【《配电网中性点不同类型接地方式研究》4800字】

绪论II配电网中性点不同类型接地方式研究目录TOC\o"1-3"\h\u24900配电网中性点不同类型接地方式研究 1192261.1影响中性点接地方式的主要因素 142031.2不同类型的中性点接地方式 39388图2-1中性点不接地运行方式 413625图2-2中性点直接接地运行方式 528117图2-3中性点经消弧线圈接地运行方式 6201342-4电网中性点经小电阻接地电气简化图 628661图2-5中性点经电阻接地仿真示意图 721943图2-6接地阻值为100Ω时各线路母线电流值 7185801.3消弧线圈并联小电阻接地方式 816385图2-7消弧线圈并电阻的新型接地方式结构图 9影响配电系统可靠运行能力的重要影响因素之一即为中性点接地方式，配电线路发生单相接地时短路时线路跳闸动作受中性点接地方式的直接影响。采用不同类型中性点接地方式的配电网在运行于健康状态时，对中性点接地方式并不作出任何的反映措施，而当配电网处于故障状态时，尤其是处于较为普遍发生的单相接而产生较大的区别。1.1影响中性点接地方式的主要因素1、系统建设的经济性及绝缘水平对于一些中性点不直接接地的电网及配电网系统，若发生了单相接地故障，非故障相的电压值会迅速上升，此时非故障相的相电压等效为线电压。因此，在系统绝缘设计过程中需将系统的线电压作为绝缘设计的重要凭证，110kV及220kV及以上电压等级的大容量高压变压器的高压侧绕阻多采用分级绝缘形式，对比绕组首端，中性35kV及以下电压等级较低的配电网及电网，系统设计的绝缘水平对设备成本并不产生直接影响。在此类低压配电网中所应用的2、供电可靠性影响因素供电系统持续电能供给能力是电力系统建设的重要评价指标，供电可靠性直接体现了供电系统对用电侧的供电能力，同时也是考核供电系统电能质量的一项重要技术经济指标，已经成为衡量一个国家经济发达程度的考核标准之一。基于配电网及电网的历史数据统计分析可知，单相接地故障占比占据电力系统线路故障80％以上，也是最为频繁的线路故障类型。单相接地故障基于故障持续时间可分为永久性单相接地故障和暂时性单相接地故障两种类型。其中永久性故障多发生于电缆线路中，而暂时性故障多发生于架空线线路中。若线路中发生永久性故障则需要拉闸停电，进行故障排查及检修。中性点有效接地方式包含直接接地方式以及经小电阻接地，若在中性点有效接地的电网中发生单相接地故障，故障电流较大。此故障电流会触动保护装置，引起线路跳闸。在线路跳闸后，电网的自动重合闸装置会进行重合闸，重合闸成功率能够达到80％以上，基于此一般性的瞬时性故障会及时恢复，并不会造成线路停电，保证了供电可靠性。若线路发生了不可恢复故障即永久性故障，系统若进行重合闸操作，将会受到较大故障电流的冲击，造成重合闸失败。若电网或配电网中性点不接地发生了单相接地故障，系统会发出告警信息，对运维人员进行提示，如果故障有蔓延趋势或存在安全隐患则执行停电跳闸动作。电网或配电网的中性点经消弧线圈接地，因为消弧线圈装置会补偿一部分的故障电流，故在发生故障时，保护装置或自动选线装置往往不会发生动作或出现选线错误，这大大降低了选线精度。针对此类问题，若拉闸停电检修，会造成较大的经济损失。为避免事故的蔓延或扩大，必须在停电前对诸如工业园区等重要负荷进行通知或将其进行转移操作。若配电网系统中发生某一相的接地故障，另外两相未发生接地线路的电压会突然升高，其绝缘结构可能在短时间内发生破坏。基于上述原因，若发生此类型的故障，不可再持续运行。若要确保配电系统的安全稳定运行，配电网结构需进一步加强，调度控制灵活合理化需进一步提升。3、继电保护装置速动性及准确性继电保护装置作为配电网系统中最后一道防线，直接保障电力系统以及运维人员的安全。若系统发生了永久性故障时，装置通过检测关键故障电气特征量，迅速及时的发出动作信号，对故障线路中的保护开关进行跳闸处理，保障故障线路切除于系统之外。基于此，对继电保护装置的重要考量标准即为准确性以及速动性。但配电网发生单相接地故障后，如前文所述，不仅要求继电保护装置的高效性，同时受中性点接地方式的直接影响。