系统的正常运转以及对其进行的故障预报有着非常重大的作用。2中性点不同接地方式的特点2.1中性点直接接地方式在电力系统发生以中线方式的单相接地故障时，如果中间点之外有其他接地点，则构成短路环，造成接地故障电流大，这时应迅速切断电源，避免对供电设备造成损害，导致电力供应不稳定，导致断电，大量的故障是由单相接地所引起，这些故障大多是暂态的，从而使电网的可靠性下降，从而造成电源不正常。但是，这种接线方法在发生单相接地时，会对电网中线的牵拉产生一定的作用，使得无故障相对地电压不会显著升高（通常在标准工作电压的140%以下），从而有利于系统的绝缘。2.2经消弧线圈接地方式在地与地之间设置一个带有空气间隙的可调式电抗器叫做经消弧线圈接地。当配电网络中出现单相接地时，可以用消弧线圈中的感生电流对接地所产生的电容电流进行补偿，从而使接地故障时的剩余电流变成一个数值比较低的剩余电流，从而使接地电弧更易于被扑灭。由于采用了消弧线圈，残余电流熄弧后，电压恢复的初速下降，失效阶段的恢复时间增加，恢复电压的最大值也得到了有效的控制，防止了再次燃烧的接地电弧，实现了完全熄弧。其特点是即使出现了单相接地故障，本装置也能按规范要求持续工作2个钟头而不出现短路。根据现场观测和专家的分析，发现在10A以下的接地电流下，电弧可以自动熄弧，因为消弧线圈的感生电流可以抵消接地点的电容电流，在适当的情况下，电弧可以自动熄弧。在中压电网中，随着馈电回路的增多，接地失效的可能性越来越大，但由于可以对接地电流进行补偿，不会造成电力系统的相间故障。综合以上分析结果表明，用消弧线圈接地方法与采用中线用小电阻接地方法进行接地比较，其可靠性较高[2]。2.3中性点不接地方式目前国内6-10kV及部分35kV高压电网大多采取不接地的方法。由于无接触的中性点，接地电容在很大程度上决定了故障点的接地电流。在普通的架空网络中，接地电流通常不超过10安，而在有线网络中，它的容量可以是10-10安。其特点在于:当发生了一次小电流接地后，三相之间的相位差、幅度不发生变化，三相之间的电压保持了均衡，因此可以保证电网长期稳定运行。然而，为确保故障不会进一步扩展，防止更大范围内出现更大范围的单相电弧接地及相间短路，进而造成电力系统的瘫痪，一般在指定的失效地点不能超过2个小时。由于中继线的隔离，会将很多的电量储存在对地电容之中，如果出现了问题，那么对地电阻内含有的电量就会超出自身的能力，就会产生更高的电压，从而危及到设备的绝缘。此外，由于电网中有电容器、电感器等器件，在断路后发生短路，极易发生线性共振或铁磁共振，引起共振过电压。表2.1中性点不同接地方式的综合比较接地方式不接地消弧线圈接地高电阻接地低电阻接地直接接地属性小电流接地大电流接地适用范围中压电网中压电网10A＜Ic≤150A仅适用于Ic＜10A规模较小的中压电网中压电缆线路为主100A≤Ic≤1000A仅超高压及特高压系统中暂态过电压3.2倍标幺值2.8倍标幺值2.5倍标幺值2.5倍标幺值2.5倍标幺值非故障相对地电压以上过补偿时为倍欠补偿时有谐振危险以上以上1.3倍以上单相接地电流小最小小较大大接地保护较难困难难较好可靠继电保护配合可可最好好好发展为多重故障可能可能少较好少故障损失小小小大大供电可靠性高高好低低由上表可以看出，以上各种接地方法的优缺点有很大的差别，因此在实际操作中要结合电网的具体条件来确定最佳的接地方式。在使用消弧线圈的情况下，通过消弧绕组的电感器，使补偿的电压不能保持恒定，主要有三种：欠补偿，全补偿和过补偿，全补偿的可能性很大，所以完全补偿是不可能的，但目前已有研究将阻尼电阻加入到自动跟踪补偿系统中，从而达到完全补偿。（2）无接地会增加发生地线过电压和断续电弧的可能性，当发生单相接地故障时，三相的相位和电压的幅值不会发生变化，三相系统仍然处于均衡状态，因而在短期内能够正常工作。（3）在中线接地时采取低阻接地方法，可减少电弧接地过电压，确保线路电压值的正常稳定。由于非接地模式下的电流比失效线路上的电流要少，因此零序过流保护的灵敏度得到了很大的提高，一旦出现错误，将立即做出相应的反应。3对几种接地方式选择的分析3.1中性点不接地方式对两个郊区变电站进行了调查，发现线路所占比例低于10%，地容流量都在10A以内，但由于线路改造和架空线路的增加，线路总电流达到了10A左右，故在改造前后进行了电容电流试验。目前主流电容式电流测试仪对无消弧线圈的检测更为精确，能够从PT二次开孔注入异频信号，而不会影响系统的正常工作。对变电站全区间母线接地电容电流大于10A的情况，应注意操作模式尽可能避免在并联运行时携带全部负载，特别是线路长度更大的负载。如有消弧线圈升级改造后被淘汰，在变电站许可的条件下，可采取立旧的方法作为后备，必要时可以使用[4]。关于不连接地面的方法，提出了以下几点建议：（1）PT改造后的铁磁谐振过电压控制方案针对不接地系统，3PT采用4PT接线模式，即在3PT的中性点增加一个零序PT，用短路阻抗取代励磁阻抗，从理论上和实际应用上都表明，这是一种更加有效的减小铁磁谐振的方法。要指出的是，若在用户侧或其它联接母线上有直接接地中性点的PT，只将变电站母线改造为4PT，则不能有效。对于4PT不能全面改造的情况下，建议在PT中性点上增加一个非线性电阻进行消谐。目前，对变电站二次调谐设备的投资并不高。（2）关于故障选线设备的建议，在架空线路占主导地位的市郊变电所，在一次母线不超过四条的情况下，由手动选择和调度员进行选择，仍然可以采用。在可能的条件下，可以将选线不正确的选线设备，改为农村电网变电站，在无接地系统中，常规的选线设备仍然具有很高的选线精确度（非高过渡电阻接地）。对于出线回数多的情况，应增加选线设备，以避免经常切换，降低运行过电压，增加电源的可靠性。3.2中性点经消弧线圈接地方式统计最近几年的跳闸率，消弧线圈动作次数，故障选线装置，设备损失率，以及消弧线圈设备，选线装置的种类，分类，统计，并根据具体的条件决定对其进行改进。要根据事故发生的程度来确定变电站是否有必要进行改造。尤其是发生电缆和PT事故频率较高的变电站，要重点分析原因，避免简单的更换事故设备的方法来排除故障。（1）预调和调整模式消弧线圈接地方式的变电站应特别留意此操作模式的消弧线圈，因其具有一定的阻尼阻箱，故宜把它换成一个能有效抑制中继线高和虚地的电阻盒，并能在一定程度上减少漏警率。它能在任何时候都工作，避免了因常投切定值电阻盒而引起的故障，也避免了因定值不配合而引起的工频共振。（2）相控自动跟踪调谐消弧线圈相控（高阻变压器）消弧线圈，在正常工作时，远离共振点，减少发生工频共振的机率；当出现故障时，快速调节到接近共振点的位置，要求输入速度要足够快，否则短路一次就无法得到有效的补偿。在此工作模式下，可控硅应处于完全接通状态，若处于完全断开时，则不能完全消除铁磁共振现象。小电流接地选线设备，即传统的稳态选线设备，不适用于消弧线圈接地系统，应进行重新设计，并运用了综合判据的瞬稳态联合辨别法来进行线路选择，对已经使用了综合辨别标准来选择线路的，根据选线的精确性，确定能否继续使用。对于选线装置精度不高，电缆意外频繁的变电站，可以采取消弧线圈并联电阻选线，其选线精度高，但在改造中要增加并联电阻，并联电阻的投切和零序变压器的改造，从根本上说，这是一种能在短期内从低电流接地系统转变成大电流系统来判别故障线路的一种方法。3.3中性点经小电阻接地方式经多年来的实际工作表明，使用低阻接地能够降低单相接地时的无缺陷相过电压，抑制弧光接地过电压，消除PT谐振过电压以及大部分的断线谐振过电压，避免了在单相接地时出现的相之间的短路，极大的降低了过电压级别，提升了电力网络的运行可靠性。其主要是因为大量采用了电缆和隔离的高架电线，瞬间失效大大减少，而且缺少高效、快捷的选线设备。