若系统采用中性点直接接地的方式，即使发生瞬时的单相接地故障且该故障可恢复，但同样会在瞬时故障点及线路中形成较大的零序电流，保护装置在检测到该信号后会快速动作，对供电线路进行拉闸处理，造成了不必要的停电，同时对高灵敏度用电负荷造成较大的经济损失。若采用单纯的经消弧线圈接地方式，虽然消弧线圈可补偿容性电流，能够实现快速的灭弧处理，但保护装置无法采集足够的故障电气特征量，即使发生了永久性动作，可能也不会进行停电处理，严重威胁了系统及人身安全。1.2不同类型的中性点接地方式1.1.1中性点不接地中性点不接地的方式即是直接对地绝缘，此种方式的优势是结构简单，不需要任何附加设备装置，运行也较为方便，投资成本较低，适用于架空线路较长的辐射型或树状的供电网络。但中性点不接地系统若发生了单相接地故障，流过故障点的电流也仅为对地电容电流，数值较小，非故障相的电压上升值较小，并不会形成电流回路，同时能够自动消弧。基于上述特点，中性点不接地系统在发生单相接地故障后，一般可持续运行2h，为故障排除争取时间，提升了供电的可靠性。图2-1中性点不接地运行方式1.1.2中性点直接接地中性点直接接地即通过线缆或其他线路与大地直接相连，中性点时刻与大地间保持电位相同。若发生单相接地等故障，系统所产生的故障电流会通过中性点快速的传导到大地。由于中性点与大地之间无电阻等限流装置，通常情况下，故障电流的幅值较大，系统中的保护装置也可快速的捕获此故障电气特征量，从而迅速的做出动作，对该线路的快速开关进行拉闸处理，停电后运维人员可对线路进行检修。图2-2中性点直接接地运行方式若配电网采用了中性点直接接地的方式，即使发生了单相接地故障，系统中所存储的电能也会迅速传导到大地，故障线路的电压会发生变化，但其他健康线路并不会造成影响，只可能产生瞬时的波动，平均幅值维持不变。此种中性点接地方式的优势是配电网建设成本较低，但如前文所述，其缺点也较为明显，由于其故障特征量较大，继电保护装置会迅速做出停电处理，即使是可恢复的瞬时故障。因此，此种中性点接地方式可能造成保护装置的误动作，同时对信息系统也存在着较大的电磁干扰。1.1.3中性点经消弧线圈接地中性点经消弧线圈接地方式即是电网或配电网中其中性点和大地之间接入电感型消弧线圈，如图2-3所示。图2-3中性点经消弧线圈接地运行方式若配电网发生了单相接地故障，消弧线圈可快速形成感性电流，抵消掉部分接地故障所产生的容性电流，减小接地点的故障电流，因此与大地间产生的电弧可快速熄灭或抑制其产生。基于此，单相接地故障不易进一步的蔓延，进而导致其他非故障相同样出现故障，故其供电可靠性也较高。。1.1.4中性点经电阻接地方式中性点经电阻接地方式是指配电网或电网中性点与大地之间通过电阻连接，其简化拓扑结构如图2-4所示。中性点经电阻接地又分为高阻接地、中电阻和小电阻接地，对应的不同数值的电阻如表2-1所示，其对应的电阻值与单相接地故障电流间的关系如下。2-4电网中性点经小电阻接地电气简化图图2-5中性点经电阻接地仿真示意图图2-6接地阻值为100Ω时各线路母线电流值为提升零序电流保护装置的速动性及灵敏度，中性点经电阻接地方式通常选取小电阻接地形式，故障电流控制在100A至1000A等级，在发生故障时，保护装置可以快速判别并动作，切除控制线路，避免故障蔓延。2-1故障电流与接地电阻间关系表电阻接地型式高电阻中电阻低电阻电阻阻值/Ω数百~数千20~100<20单相接地故障电流/A<1030~300600~10001.3消弧线圈并联小电阻接地方式1.3.1消弧线圈并联小电阻接地方式的提出基于上述不同类型中性点接地方式优劣特性的分析可知并不适合未来电网及配电网的发展，因为消弧线圈所产生的瞬时电感电流可抵消单相接地故障时所产生的对地电容电流，可有效降低故障电流的幅值，瞬时故障也可自主恢复，可维持120分钟内的配电网系统运行，故现阶段中性点接消弧线圈接地的方式广泛应用于电网或配电网中。但是该方法也存在着其固有问题：（1）瞬时故障电流被抑制，保护装置难检测故障，降低继保装置的灵敏性与速动性；（2）若是高阻态接地故障，故障更难以被发现。如前文所述，若系统采用串联电阻接地形式且电阻阻值较小，则发生故障时零序电流较大，易于被继保装置发现故障，但此种方式存在的问题是会造成保护装置的误动作，配电系统的安全持续运行能力被严重削弱。1.3.2消弧线圈并联