电缆线路中的一个节点是接地的，由于大电流产生的电弧会将电缆烧毁，影响到邻近的电缆沟，造成事故或引起火灾；造成接地电势（跨越电压）高于安全容许值。最大的缺点就是，在有架空线路的情况下，即使是完全有线的输电系统，单相短路的频率也会比无有功的情况下有明显的提高。如果没有实现环网电力供应，或者没有安装重合闸，那么跳闸率就会大幅提高。通过零序保护快速断开小电阻接地，可以很好的解决上述问题。对小电阻接地方法进行改进，是一个系统工程，需要大量的人力、物力和财力。电力系统规划属于线缆网络开发地区，必须按照分区进行分区改造，在同一规划范围内采取同样的接地方式，以便于负载转移。改造时要采取“自下而上”的方法，也就是说，10kV母线的低电阻接地系统在改造前，要对母线内的开关站、配电室、用户等进行零序防护的改装（包括低电压接地），对零序保护进行整定和调试，除常规保护结构外，还应设置两级零序电流保护，以供备用。馈线均需进行零序保护改造，特别是配有架空线路时，应安装自动合闸，避免因瞬时故障而导致的断电事故。4总结与配电自动化系统相联系，在各个等级的线路和分支线路上都设置了一个故障指示仪，它可以对出现的问题进行显示，从而可以在发生了问题之后，对问题进行准确的定位，同时，还可以将问题的指示信号传送到监督中心，这样就可以极大地减少问题的发现。也可以与携带式的DC注射型的断路器相结合，找到断路器的断路器。为确保电力供应的可靠，对重点负载应采取两个或多个回路的方式。在涉及到架空线时，应安装重合开关，以降低瞬间失效造成的断电。对中性点的小电阻接地模式进行初步的改进，在初级装置上，增加了一个电阻盒和一个开关，改进的最大工作量来自于继电保护，包括零序CT、PT，以及安装了一个错误的标志，这个都可以在配电网的改进中进行，甚至对于消弧线圈的工作模式也具有现实的指导作用，在达到一定的要求之后，再进行小阻力的试验，并进行总结。通过增大消弧线圈容量，增设消弧线圈，实行母线分区，确保有适当的过补偿模式。针对选择不正确的选线设备，采用并联消弧线绕组的方法，在各个等级的导线和支路上，都设置了一个错误的指示仪，因为在发生错误之后，将一个电阻放进去，将会使零序电流大幅度地增大，从而达到正确的选择，从而进一步减少了寻找和判断的速度，同时，还可以与一台便携的DC注射型错误测试仪相结合，帮助寻找错误的原因。同时，还应把所有的消弧线圈的脱谐度、电容电流等的工作数据，传送到监视中心，便于安排工作人员对现场的装置工作情况掌握，如果装置出现了问题或者出现了一些不正常的情况，就会发出警报，这样就可以对装置进行维护和替换。如果不能做到数据上载，那么在巡视过程中，对于违反操作规定的操作情况，可以通过照片上载，以便安排维修人员能够更好地理解和解决。通过增大消弧线圈容量，增设消弧线圈，实行母线分区，确保有适当的过补偿模式。针对选择不正确的选线设备，采用并联消弧线绕组的方法，在各个等级的导线和支路上，都设置了一个错误的指示仪，因为在发生错误之后，将一个电阻放进去，将会使零序电流大幅度地增大，从而达到正确的选择和错误的目的，从而减少了寻找和判断的速度，同时，还可以与一台便携的DC注射型错误测试仪相结合，帮助寻找错误的原因。同时，还应把所有的消弧线圈的脱谐度、电容电流等的工作数据，传送到监视中心，便于安排工作人员对现场的装置工作情况掌握，如果装置出现了问题或者出现了一些不正常的情况，就会发出警报，这样就可以对装置进行维护和替换。如果不能做到数据上载，那么在巡视过程中，对于违反操作规定的操作情况，可以通过照片上载，以便安排维修人员能够更好地理解和解决。中性点接线模式的选取是一项综合性的问题，它要求对这个理念有深刻的理解和多种的计算。系统在中性点接地方式的选择上有多种方式，每种方式考虑的侧重点不同，要根据工程实际情况，选择技术上可靠、经